WO2024117862A1 - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
WO2024117862A1
WO2024117862A1 PCT/KR2023/019687 KR2023019687W WO2024117862A1 WO 2024117862 A1 WO2024117862 A1 WO 2024117862A1 KR 2023019687 W KR2023019687 W KR 2023019687W WO 2024117862 A1 WO2024117862 A1 WO 2024117862A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
separator
electrode assembly
anode
electrode
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2023/019687
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
구성모
김영수
김재희
김태현
이관수
이병준
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Priority to JP2024558285A priority Critical patent/JP2025511662A/ja
Priority to EP23898385.2A priority patent/EP4485609A4/en
Priority to CN202380032403.1A priority patent/CN119013815A/zh
Priority claimed from KR1020230171927A external-priority patent/KR102729984B1/ko
Publication of WO2024117862A1 publication Critical patent/WO2024117862A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/457—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery including the same. Specifically, the present invention relates to an electrode assembly that can prevent damage to separators located at the ends of the cathode and anode due to swelling.
  • a secondary battery including the electrode assembly can be implemented.
  • secondary batteries refer to batteries that can be charged and discharged, unlike primary batteries that cannot be recharged. These secondary batteries are widely used in the field of advanced electronic devices such as phones, laptop computers, and camcorders.
  • the stability of a secondary battery can be measured through a stability test that measures internal short circuit by compressing one side of the secondary battery with a press.
  • secondary batteries include cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is built into a cylindrical or square metal battery case, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is built in a pouch-shaped battery case made of aluminum laminate sheet. It is classified as
  • the electrode assembly built into the battery case is a power generating element capable of charging and discharging consisting of a stacked structure of anode/separator/cathode, and is a folded electrode assembly (jelly -Roll) and a stacked electrode assembly in which a plurality of anodes and cathodes of a certain size are sequentially stacked with a separator interposed.
  • jelly-rolls have the advantage of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.
  • a jelly-roll type electrode assembly is formed by winding an anode and a cathode, and can be formed by winding the anode and a cathode with a separator interposed between the anode and the cathode.
  • the jelly-roll type electrode assembly shrinks and expands, which causes bending deformation from the end of the anode in the center, eventually causing cracks and disconnection or short circuit. This can lead to a significant decrease in the safety of secondary batteries.
  • the present invention provides an electrode assembly that prevents the electrode tip from cracking the separator and other electrode surfaces when the electrode shrinks and expands during charging/discharging of the secondary battery, and a secondary battery including the same. We would like to provide.
  • One embodiment of the present invention includes a first separator; cathode; second separator; and a jelly-roll type electrode assembly in which positive electrodes are sequentially stacked and wound, wherein the positive electrode includes a first surface in the direction of the winding axis of the jelly-roll electrode assembly, and a second surface that is opposite to the first surface; , the core portion of the electrode assembly includes a separator overlap portion in which three or more layers of the first separator and the second separator are disposed between the anode and the cathode opposing the first surface of the anode, and the anode and An electrode assembly is provided that includes an adhesive tape positioned between the first separator facing the second side of the anode or between the cathode and the first separator adjacent to the second side of the anode.
  • One embodiment of the present invention includes the electrode assembly;
  • a secondary battery is provided that includes a battery case that is open on at least one side and accommodates the electrode assembly, and a cap assembly coupled to the battery case opening surface.
  • One embodiment of the present invention provides a battery pack including the secondary battery.
  • One embodiment of the present invention provides a means of transportation including the battery pack.
  • the electrode assembly and the secondary battery including the same are provided with three or more layers of separators located in the center direction of the jelly-roll structure at the end of the portion where the winding of the positive electrode begins and corresponding to the positive electrode.
  • the safety of the secondary battery can be improved by preventing cracks in the cathode at the part that touches the end and preventing disconnection or short circuit.
  • the electrode assembly and the secondary battery including the same are provided with three or more layers of separator overlapped on one side of the positive electrode, and the separator and adhesive tape are arranged in two layers overlapping on the other side of the positive electrode to form a positive electrode. It prevents damage to the separator due to slipping and prevents internal sorting of the secondary battery.
  • An adhesive tape containing a porous structure between the separator and the negative electrode is placed on the other side of the positive electrode, so that the lithium ions of the negative electrode can move smoothly through the separator and the adhesive tape, thereby preventing a decrease in the capacity of the secondary battery due to the adhesive tape.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a plan view of a jelly-roll type electrode assembly including a separator overlapping portion according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an enlarged plan view of a portion of the assembly of Figure 2.
  • Figure 4 schematically shows a separator overlapping portion of a jelly-roll type electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 5 schematically shows a separator overlapping portion of a jelly-roll type electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a perspective view showing a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a perspective view showing a means of movement according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a CT image showing the results of cycle stability evaluation according to the thickness of the adhesive tape of the secondary battery according to Example 1 and Comparative Example 1.
  • Figure 10 is a CT image showing the results of cycle stability evaluation according to the length of the adhesive tape of the secondary battery according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 2.
  • Figure 11 shows a method for evaluating whether the core separator is damaged in a jelly-roll type electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the electrode assembly 100 is a power generating element capable of charging and discharging, including an anode 110, a cathode 120, and separators 130 and 140. Separators 130 and 140 may be positioned between the cathode 120 and the anode 110 and the cathode 120 . Additionally, the separators 130 and 140 may be positioned on either one side of the anode 110 or one side of the cathode 120.
  • the electrode assembly 100 may include a jelly-roll structure in which the anode 110, the first separator 130, the cathode 120, and the second separator 140 are stacked and then wound. . That is, before winding the electrode assembly 100, the anode 110, the first separator 130, the cathode 120, and the second separator 140 may be stacked in that order.
  • One end 110a of the anode may extend in the longitudinal direction of the anode, and one end 110a of the anode may be in the form of a free edge.
  • the slitting process is a process of cutting the electrode width according to the designed battery specifications using a slitter or cutter.
  • the slitter may cut the sheet-shaped electrode to correspond to the height of the electrode assembly 100.
  • the roll-to-roll process can include any process that moves flexible materials using rolls.
  • the electrode and separator are provided wound on a roll. Then, the electrode and separator are unrolled from the roll, moved and supplied to the winding core, and can be wound around the winding core. At this time, one end of the electrode and separator may be moved and supplied to the winding core through another roll.
  • the winding process refers to a process in which an electrode and a separator are wound around a winding core.
  • the positive electrode 110 may include a positive electrode current collector 111, a positive electrode active material layer, and a positive electrode uncoated region.
  • the positive electrode current collector 111 is not particularly limited as long as it is conductive without causing chemical changes in the battery.
  • the positive electrode current collector 111 includes stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or Aluminum or stainless steel surfaces treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. can be used. That is, the positive electrode current collector 111 may be provided in the form of surface-treated stainless steel, aluminum foil, etc.
  • the positive electrode current collector 111 may typically have a thickness of 3 to 50 ⁇ m, and fine irregularities may be formed on the surface of the current collector to increase the adhesion of the positive electrode active material.
  • it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.
  • the positive electrode 110 is coated with a positive electrode active material on one or more of both sides of the positive electrode current collector 111.
  • the area coated with the positive active material is the positive electrode active material layer 112, and the area not coated with the positive active material is the positive electrode plain. It is wealth. Since the positive electrode active material layer 112 is not applied to the positive electrode uncoated area, the first electrode tab 150 can be bonded to the positive electrode current collector 111.
  • the positive electrode active material is lithium cobalt oxide with high operating voltage and excellent capacity characteristics, lithium nickel oxide with high reversible capacity and easy to implement large-capacity batteries, lithium nickel cobalt oxide in which part of nickel is replaced with cobalt, part of nickel in manganese, It may include lithium nickel cobalt metal oxide substituted with cobalt or aluminum, lithium manganese-based oxide with excellent thermal stability and low cost, and lithium iron phosphate with excellent stability.
  • the positive electrode active material is a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium iron oxide such as LiFe 3 O 4 ; Lithium manganese oxide with the formula Li 1+x Mn 2-x O 4 (0 ⁇ x ⁇ 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 , etc.; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O8, V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; With the chemical formula LiNi 1-y M y O 2 (where M is at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B and Ga, and satisfies 0.01 ⁇ y ⁇ 0.3) Ni site type lithium nickel oxide expressed; Chemical formula LiMn 2-z MzO 2 (where M is at least one selected from the group consisting of Co, Ni,
  • the positive electrode active material layer 112 may further include a positive electrode conductive material and a positive electrode binder.
  • the anode conductive material is used to provide conductivity to the electrode, and can be used without particular restrictions in the battery being constructed as long as it does not cause chemical change and has electronic conductivity.
  • the anode conductive material includes graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, and carbon fiber; Metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Alternatively, conductive polymers such as polyphenylene derivatives may be used, and any combination of these materials as well as other materials similar to those described above may be used as the anode conductive material.
  • graphite such as natural graphite or artificial graphite
  • Carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, summer black, and carbon fiber
  • Metal powders or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver
  • Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate
  • Conductive metal oxides such as titanium oxide
  • conductive polymers
  • the positive electrode binder serves to improve adhesion between positive electrode active material particles and adhesion between the positive electrode active material and the positive electrode current collector.
  • Specific examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, and carboxymethyl cellulose (CMC). ), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene butadiene rubber. (SBR), fluororubber, or various copolymers thereof, and one type of these may be used alone or a mixture of two or more types may be used.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVDF-co-HFP vinylidene
  • the negative electrode 120 may include a negative electrode current collector 121, a negative electrode active material layer, and a negative electrode uncoated region.
  • the negative electrode current collector 121 may include a thin metal plate with excellent conductivity, for example, copper (Cu) or nickel (Ni) foil.
  • the negative electrode 120 is coated with a negative electrode active material on one or both sides of the negative electrode current collector 121.
  • the negative electrode active material layer 122 is formed by coating or applying the negative electrode active material, and the negative electrode uncoated portion is not coated or applied with the negative electrode active material. This is the area where the negative electrode current collector is exposed. Since no negative electrode active material is applied to the negative electrode uncoated area, the second electrode tab 160 can be bonded to the negative electrode current collector 121.
  • the negative electrode active material may be, for example, crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon material such as carbon fiber, lithium metal, or lithium alloy.
  • the negative electrode active material may further include, for example, non-graphite SiO (silica) or SiC (silicon carbide) for high capacity design.
  • the negative electrode active material layer 122 may include a negative electrode active material containing at least one selected from the group consisting of silicon-based materials and carbon-based materials.
  • the negative electrode active material layer 122 may further include a negative electrode conductive material and a negative electrode binder, and may include the negative electrode active material; cathode conductive material; And the cathode binder may be any material used in the art without limitation.
  • the negative electrode current collector 121 may be any conductive material without causing chemical changes in the battery, and is not particularly limited.
  • the negative electrode current collector 121 may be made of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. You can.
  • a transition metal that easily adsorbs carbon, such as copper or nickel can be used as the negative electrode current collector 121.
  • the thickness of the negative electrode current collector 121 may be 6 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, but the thickness of the negative electrode current collector 121 is not limited thereto.
  • the negative electrode binder is polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidenefluoride, polyacrylonitrile, Polymethylmethacrylate, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene.
  • PVDF-co-HFP polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer
  • EPDM propylene-diene monomer
  • SBR styrene butadiene rubber
  • fluororubber poly acrylic acid
  • materials whose hydrogen is replaced with Li, Na, or Ca etc. It may include at least one of the following, and may also include various copolymers thereof.
  • the anode conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical changes in the battery.
  • graphite such as natural graphite or artificial graphite
  • Carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, Paneth black, lamp black, and thermal black
  • Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber
  • Conductive tubes such as carbon nanotubes
  • Metal powders such as fluorocarbon, aluminum, and nickel powder
  • Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate
  • Conductive metal oxides such as titanium oxide
  • Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
  • the first electrode tab 150 and the second electrode tab 160 transfer electrons collected in the current collector to an external circuit and may protrude in opposite directions with respect to the electrode assembly of the jelly-roll structure.
  • the separators 130 and 140 can prevent internal short circuits that may occur when the anode 110 and the cathode 120 come into contact.
  • the separators 130 and 140 separate the cathode 120 and the anode 110 and provide a passage for lithium ions to move. They can be used without particular restrictions as long as they are normally used as separators in secondary batteries, especially for ion movement in the electrolyte. It is desirable to have low resistance and excellent electrolyte moisture capacity.
  • the separators 130 and 140 may include a porous material to facilitate the movement of ions between electrodes.
  • the separators 130 and 140 may include a base layer made of a porous material.
  • the base layers 131 and 141 are, for example, selected from the group consisting of polyethylene (PE), polystyrene (PS), polypropylene (PP), and a copolymer of polyethylene (PE) and polypropylene (PP). It can include any one of the following.
  • the base layer (131, 141) is a porous polymer film, for example, a polyolefin-based polymer such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer.
  • a porous polymer film for example, a polyolefin-based polymer such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer.
  • the prepared porous polymer film or a laminated structure of two or more layers thereof can be used.
  • conventional porous non-woven fabrics for example, non-woven fabrics made of high melting point glass fibers, polyethylene terephthalate fibers, etc., may be used.
  • the separator may typically have a thickness of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, and using the above-described separator material as a base layer, a slurry containing a ceramic component or polymer material is applied on the base layer to ensure heat resistance or mechanical strength.
  • a separator coated with can be used, and can optionally be used in a single-layer or multi-layer structure.
  • the separators 130 and 140 may include a Safety Reinforced Separator (SRS) separator. That is, the separators 130 and 140 may include base layers 131 and 141 made of a porous material and coating layers 132 and 142 formed by coating the base layer and applying a mixed slurry containing inorganic particles and a binder polymer. You can.
  • the coating layers 132 and 142 include ceramic particles and have a uniform pore structure formed by the pore structure contained in the separator substrate itself and the interstitial volume between the ceramic particles that are active layer components.
  • the coating layers 132 and 142 may include ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of alumina, silica, TiO 2 , SiC, and MgAl 2 O 4 . By including such a coating layer, the safety of the electrode assembly can be enhanced. And, the coating layer may further include lithium salt.
  • the separators 130 and 140 may each include coating layers 132 and 142 provided on at least one surface, and the coating layers 132 and 142 include an inorganic component, a binder component, and a lithium salt. It may include.
  • the separator contains the above-mentioned components, the internal resistance increases due to the elution of the lithium salt contained in the coating layer, despite the fact that it contains a binder to improve adhesion to the electrode and an inorganic component to improve the mechanical strength of the separator. Since this does not occur, cell stability may be excellent.
  • the coating layers 132 and 142 may include the inorganic component, and the coating layer 132 and 142 containing the inorganic component is advantageous in terms of heat shrinkage rate compared to a separator made of a simple polymer material, and therefore includes the coating layer 132 and 142
  • the separation membranes 130 and 140 may have better high-temperature safety.
  • the lithium salt may be substantially the same as that contained in the electrolyte solution of a lithium secondary battery, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB10Cl10, LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2NLi, lithium chloroborane, lithium lower aliphatic carboxylate, and lithium 4-phenyl borate. It may be one or two or more selected from the group consisting of.
  • the inorganic component does not cause an oxidation and/or reduction reaction, that is, an electrochemical reaction, with the positive or negative electrode current collector in the operating voltage range of the battery (e.g., 0 to 5 V on a Li/Li+ basis) and does not impair electrical conductivity.
  • an oxidation and/or reduction reaction that is, an electrochemical reaction
  • the positive or negative electrode current collector in the operating voltage range of the battery (e.g., 0 to 5 V on a Li/Li+ basis) and does not impair electrical conductivity.
  • examples include BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), Pb(Mg 3 Nb 2/3 )O.
  • the binder is not particularly limited as long as it is a component that exhibits bonding force with the electrode laminated on the separator and bonding force between the inorganic components and lithium salts in the mixed coating layer and is not easily dissolved in the electrolyte solution.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • PVdF-CTFE polychlorotrifluoroethylene
  • PVdF-CTFE polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate Copolymer (polyethylene-co-vinyl acetate), polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pulu cyanoethylpullulan, cyanoethyl
  • the anode 110 has a first surface facing the center (C, or core portion) of the jelly-roll structure and a second surface facing away from the center (C) in the jelly-roll diameter direction. Includes 2 sides.
  • the center (C) of the jelly-roll structure refers to the center of the circular structure when the jelly-roll structure is viewed from above, and refers to the virtual area corresponding to the part where winding begins.
  • the 'core portion' is a hollow located on the winding axis of the electrode assembly; and a region including a portion of the stacked structure of the wound first separator/cathode/second separator/anode, within 2 turns of the anode from one end in the longitudinal direction of the anode located at the innermost angle of the electrode assembly. It may mean the area of .
  • the '1 turn' may refer to the length required for winding 360° from the reference point of the electrode or separator included in the electrode assembly, and the outer diameter of the core used for winding the electrode assembly, the electrode or separator The length may be determined depending on the thickness of and the number of turns of the electrode or separator located inside.
  • one turn of the positive electrode may mean the length required to roll the positive electrode 360° from the longitudinal end of the positive electrode in the direction in which the jelly-roll type electrode assembly is wound, which is when viewed from above. It can be either clockwise or counterclockwise.
  • the electrode assembly 100 is connected to one side of the anode 110 and the cathode 120 at the innermost end of the anode 110, that is, at the edge of the anode adjacent to the center (C) of the jelly-roll structure.
  • the negative electrode current collector or negative electrode uncoated region, 121
  • separator overlapping portion S in which three or more layers of the separators 130 and 140 overlap. That is, three or more layers of separators 130 and 140 are disposed between the first side of the anode 110 and the cathode 120 facing the first side of the anode 110.
  • an adhesive tape 180 is disposed between the second surface of the anode 110 and the cathode 120.
  • the electrode assembly 100 includes a separator overlapping portion (S), thereby suppressing sliding of the electrode during charging and discharging of the battery, preventing damage to the cathode and separator from deformation of the electrode assembly due to contraction/expansion of the electrode. and even when damage to the separator occurs, battery stability and lifespan characteristics can be improved by preventing an internal short circuit between the anode and cathode due to the separator overlapping portion.
  • S separator overlapping portion
  • the length of the separator overlapping portion S may be 50% of 100% of the circumference of the electrode assembly 100. That is, the separator overlapping portion S may extend 180° around the electrode assembly.
  • the length of the separator overlap portion (S) may be more than half a turn of the core portion (C) of the electrode assembly 100. More preferably, the length of the separator overlapping portion (S) may be 6 mm or more in the direction opposite to the direction in which the core portion (C) of the electrode assembly 100 is located from the end of the anode 110 adjacent to the core portion (C). .
  • the electrode assembly 100 may be formed by fixing the separators 130 and 140 to the core, supplying the cathode 120 and the anode 110 to the core (not shown) in that order and winding them. Accordingly, the first separator 130, the second separator 140, and the cathode 120 may be positioned at the front end of the anode 110. In other words, the first separator 130, the second separator 140, and the negative electrode current collector 121 may extend to the front end of the positive electrode 110, and the first separator 130 and the second separator 140 ) may be formed extending to the front end of the negative electrode current collector 121.
  • the ends of the anode 110 and the cathode 120 refer to ends located adjacent to the core in the longitudinal direction of the anode 110 and the cathode 120.
  • the core portion C can be formed at the center of the electrode assembly 100 by removing the core after the cathode 120, the anode 110, and the separators 130 and 140 are wound. there is.
  • the first separator 130, the cathode 120, and the second separator 140 extend longer than the longitudinal end of the anode 110 and are additionally wound. It may be. Specifically, the first separator 130, the cathode 120, and the second separator 140 may extend longer than the longitudinal end 110a of the anode and be additionally wound.
  • the anode 110 is formed starting from the longitudinal end 110a of the anode, the first separator 130, It may be wound together with the cathode 120 and the second separator 140.
  • the first separator 130, the cathode 120, and the second separator 140 are wound together at least one turn around the core, they are wound together with the anode 110.
  • the length and width of the cathode 120 may be larger than those of the anode 110, and the lengths of the first separator 130 and the second separator 140 located on one side and the opposite side of the cathode 120 And the width may also be larger than the anode.
  • the first separator 130, the negative electrode 120, and the second separator 140 extend longer than the longitudinal end 110a of the positive electrode and are additionally wound, the lithium ions of the positive electrode are used in the chemical reaction of the lithium ion battery. Delivery to the cathode may be easier.
  • the length or width of the cathode is formed wider, the area of the cathode receiving lithium ions increases, which can prevent a decrease in charge/discharge efficiency and improve battery stability and lifespan characteristics.
  • the separators 130 and 140 located at the front end of the cathode 120 and the anode 110 may be bent one or more times at the front end of the cathode 120 located at the center side of the jelly-roll structure.
  • the separators 130 and 140 may be positioned in the core portion C of the electrode assembly 100 in a bent shape one or more times.
  • the separators 130 and 140 that are bent more than once and have different winding directions may be stacked on one side of the anode 110.
  • the separators 130 and 140 extending from the cathode end may be bent in a direction opposite to the winding axis of the cathode and stacked on one surface of the anode 110. Accordingly, the separators 130 and 140 are arranged on one side of the edge portion of the anode 110 adjacent to the center of the electrode assembly 100, in that order, the second separator 140, the second separator 140, and the first separator 130. Can overlap.
  • the separators 130 and 140 are positioned in the circumferential direction around the core portion (C) of the electrode assembly 100, and the first separator 130 and the second separator 140 are positioned at the bent portion (B). They are bent together so that they extend in both clockwise and counterclockwise directions from the bent portion (B).
  • the separators 130 and 140 bend each other at least once, they have different winding directions (clockwise and counterclockwise or opposite winding directions and winding directions) for at least a portion of the electrode assembly 100.
  • the separators 130 and 140 may be laminated on one side of the anode 110.
  • the separators 130 and 140 extending in a first clockwise direction from the longitudinal end 120a of the cathode may be bent toward each other and extend in a counterclockwise direction. It may be stacked on one side of the anode 110 based on the winding axis. Accordingly, the separators 130 and 140 overlap to form four layers, and the first separator 130 is divided into two layers centered on the anode 110 to form three separator layers within the separator overlapping portion S. can be formed.
  • the second separator 140' located between the second separator 140 and the first separator 130 is bent one or more times at the front edge of the anode edge so that the second separator 140 is bent at least once at the front end of the anode edge portion.
  • the second separator 140' is located at . That is, the separator overlap portion S includes the second separator 140 located closest to the anode 110 and the second separator 140 extending from the longitudinal end of the cathode 120 in the core portion of the electrode assembly 100. ') can be accessed directly.
  • the separator overlap portion S includes a portion of the second separator 140 that is closest to the anode 110 in the radial direction and a portion of the second separator 140' located radially further from the anode 110. Can be contacted directly.
  • the core portion C of the electrode assembly includes a separator overlapping portion between the anode and the cathode opposing the first surface of the anode, and the separator overlapping portion may include three or more layers of overlapping separators.
  • the core portion (C) of the electrode assembly includes a separator overlap portion (S) between the anode 110 and the cathode 120 facing the first side of the anode, and the separator overlap portion (S)
  • This may refer to a portion of an area in which three or more layers of separators are overlapped, based on the longitudinal end 110a of the anode.
  • the separator overlapping portion (S) is the end of the area where the overlapping separators are three or more layers, based on the longitudinal end (110a) of the anode, that is, the area up to the longitudinal end of the separator overlapping portion (S). This may mean a region having the same length in the direction of the core portion of the electrode assembly.
  • the separator overlapping portion (S) may mean an area where an end (Sa) of one circumference is defined at a position where three or more adjacent layers of the separator end.
  • the separator overlap (S) may extend from the end of the cylinder (Sa) to the end (Sb) of the cylinder along the three adjacent layers of the separator, and the end of the cylinder ( Sb) is defined by a position spaced apart from the longitudinal end 110a of the anode 110 by the same length as the circumferential end Sa is spaced from the longitudinal end 110a.
  • the separator overlap portion extends from the longitudinal end 120a of the cathode in the core portion C of the electrode assembly, and the first separator 130 and the second separator 140 ) may be placed in an overlapping manner.
  • the separator overlapping portion (S) includes the first separator 130 and the second separator 140 extending from the longitudinal end 120a of the cathode in the core portion C of the electrode assembly. They may be arranged to overlap, and the first separator 130 and the second separator 140 may include an area extending from the longitudinal end portion 120a of the cathode. That is, the first separator 130 and the second separator 140 may extend longer than the longitudinal end 120a of the cathode and be additionally wound.
  • first separator 130 and the second separator 140 may be wound together with the cathode 120.
  • the first separator 130 and the second separator 140 extending from the longitudinal end 120a of the cathode are wound before the cathode 120. It may be a part of 140, the first separator 130 and the second separator 140 extending from the longitudinal end 120a of the cathode, the first separator 130' extending in the direction opposite to the winding direction, and It may include a second separator 140'.
  • a separator overlap portion (S) is formed by bending and overlapping these separators.
  • a separator overlapping portion can be formed by a bent structure integrally extending from the first separator and the second separator without a separate auxiliary separator. Through this, the separator constituting the separator overlapping portion may be adjusted to have three or more layers through a simpler structure.
  • damage to the cathode and the separator may occur due to deformation of the electrode assembly due to contraction/expansion of the electrode. Even when damage to the separator occurs, battery stability and lifespan characteristics can be improved by preventing an internal short circuit between the anode and cathode due to the separator overlapping portion.
  • the first separator and the second separator extend from the longitudinal end of the cathode in the core portion of the electrode assembly and extend in a direction opposite to the direction opposite to the winding axis of the cathode. It may be bent together and disposed to overlap between the anode and the second separator facing the first side of the anode. Specifically, the first separator 130 and the second separator 140 extending from the longitudinal end 120a of the cathode are located in a direction opposite to the winding axis of the cathode, that is, the length of the anode.
  • the separator constituting the separator overlap portion can be made to have three or more layers through a simpler bending structure, and it can be easier to adjust the facing directions of the separators constituting the separator overlap portion.
  • the separator overlapping portion S may be stacked in the order of the first separator 130, the second separator 140, and the second separator 140 based on one surface of the anode 110.
  • the separator overlapping portion (S) may include a first interface and a second interface.
  • the first interface refers to a surface in direct contact between the second separators 140
  • the second interface refers to a surface in direct contact between the second separator 140 and the first separator 130.
  • the separator overlapping portion (S) may have three or more layers of overlapping separators, and may include one or more of the first separator 130 and the second separators 140 and 140', respectively. There is a first interface (S1) where the second separator 140 and the second separator 140' are in direct contact; And it may include a second interface S2 where the second separator 140' and the first separator 130 are in direct contact.
  • the separator overlapping portion may include an overlapping structure of a first separator and a second separator, which are a plurality of separators, rather than an overlapping structure of a single separator, and may each include interfaces where they contact each other. Since the separator overlapping portion includes a plurality of interfaces, it can be easy to adjust the facing directions of the separators and adjust the friction coefficient of each interface through a simpler bending structure.
  • the friction coefficients of the first interface and the second interface may each be 0.4 or more.
  • the friction coefficient of the first interface (S1) and the second interface (S2) may be 0.42 or more, 0.44 or more, or 0.46 or more, respectively.
  • the separator overlapping portion includes an overlapping structure of a first separator and a second separator, which are a plurality of separators rather than an overlapping structure of a single separator, and includes a plurality of interfaces where they contact each other, and the friction coefficient of the plurality of interfaces Each may be adjusted above a certain range.
  • the friction coefficient ( ⁇ ) may refer to the static friction coefficient measured according to the ASTM D 1894 standard, and the friction coefficient may be measured by a dry method, or by impregnating the specimen in distilled water or an electrolyte solution and wet method. If measured by , it may have a larger value.
  • the friction coefficient of the first interface and the second interface of the electrode assembly 100 may be different.
  • the friction coefficient of the first interface may be greater than the friction coefficient of the second interface.
  • the friction coefficient of the first interface may be 0.6 or more
  • the friction coefficient of the second interface may be 0.4 or more.
  • the friction coefficient of the first interface (S1) and the second interface (S2) is determined by the type and facing direction of the first separators (130, 130') and the second separators (140, 140') facing each other. Depending on the conditions, they may be different.
  • the friction coefficient of the first interface (S1) may be 0.62 or more or 0.66 or more
  • the friction coefficient of the second interface (S2) may be 0.42 or more, 0.44 or more, or 0.46 or more.
  • the first separator and the second separator may each include a coating layer provided on at least one surface.
  • the first separators 130, 130' and the second separators 140, 140' each include the coating layers 132, 132', 142, 142' and the base layer 131 provided on at least one side. , 131', 141, 141'), and may have a friction coefficient in a specific range by adjusting the components, content, and particle size of the coating layer.
  • 130' and 140' indicate that the same separator extends in a direction opposite to the winding direction due to the bent structure of the separator at the bent portion B.
  • the friction coefficient between the coating layer and the substrate layer of the separator may be greater than the friction coefficient between the coating layer and the substrate layer.
  • the friction coefficient may be measured in a dry manner, but may have a more significant difference when measured in a wet manner when immersed in distilled water or an electrolyte solution.
  • the separator overlapping portion is adjusted by adjusting the facing direction of the coating layer provided on at least one side of the first separator and the second separator.
  • the coefficient of friction between the interfaces of the included separators may be adjusted to a specific range to suppress sliding of the electrodes during battery charging and discharging, thereby preventing damage to the cathode and separator from deformation of the electrode assembly due to contraction/expansion of the electrodes.
  • the first separators 130 and 130' and the second separators 140 and 140' may each include a coating layer provided on at least one surface.
  • the first separators 130, 130' and the second separators 140, 140' each have coating layers 132, 132', 142, 142' provided on one side.
  • the surface provided with the coating layer of the first separator and the second separator may have a higher coefficient of friction than the surface not provided with the coating layer of the first separator and the second separator. That is, when the coating layer is provided on the separator, it may increase the friction coefficient of the interface.
  • the friction coefficient between the interfaces of the separator included in the separator overlapping portion (S) is adjusted to a specific range, so that the electrode during charging and discharging of the battery This may prevent damage to the cathode and separator from deformation of the electrode assembly due to contraction/expansion of the electrode by suppressing sliding.
  • the first separator (130, 130') and the second separator (140, 140') have a friction coefficient in a specific range by adjusting the components, content, and particle size of the coating layer. You can.
  • the first separators 130 and 130' and the second separators 140 and 140' each include a coating layer provided on one surface, and the first interface is the second separator.
  • the coating layer of the separators 140 and 140' may be in direct contact with the coating layer of the second separator.
  • the first separators 130, 130' and the second separators 140, 140' each have coating layers 132, 132', 142, 142' provided on one side.
  • the first interface (S1) may be in direct contact with the coating layer 142 of the second separator and the coating layer 142' of the second separator.
  • the friction coefficient between the coating layer of the separator is the friction coefficient between the base layer and the base layer or between the coating layer and the base layer. It may be greater than the friction coefficient, and the friction coefficient of the first interface may have a larger value.
  • the friction coefficient between the interfaces of the separator included in the separator overlapping portion S is This may prevent damage to the cathode and separator from deformation of the electrode assembly due to contraction/expansion of the electrode by suppressing sliding of the electrode when charging and discharging the battery.
  • the first separators 130 and 130' and the second separators 140 and 140' each include a coating layer provided on one surface, and the second interface is the second separator.
  • the side not provided with the coating layer of the separator may be in direct contact with the side not provided with the coating layer of the first separator.
  • the first separators 130, 130' and the second separators 140, 140' each have coating layers 132, 132', 142, 142' provided on one side.
  • the second interface S2 is a side not provided with a coating layer of the second separator, that is, a second separator base layer 141', and a side not provided with a coating layer of the first separator, that is, a first separator.
  • the base layer 131' may be in direct contact.
  • the friction coefficient between the base layer of the separator is greater than the friction coefficient between the coating layer and the base layer. It may be that the friction coefficient of the second interface may have a larger value.
  • the first interface includes: the second separator facing the first surface of the anode; And the second separator extending from the longitudinal end of the cathode may be in direct contact with the core portion of the electrode assembly.
  • the second separator 140' extending from the longitudinal end 120a of the cathode is opposite the anode 110 and the first surface of the anode. It may be overlapped between the cathodes 120 to form a separator overlap portion (S).
  • S separator overlap portion
  • the separator constituting the separator overlapping part can be made to have three or more layers through a simpler bending structure, and it can be easier to control the facing direction of the separators constituting the separator overlapping part and to control the frictional force at the interface.
  • the second interface includes: the first separator extending from a longitudinal end of the cathode in the core portion of the electrode assembly; And the second separator extending from the longitudinal end of the cathode may be in direct contact with the core portion of the electrode assembly.
  • the first separator 130 extends from the longitudinal end 120a of the cathode;
  • the second separator 140' extending from the longitudinal end of the cathode is disposed to overlap between the anode 110 and the cathode 120 opposite the first side of the anode, forming a separator overlap portion S. ) may be formed.
  • a second interface It may be forming S2).
  • the separator constituting the separator overlapping part can be made to have three or more layers through a simpler bending structure, and it can be easier to control the facing direction of the separators constituting the separator overlapping part and to control the frictional force at the interface.
  • Figure 5 schematically shows a separator overlapping portion of a jelly-roll type electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention. Specifically, Figure 5 (a) schematically shows the separator overlapping portion of a jelly-roll type electrode assembly including a first separator and a second separator each provided with a coating layer on both sides, and Figure 5 (b) schematically shows the separator overlapping portion of a jelly-roll type electrode assembly including a first separator and a second separator without a coating layer.
  • the first separator and the second separator may each include a coating layer provided on at least one surface.
  • the first separators 130 and 130' and the second separators 140 and 140' each have the coating layer 132 provided on at least one side. 132', 142, 142') and a base layer (131, 131', 141, 141'), and may have a friction coefficient in a specific range by adjusting the components, content, and particle size of the coating layer.
  • the friction coefficient between the coating layer and the substrate layer of the separator may be greater than the friction coefficient between the coating layer and the substrate layer.
  • the friction coefficient may be measured in a dry manner, but may have a more significant difference when measured in a wet manner when immersed in distilled water or an electrolyte solution.
  • the separator overlapping portion is adjusted by adjusting the facing direction of the coating layer provided on at least one side of the first separator and the second separator.
  • the coefficient of friction between the interfaces of the included separators may be adjusted to a specific range to suppress sliding of the electrodes when charging and discharging the battery, thereby preventing damage to the cathode and separator from deformation of the electrode assembly due to contraction/expansion of the electrodes.
  • the first separator and the second separator may each include a coating layer provided on at least one surface, and the coating layer may include an inorganic component, a binder component, and a lithium salt.
  • the separator contains the above-mentioned components, the internal resistance increases due to the elution of the lithium salt contained in the coating layer, despite the fact that it contains a binder to improve adhesion to the electrode and an inorganic component to improve the mechanical strength of the separator. Since this does not occur, cell stability may be excellent.
  • the length of the separator overlapping portion (S) may be 30% or more based on 100% of the circumference of the electrode assembly. That is, the separator overlapping portion S may extend about 108° around the electrode assembly.
  • the length of the separator overlapping portion may be 40% or more or 50% or more based on 100% of the circumference of the electrode assembly. That is, the separator overlapping portion S may extend at least 144° or more around the electrode assembly.
  • the separator layers may be bent to form a separator overlapping portion (S) of more than 1/3 turn or more than 1/2 turn of the inner peripheral surface of the core portion of the electrode assembly.
  • the circumference of the electrode assembly may mean the circumference of the inner peripheral surface of the electrode assembly, and the 'circumference of the inner peripheral surface' is the distance from the winding axis of the electrode assembly to the innermost layer in contact with the hollow of the electrode assembly. It may mean the circumference of an imaginary circle with the largest value as the radius.
  • the circumference of the inner peripheral surface of the electrode assembly may be about 10 mm, but is not limited thereto.
  • the friction between the interfaces of the separator included in the separator overlap prevents the sliding of the electrode during battery charging and discharging, thereby preventing deformation of the electrode assembly due to contraction/expansion of the electrode. This may be sufficient to prevent damage to the cathode and separator.
  • the separation distance between the longitudinal end of the separator overlapping portion and the longitudinal end of the anode may be 3 mm or more.
  • the separation distance (L) between the longitudinal end of the separator overlapping portion and the longitudinal end of the anode may be 4 mm or more, 5 mm or more, or 6 mm or more.
  • the first separator 130 extending from the longitudinal end of the cathode in the core portion of the electrode assembly; and the second separator 140' extending from the longitudinal end 120a of the cathode in the core portion of the electrode assembly, the anode 110 and the cathode 120 facing the first side of the anode. In between, it may be disposed 3 mm or more from the longitudinal end 110a of the anode.
  • the separator overlapping portion faces the anode and the first surface of the anode. It can be placed between the cathodes.
  • the friction between the interfaces of the separators included in the separator overlapping portion may be sufficient to prevent damage to the cathode and separator from deformation of the electrode assembly due to contraction/expansion of the electrode by suppressing sliding of the electrode during charging and discharging of the battery.
  • the electrode assembly 100 may further include a third electrode tab 170 in the core portion (C).
  • the third electrode tab 170 may be located at the front end of the anode 110 in the longitudinal direction. In other words, the third electrode tab 170 may contact the front end of the pocket-shaped separators 130 and 140 in the direction of the core portion C.
  • the adhesive tape 180 is positioned on one side of the cathode 120 and one side of the first separator 130 that faces the second side of the anode 110.
  • the adhesive tape 180 may be laminated on one side of the first separator 130 or one side of the cathode 120 that faces the edge portion of the anode adjacent to the center of the jelly-roll structure.
  • the adhesive tape 180 may include a base layer with a porous structure, like the separators 130 and 140.
  • the electrode assembly 100 includes three or more layers of separators 130 and 140 overlapping between the first side of the anode 110 and the cathode 120, and between the second side 110b of the anode 110 and the cathode 120. Two layers of the first separator 130 and the adhesive tape 180 may overlap.
  • the electrode tab (second electrode tab or in tap) is bonded to the core portion (C) of the electrode assembly 100 or the negative electrode active material contains more SiO, thereby increasing the density of the positive electrode.
  • the anode step portion is a portion where the thickness of the anode increases rapidly from 100 to 200 ⁇ m as the anode is interposed at the starting point of the anode, and a physical step is formed within the jelly-roll electrode assembly. In the drawing, it corresponds to the edge portion of the anode 110. It's part.
  • tap is an electrode tab located on one side of the negative electrode uncoated area close to the core part (C).
  • in tap means the electrode tab closest to the longitudinal end of the cathode forming the core portion (C).
  • a three-layer separator is attached to the first side of the anode 110 at the edge of the anode, and two layers of adhesive tape are attached to the edge of the anode to the anode 110. Since it is placed on the second side, damage to the separator at the anode step is prevented and a stable buffering action is possible, thereby preventing cracks and short circuits caused by repetition of contraction and expansion at the anode end where stress is high. This can reduce the risk of ignition.
  • the three-layer separator is disposed on the first side of the anode 110 at the edge of the anode, and the two layers of the separator and adhesive tape are disposed on the second side of the anode 110 at the edge of the anode, so that the anode 110 ) can prevent the occurrence of cracks and short circuits due to contraction and expansion of the edge portion, as well as ignition.
  • a three-layer separator is disposed on the first side rather than on any one side of the anode, and a second side separator and two layers of adhesive tape are disposed, thereby preventing cracks and short circuits from occurring in the electrode on either side. It can be prevented.
  • the adhesive tape 180 may include a porous base layer 181 and an adhesive layer 182 applied to one side of the porous base layer.
  • the adhesive layer 182 may be laminated on the entire surface of the porous base layer 181, or the adhesive layer 182 may be provided in a pattern and laminated on only a portion of one surface of the porous base layer 181.
  • the porous base layer 181 of the adhesive tape 180 may be the separator base layer 131 and 141 included in the first separator 130 and the second separator 140.
  • the adhesive layer 182 contains a material that facilitates the movement of ions, specifically lithium ions, or the adhesive layer 182 It can absorb electrolyte and expand to form an ion transport path.
  • the adhesive tape 180 like the separators 130 and 140, facilitates the movement of ions between electrodes and can prevent lithium ions from precipitating even when the secondary battery 1 is charged/discharged.
  • the porous base layer 181 may use, for example, one or more films selected from the group consisting of acrylic film, polyolefin film, polyamide film, polycarbonate film, polyurethane film, cellulose acetate film, and polyester film. , but is not limited to this.
  • porous base layer 181 When using a polyester film as the porous base layer 181, one or more films selected from the group consisting of polyethylene terephthalate film, polyethylene naphthalate film, and polybutylene terephthalate film can be used, and the porous base layer 181
  • the cellulose-based porous base layer 181 As the layer 181, for example, as the porous base layer 181 containing cellulose acetate resin or cellulose alkylate resin, a mixture containing the above resin is used.
  • the porous base layer 181 manufactured by applying an extrusion or casting process can be used.
  • the cellulose alkylate above for example, cellulose acetate propionate or cellulose acetate butylate can be used.
  • the method of manufacturing the porous base layer 181 using the resin is not particularly limited, and includes, for example, conventional film or sheet molding such as extrusion or casting of raw materials containing the resin and known additives as necessary. method can be used.
  • the thickness of the porous base layer 181 is not particularly limited, for example, 10 to 200 ⁇ m, 10 to 100 ⁇ m, 10 to 50 ⁇ m , it may be about 15 to 30 ⁇ m or 15 to 20 ⁇ m.
  • the adhesive layer may contain polyethylene oxide (PEO, Poly-ethylene oside, ether group). Polyethylene oxide exerts electrostatic polar attraction with the electrolyte solution, so the adhesive layer can attract the electrolyte solution flowing into the separator through the porous base layer and absorb the electrolyte solution into the adhesive layer.
  • PEO polyethylene oxide
  • Polyethylene oxide exerts electrostatic polar attraction with the electrolyte solution, so the adhesive layer can attract the electrolyte solution flowing into the separator through the porous base layer and absorb the electrolyte solution into the adhesive layer.
  • the adhesive layer 182 may be represented by the following formula (1).
  • R1 represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms
  • R2 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms
  • R3 represents hydrogen, an alkyl group with 1 to 12 carbon atoms, an aryl group with 6 to 24 carbon atoms, or an arylalkyl group with 6 to 48 carbon atoms,
  • n 0 or more.
  • R1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms, for example, hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, etc. This may be exemplified, and may preferably be a hydrogen or methyl group, but is not limited thereto.
  • R3 is hydrogen; an alkyl group having 1 to 12, 1 to 8, 1 to 6, or 1 to 4 carbon atoms; an aryl group having 6 to 24 carbon atoms, 6 to 20 carbon atoms, 6 to 18 carbon atoms, or 6 to 12 carbon atoms; or an arylalkyl group having 6 to 48 carbon atoms, 6 to 30 carbon atoms, 6 to 24 carbon atoms, or 6 to 18 carbon atoms, for example, hydrogen, methyl group, ethyl group, propyl group, phenyl group, naphthal group, butylphenol group, pentylphenol group, hexyl phenol group, heptyl phenol group, octyl phenol group, or nonyl phenol group, etc., but is not limited thereto.
  • n may be 0 or more, for example, 1 or more, and preferably 2 or more.
  • the secondary battery 1 according to the present invention has two layers of a first separator 130 and an adhesive tape 180 overlapped on the second side of the anode 110 to form a separator by the anode step.
  • the lithium ions of the positive electrode move to the negative electrode through the electrolyte solution absorbed in the porous base layer and the adhesive layer, so the secondary battery (1) according to the present invention is attached to the adhesive layer.
  • the capacity reduction problem can be improved.
  • the monomer represented by Formula 1 contains at least one oxygen atom, and due to the high electronegativity of the oxygen atom, the monomer has very high polarity, so the adhesive layer containing the monomer has a polarity. It has a high affinity for electrolytes and can swell when in contact with the electrolytes.
  • the term “electrolyte” in the above may refer to an ion conduction medium used in, for example, secondary batteries.
  • the electrolyte may be an electrolyte solution, which is a liquid medium, but is not limited thereto. In this specification, the electrolyte solution is also expressed as electrolyte.
  • the adhesive tape 180 may include a porous base layer 181 and a coating layer (not shown) in which a slurry mixed with inorganic particles and a binder is applied to one surface of the porous base layer 181.
  • the adhesive tape 180 may have adhesive strength due to a binder included in the coating layer.
  • the adhesive tape 180 mixes an organic solvent with a slurry mixed with inorganic particles and a binder, coats the slurry on one side of the porous base layer 181, and then adjusts the process conditions just before drying to induce phase separation. This allows the binder, which acts as an adhesive, to come to the surface.
  • the adhesive tape 180 includes a porous base layer 181, a coating layer in which a slurry mixed with inorganic particles and a binder is applied to one side of the porous base layer 181, and one side of the coating layer and the porous base layer 181.
  • one side of the coating layer on which the adhesive layer 182 is applied refers to the side opposite to the side in direct contact with the base layer.
  • the adhesive layer may have the same structure as that of the adhesive tape 180 according to one embodiment.
  • the lamination position of the adhesive tape 180 may be determined so that the base layer 181 of the adhesive tape 180 and the anode 110 may be in direct contact, or the adhesive layer 182 and the cathode 120 may be in direct contact.
  • the friction between the positive electrode 110 and the negative electrode 120 and the adhesive tape 180 is increased to prevent the negative electrode 120 and the positive electrode 110 from slipping, thereby preventing the shape of the core portion C from collapsing. (core deformation) can be prevented.
  • the adhesive tape 180 may be adhered so that the coating layer and the adhesive layer are in direct contact with the second side of the anode 110, or may be adhered to one side of the cathode 120 opposite to the second side of the anode 110. Alternatively, the adhesive tape 180 may be adhered to one side of the first separator 130, where the coating layer and the adhesive layer are located between the second side 110b of the anode 110 and the cathode 120.
  • the adhesive tape 180 includes a porous structure in the base layer, coating layer, and adhesive layer, allowing lithium ions of the negative electrode 120 to pass through, thereby minimizing lithium precipitation even when the electrode assembly 100 is charged and discharged. The safety of the battery can be ensured.
  • the porous base layer 181 may have a thickness of 13 ⁇ m or more, and the adhesive layer 182 may have a thickness of more than 0 ⁇ m and 4 ⁇ m or less.
  • the thickness of the porous base layer 181 may be 15 ⁇ m or more, and the thickness of the adhesive layer 182 may be greater than 0 ⁇ m or less than 3 ⁇ m.
  • the thickness of the porous base layer 181 is 13 ⁇ m or more, the overall thickness of the adhesive tape 180 becomes thick, which can prevent the end of the cathode or anode from damaging or piercing the separator during core impingement.
  • the thickness of the adhesive layer 182 is 4 ⁇ m or less, the permeability of the electrolyte is high and thus the effect of increasing ionic conductivity can occur.
  • the length of the adhesive tape 180 may be 5 mm or more. Preferably, the length of the adhesive tape 180 may be 10 mm or more. Furthermore, the adhesive tape 180 may have an overlap length of 2 mm or more with the anode, and preferably may be 5 mm or more.
  • the adhesive tape 180 has the porous base layer 181 and the base layer 131 of the first separator facing each other, and the length of the porous base layer 181 and the base layer 131 of the first separator facing each other is within the above range.
  • the overlapping length of the adhesive tape 180 and the positive electrode 110 satisfies the above range, the thickness of the area where the positive electrode edge is located increases, so that when the electrode assembly 100 shrinks and expands, the adhesive tape 180 And the friction coefficient increases and sliding of the electrode can be prevented by the pressing force of the first separator 130.
  • the secondary battery 1 may include an electrode assembly 100, a battery case 200, and a cap assembly 300.
  • the secondary battery 1 may include an electrode assembly 100, a battery case 200, and a cap assembly 300.
  • the electrode assembly 100 is according to the above-described embodiments.
  • the battery case 200 may be provided as a pillar structure with a space formed therein.
  • the battery case 200 may accommodate an electrode assembly 100 including an electrode and a separator and an electrolyte solution (not shown) in its internal space.
  • the battery case 200 may have a structure in which at least one side is open (hereinafter referred to as an opening), and the other side may be sealed.
  • one side and the other side of the battery case 200 refer to ends located at the top and bottom along the direction of gravity or the central axis of the battery case 200.
  • the upper side of the opened battery case 200 may be provided with a beading portion 210 folded toward the center of the secondary battery 1.
  • the battery case 200 may be provided with a crimping part 220 on the upper side of the beading part 210. That is, the crimping part 220 may be located on the uppermost side of the battery case 200.
  • the upper part refers to the area from the center of the battery case 200 toward the opening.
  • the battery case 200 may be made of a lightweight conductive metal material such as aluminum or aluminum alloy. And, it can have a cylindrical shape.
  • the battery case 200 may be cylindrical.
  • the battery case 200 may be cylindrical, prismatic, or pouch-shaped depending on the intended use.
  • the battery case is cylindrical, it may be more suitable for accommodating a jelly-roll type electrode assembly, and if the battery case is cylindrical, it may be more suitable for accommodating a jelly-roll type electrode assembly.
  • the secondary battery including the jelly-roll type electrode assembly and the battery case for accommodating the electrode assembly may have a cylindrical shape.
  • the interior of the battery case may include an electrolyte.
  • the electrolyte may include, but is not limited to, an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, or a molten inorganic electrolyte that can be used when manufacturing a lithium secondary battery.
  • the electrolyte may include a non-aqueous organic solvent and a metal salt.
  • the non-aqueous organic solvent includes, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma- Butylolactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxorane, formamide, dimethylformamide, dioxoren, acetonitrile, nitro Methane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxy methane, dioxoran derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative Aprotic organic solvents such as , ether, methyl propionate, and ethylene carbonate derivative, tetra
  • the metal salt may be a lithium salt
  • the lithium salt is a material that is easily soluble in the non-aqueous electrolyte solution.
  • anions of the lithium salt include F - , Cl - , I - , NO 3- , N(CN) 2- , BF 4- , ClO 4- , PF 6- , (CF 3 ) 2 PF 4- , (CF 3 ) 3 PF 3- , (CF3)4PF 2- , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3- , CF 3 CF 2 SO 3- , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO
  • the electrolyte in addition to the electrolyte components, includes, for example, halo such as difluoroethylene carbonate for the purpose of improving battery life characteristics, suppressing battery capacity reduction, and improving battery discharge capacity.
  • halo such as difluoroethylene carbonate
  • Alkylene carbonate compounds pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexanoic acid triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinone imine dye, N-substituted oxazoli
  • One or more additives such as dinon, N,N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, or aluminum trichloride may be further included.
  • the cap assembly 300 may be coupled to the open surface of the battery case 200 and may include a top cap 310, a safety vent 320, and a current blocking element 330.
  • the top cap 310 is located at the very top of the cap assembly 300 and may protrude in a direction opposite to the center of the battery case 200.
  • the top cap 310 may serve as an electrode terminal so that the protruding portion is electrically connected to the outside.
  • the top cap 310 may serve as an anode terminal.
  • the top cap 310 may be coupled to an edge of the top cap 310 and a sealing gasket 340, and the sealing gasket 340 may be located inside the crimping portion 220 of the battery case 200.
  • the sealing gasket 340 can increase the sealing force between the top cap 310 and the battery case 200.
  • the top cap 310 may include a protrusion protruding upward, an edge portion that contacts and is coupled to the sealing gasket 340, and a first connection portion connecting the protrusion and the edge portion.
  • the safety vent 320 is located below the top cap 310 and may be electrically connected to the top cap 310. At least a portion of the surface of the safety vent 320 facing the top cap 310 may be in contact with the top cap 310 .
  • the safety vent 320 is in contact with the top cap 310 for a certain length from its end, and the portion excluding the contact length may be positioned at a certain distance away from the top cap 310. Additionally, the portion of the safety vent 320 that is in contact with the top cap 310 may be combined with the sealing gasket 340.
  • the separation distance between the safety vent 320 and the top cap 310 may increase as it moves from the area in contact with the top cap 310 to the center of the safety vent 320.
  • the safety vent 320 may include a contact part in contact with the top cap 310, a central part located in the center of the safety vent 320 and in contact with the current blocking element, and a second connection part connecting the contact part and the central part.
  • the safety vent 320 may be provided with a bent portion (or notch) at a portion where the contact portion and the second connection portion, and the second connection portion and the central portion, are in contact.
  • the safety vent 320 may have an end perpendicular to the axial direction of the battery case 200. At this time.
  • the top cap 310 may be provided perpendicular to the axial direction of the battery case 200, like the safety vent 320. That is, the safety vent 320 and the top cap 310 can be positioned horizontally.
  • the safety vent 320 may have an end bent to surround the outer peripheral surface of the top cap 310.
  • gas is generated or heat is generated as the electrode assembly 100 accommodated inside the battery case 200 reacts with the electrolyte, thereby increasing the internal pressure.
  • the safety vent 320 receives force in the direction of the top cap 310, and the bent portion ruptures, causing the gas inside the secondary battery 1 to be discharged.
  • the current interruptive device (CID) 330 is located below the safety vent 320, and at least a portion of it may be connected to the safety vent 320.
  • the current blocking element 330 is separated from the safety vent 320 and blocks the current.
  • the current blocking device 330 is connected to the safety vent 320 at the center, and has a connection part or connection part that protrudes upward toward the midpoint along the length of the current blocking device 330, in the direction in which the safety vent 320 is located. It may include an edge portion excluding an edge portion, and a coupling portion connecting the connection portion and the edge portion. A plurality of coupling parts may be provided, and the plurality of coupling parts may be positioned to be spaced apart from each other.
  • connection portion When the safety vent 320 is deformed in the direction in which the top cap 310 is located, the connection portion may be broken and the connection portion may be separated from the edge portion. That is, the connection part is separated in the direction of the top cap 310 while being connected to the safety vent 320.
  • the CID gasket 350 surrounds the edge of the current blocking element 330 and can electrically separate the safety vent 320 from the edges and coupling parts other than the connection part of the current blocking element 330.
  • a battery pack 3 including any one of the above-described secondary batteries is provided.
  • FIG. 7 a battery pack 3 containing a secondary battery 1 in a pack housing 2 is shown.
  • the battery pack according to the above embodiment has high output/high capacity.
  • a means of transportation including the above-described battery pack is provided.
  • a vehicle (V) comprising a battery pack (3) is shown.
  • the means of transportation according to the above embodiment uses a battery pack with high output/high capacity, it is excellent in terms of stability and safety.
  • An Al foil with a thickness of 15 ⁇ m and a width direction of 63.9 mm was prepared as a positive electrode current collector, and an NMCA (Ni-Mn-Co-Al) composite with a Ni content of 92% or more as a positive electrode active material and a conductive material were placed on the positive electrode current collector.
  • a positive electrode active material layer was formed by applying and drying a positive electrode active material slurry containing CNTs to prepare a positive electrode with a thickness of 154 ⁇ m.
  • a Cu foil with a thickness of 8 ⁇ m and a length of 65.1 mm in the width direction was prepared as a negative electrode current collector, and a negative electrode active material slurry containing 50 parts by weight of artificial graphite and natural graphite as a negative electrode active material was applied to the negative electrode current collector.
  • a negative electrode active material layer was formed by applying and drying the entire surface to produce a negative electrode with a thickness of 187 ⁇ m.
  • two separators were prepared as the first and second separators, each having a coating layer formed on one side of a sheet-shaped polyethylene base layer containing Al 2 O 3 as an inorganic component and a PVdF-based binder and lithium salt as a binder component.
  • the base layers of the first separator and the second separator are overlapped so that the first base layer and the second base layer face each other, and the first separator and the second separator are overlapped with the first base layer.
  • the overlapping portion where the and second base layers face each other was provided with an extension portion that extends long enough to surround about 3 turns of the core of the electrode assembly. 3 The turns extend in the opposite direction of the “winding direction”, which is the direction in which the separator and electrode are wound outward from the core, rather than inward toward the core. In the electrode assembly of Figure 2, the winding direction is counterclockwise.
  • the core may be a core of a jelly-roll electrode assembly with an outer circumference of approximately 10 mm.
  • the separators can be folded again and begin winding to extend in the winding direction.
  • the cathode and anode were sequentially introduced into the first and second separators, and the cathode was introduced closer to the core portion (C) to manufacture a jelly-roll type electrode assembly.
  • the core portion of the jelly-roll type electrode assembly is a separator by placing extensions of the first separator and the second separator between one surface in the winding axis direction of the positive electrode and the second separator located on one surface of the cathode.
  • the structure according to FIGS. 2 and 3 was obtained by providing an overlapping portion and placing an adhesive tape on the opposite side where the extension portion was placed, that is, between the first separator and the cathode.
  • the inner peripheral circumference of the manufactured jelly-roll type electrode assembly was about 10 mm.
  • the adhesive tape had a porous base layer thickness of 16 ⁇ m, an adhesive layer thickness of 3 ⁇ m, and a length of 18 mm.
  • ethylene carbonate (EC): dimethyl carbonate (DMC): ethyl methyl carbonate (EMC) was mixed in a ratio of 4:9:3.
  • An electrolyte solution containing 15 wt% of LiPF 6 was mixed by weight and injected, and a cylindrical battery case was sealed with a cap assembly to manufacture a secondary battery.
  • a jelly-roll type electrode assembly and a secondary battery were manufactured in the same manner as Example 1, except that a 10 mm adhesive tape was used.
  • a jelly-roll type electrode assembly and a secondary battery were manufactured in the same manner as Example 1, except that a 15 mm adhesive tape was used.
  • a jelly-roll type electrode assembly and a secondary battery were manufactured in the same manner as Example 1, except that a 5 mm adhesive tape was used.
  • a jelly-roll type electrode assembly and a secondary battery were manufactured in the same manner as Example 1, except that the thickness of the porous base layer of the adhesive tape was 11 ⁇ m and the adhesive layer was 5 ⁇ m.
  • a jelly-roll type electrode assembly and secondary battery were manufactured in the same manner as Example 1, except that the adhesive tape between the first separator and the negative electrode was not attached.
  • Example 1 and Comparative Example 1 and the secondary batteries were activated by performing two cycles of charging at 4.2 V-2.5 V, 0.2 C, and discharging at 0.2 C, respectively, to prepare the secondary batteries. Afterwards, each activated secondary battery was prepared after 50 cycles at 4.3 V-2.5 V 1 C/1 C @24°C, and the core part was subjected to computed tomography (CT) to determine core impingement. Short-term cycle stability was evaluated by checking whether or not, and the image is shown in Figure 9.
  • CT computed tomography
  • Example 1 and Comparative Example 2 were prepared after being activated by performing two cycles of charging at 4.2 V-2.5 V, 0.2 C, and discharging at 0.2 C, respectively. Afterwards, each activated secondary battery was prepared after 50 cycles at 4.3 V-2.5 V 1 C/1 C @24°C, and the core part was subjected to computed tomography (CT) to determine core impingement. Short-term cycle stability was evaluated by checking whether or not, and the image is shown in Figure 10.
  • CT computed tomography
  • Figure 11 schematically shows a method for evaluating whether core impingement has occurred. Specifically, Figure 11 (a) schematically shows a method for evaluating whether core impingement occurs when strain occurs in the cathode, and Figure 11 (b) shows whether core impingement occurs when strain does not occur in the cathode. This schematically shows the evaluation method.
  • the curvature direction changes within a distance of 5 mm from the longitudinal end 110a of the anode.
  • a first extension line E1 is drawn on the radial inner surface of the anode 110 by extending a straight line connecting the longitudinal end 110a of the anode and a point spaced 5 mm from the end.
  • Figure 9 is a CT image showing the results of cycle stability evaluation according to the thickness of the adhesive tape of the secondary battery according to Example 1 and Comparative Example 1
  • Figure 10 is a CT image showing the results of the cycle stability evaluation of the secondary battery according to Examples 1 to 4 and Comparative Example 2. This is a CT image showing the results of cycle stability evaluation according to tape length.
  • Comparative Example 1 Comparative Example 2
  • core impingement did not occur after activation, or core impingement occurred slightly.
  • Comparative Examples 1 and 2 confirmed that after 50 cycles, the frequency and degree of damage to the cathode and separator due to the longitudinal end of the anode, that is, core impingement due to contraction/expansion of the electrode assembly, significantly increased.
  • Example 1 because the thickness of the porous base layer is thick, the puncture strength is higher than that of Comparative Example 1, and therefore, puncture of the first separator located between the anode and the cathode due to the anode and the cathode can be prevented. there is.
  • Example 1 and Comparative Example 1 electrolyte permeability was confirmed by placing a specimen whose color changes upon contact with the acidic component of the electrolyte between the adhesive layer and the porous base layer.
  • the adhesive layer was provided with a thin thickness, making the adhesive tape It was confirmed that there was ionic conductivity through the sample, and therefore, the specimen between the porous base layer and the adhesive layer was discolored red.
  • Example 1 can reduce core impingement by increasing the friction (stress) between the cathode and the separator when the cathode is moved during the cycle due to the thickness of the adhesive tape.
  • the thickness of the adhesive tape between the first separator and the cathode is 19 ⁇ m or more and the length is 5 mm or more, higher friction is achieved compared to when the adhesive tape between the first separator and the cathode is not positioned or the adhesive tape is less than 19 ⁇ m thick. It can be seen that the coefficient can be implemented and the sliding of the electrode is suppressed, so the effect of preventing damage to the cathode and separator is excellent even when the electrode shrinks/expands.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 제1 분리막; 음극; 제2 분리막; 및 양극이 차례대로 적층되어 권취된 젤리-롤형 전극 조립체에 있어서, 상기 양극은 상기 젤리-롤형 전극 조립체의 권취축 방향인 제1 면과, 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 포함하고, 상기 전극 조립체의 코어부는, 상기 양극과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극 사이에 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막이 3겹 이상 중첩되어 배치되는 분리막 중첩부를 포함하고, 상기 양극과 상기 양극의 제2 면에 대향하는 상기 제1 분리막 사이 또는 상기 양극의 제2 면과 인접한 상기 음극과 상기 제1 분리막 사이에 위치되는 점착 테이프를 포함하는 것인 전극 조립체에 관한 것이다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
본 출원은 2022년 12월 1일 한국 특허청에 제출된 한국특허출원 제10-2022-0165667호 및 2023년 12월 1일 한국 특허청에 제출된 한국특허출원 제10-2023-0171927호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 스웰링으로 인한 음극 및 양극 단부에 위치하는 분리막의 손상을 방지할 수 있는 전극 조립체에 관한 것이다.
더욱이, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지를 구현할 수 있다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이차전지의 안정성은 이차전지의 일면을 프레스로 압축하여 내부 단락을 측정하는 안정성 시험으로 측정할 수 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 전지 전지 케이스에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
전지 케이스에 내장되는 전극 조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 폴딩형 전극 조립체(젤리-롤)과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 전극 조립체로 분류된다. 그 중, 젤리-롤은 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.
젤리-롤형 전극 조립체는 양극과 음극이 권취되어 형성되고, 이 때 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 권취되어 형성될 수 있다. 그런데 수 백 내지 수천 회 반복된 충방전 사이클이 진행됨에 따라 젤리-롤형 전극 조립체의 수축 및 팽창이 발생하고, 이에 의해 중심부에서의 양극의 단부로부터 굽힘 변형이 발생하여 결국 크랙이 발생하고 단선이나 단락으로 이어져 이차전지의 안전성을 크게 저해할 수 있다.
전술한 종래기술의 문제점에 착안하여, 본 발명은 이차전지의 충전/방전에 따른 전극의 수축 팽창 시 전극 끝단이 분리막 및 다른 전극면에 크랙을 발생시키는 것을 방지하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는 제1 분리막; 음극; 제2 분리막; 및 양극이 차례대로 적층되어 권취된 젤리-롤형 전극 조립체에 있어서, 상기 양극은 상기 젤리-롤형 전극 조립체의 권취축 방향인 제1 면과, 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 포함하고, 상기 전극 조립체의 코어부는, 상기 양극과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극 사이에 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막이 3겹 이상 중첩되어 배치되는 분리막 중첩부를 포함하고, 상기 양극과 상기 양극의 제2 면에 대향하는 상기 제1 분리막 사이 또는 상기 양극의 제2 면과 인접한 상기 음극과 상기 제1 분리막 사이에 위치되는 점착 테이프를 포함하는 것인 전극 조립체를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 전극 조립체; 적어도 일면에 개구되고 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스 및 상기 전지 케이스 개구면에 결합되는 캡 어셈블리를 포함하는 것인 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이차전지를 포함하는 배터리팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 배터리팩을 포함하는 이동수단을 제공한다.
본 발명의 실시상태에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지는 양극의 권취가 시작되는 부분의 단부와 대응되는 부분에 젤리-롤 구조체의 중심 방향에 위치된 분리막이 3겹 이상으로 제공되어 양극의 단부와 닿는 부분에서 음극의 크랙을 방지하여 단선이나 단락을 방지함으로써 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시상태에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지는 양극의 일면에는 분리막이 3겹 이상으로 중첩되어 제공되고, 양극의 타면에는 분리막과 접착 테이프가 2겹으로 중첩 배치되어 양극이 미끄러져 분리막이 손상되는 것을 억제하여 이차전지 내부 소트를 방지할 수 있다.
양극 타면에 분리막과 음극 사이 다공성 구조를 포함하는 접착 테이프가 위치되어, 음극의 리튬이온이 분리막과 접착 테이프를 통해 이동이 원활하여 접착 테이프에 의한 이차전지의 용량 감소를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 분리막 중첩부를 포함하는 젤리-롤형 전극 조립체의 평면도이다.
도 3은 도 2의 조립체 일부의 확대 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극 조립체의 분리막 중첩부를 모식적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극 조립체의 분리막 중첩부를 모식적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시상태에 따른 배터리팩을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이동수단을 도시한 사시도이다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 이차전지의 점착 테이프의 두께에 따른 사이클 안정성 평가 결과를 나타낸 CT 이미지이다.
도 10은 실시예 1 내지 4 및 비교예 2에 따른 이차전지의 점착 테이프의 길이에 따른 사이클 안정성 평가 결과를 나타낸 CT 이미지이다.
도 11은 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극 조립체의 코어부 분리막 손상 여부 평가 방법을 도시한 것이다.
[부호의 설명]
1: 이차전지
100: 전극 조립체
110: 양극
110a: 양극의 길이방향 단부
111: 양극 집전체
112: 양극 활물질
120: 음극
120a: 음극의 길이방향 단부
121: 음극 집전체
122: 음극 활물질
130: 제1 분리막
131: 제1 분리막 기재층
132: 제1 분리막 코팅층
140: 제2 분리막
141: 제2 분리막 기재층
142: 제2 분리막 코팅층
143: 제2 분리막의 길이방향 단부
150: 제1 전극탭
160: 제2 전극탭
170: 제3 전극탭
180: 점착 테이프
181: 테이프 기재층
182: 점착제층
200: 전지 케이스
210: 비딩부
220: 크림핑부
300: 캡 어셈블리
310: 탑 캡
320: 안전 벤트
330: 전류차단소자
340: 밀봉 가스켓
350: CID 가스켓
C: 코어부
S: 분리막 중첩부
B: 절곡부
S1: 제1 계면
S2: 제2 계면
Sa: 하나의 원주의 단부
Sb: 원주의 단부(Sa)로부터 대향하는 원주의 단부
L, L': 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 양극의 길이방향 단부 간 이격거리
E1: 제1연장선
E2: 제2연장선
본 발명에 대한 상세한 설명은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위한 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 하거나, 어떤 구조와 형상을 "특징"으로 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하거나 다른 구조와 형상을 배제한다는 것이 아니라, 다른 구성요소, 구조 및 형상을 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 제시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 실시예의 의한 발명의 내용을 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 도면은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 도면에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 양극(110), 음극(120) 및 분리막(130, 140)을 포함하는 충방전이 가능한 발전소자이다. 분리막(130, 140)은 음극(120) 및 양극(110)과 음극(120) 사이에 위치될 수 있다. 그리고, 분리막(130, 140)은 양극(110) 일면 및 음극(120) 일면 중 어느 하나에 위치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전극 조립체(100)는 양극(110), 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)이 적층된 후 권취된 젤리-롤 구조체를 포함할 수 있다. 즉, 전극 조립체(100)는 권취 전 양극(110), 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)이 순서로 적층될 수 있다.
양극의 일 단부(110a)는 양극의 길이방향으로 연장될 수 있고, 양극의 일 단부(110a)는 프리 엣지(free-edge)형태인 것일 수 있다. 이를 통해, 불필요한 양극 집전체 무지부 면적을 감소시켜 경제성을 확보할 수 있고, 전극 상에 활물질층을 형성한 후 슬리팅 공정이 이루어질 수 있어 슬리팅 공정 및 와인딩 공정을 포함하는 롤-투-롤 공정이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.
슬리팅 공정은 슬리터(Slitter) 또는 커터(cutter)를 통해 설계된 배터리 규격에 맞춰 전극 폭을 자르는 공정이다. 예를 들어, 슬리터는 시트 형태의 전극을 전극 조립체(100)의 높이와 대응되게 절단할 수 있다.
롤-투-롤 공정은 롤을 이용하여 유연한 소재를 이동시키는 모든 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체를 제조할 때 전극과 분리막은 롤에 권취된 상태로 제공된다. 그리고, 전극과 분리막은 롤에서 풀리면서 권취 코어로 이동 및 공급되고, 권취 코어 주위에 감길 수 있다. 이때, 전극과 분리막의 일단은 또 다른 롤을 통해 권취 코어로 이동 및 공급될 수 있다.
와인딩 공정은 권취 코어에 전극과 분리막이 권취되는 공정을 의미한다.
양극(110)은 양극 집전체(111), 양극 활물질층 및 양극 무지부를 포함할 수 있다. 상기 양극 집전체(111)는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 구체적으로, 상기 양극 집전체(111)로는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 즉, 양극 집전체(111)는 표면 처리된 스테인리스 스틸, 알루미늄 호일 등의 형태로 제공될 수 있다.
상기 양극 집전체(111)는 통상적으로 3 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
양극(110)은 양극 집전체(111)의 양 면 중 어느 하나 이상에 양극 활물질이 코팅된 것으로, 양극 활물질이 코팅된 영역은 양극 활물질층(112)이고 양극 활물질이 코팅되지 않은 영역은 양극 무지부이다. 양극 무지부는 양극 활물질층(112)이 도포되지 않아 양극 집전체(111)에 제1 전극탭(150)이 접합될 수 있다.
양극 활물질은 작용전압이 높고 용량 특성이 우수한 리튬 코발트 산화물, 높은 가역용량을 가지고 대용량의 전지 구현이 용이한 리튬 니켈 산화물, 니켈의 일부를 코발트로 치환한 리튬니켈코발트산화물, 니켈의 일부를 망간, 코발트 또는 알루미늄으로 치환한 리튬니켈코발트금속 산화물, 열적 안정성이 우수하고 저렴한 리튬 망간계 산화물, 안정성이 우수한 리튬철인산화물 등을 포함할 수 있다.
상세하게, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; LiFe3O4 등의 리튬 철 산화물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (0≤x≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤y≤0.3를 만족한다.)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-zMzO2 (여기서, M은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 및 Ta 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤z≤0.1를 만족한다.) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M은 Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 상기 양극은 Li-metal일 수도 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극 활물질층(112)은 양극 도전재 및 양극 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 양극 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적으로, 상기 양극 도전재는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 사용할 수 있으며, 전술한 것과 유사한 다른 재료뿐만 아니라 이러한 재료의 임의의 조합이 양극 도전재로 사용될 수 있다.
또한, 상기 양극 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 양극 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
음극(120)은 음극 집전체(121), 음극 활물질층 및 음극 무지부를 포함할 수 있다. 음극 집전체(121)는 전도성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일을 포함할 수 있다.
음극(120)은 음극 집전체(121)의 일면 또는 양면에 음극 활물질이 코팅된 것으로, 음극 활물질층(122)은 음극 활물질이 코팅 또는 도포되어 형성되고, 음극 무지부는 음극 활물질이 코팅 또는 도포하지 않고 음극 집전체가 노출된 영역이다. 음극 무지부는 음극 활물질이 도포되지 않아 음극 집전체(121)에 제2 전극탭(160)을 접합할 수 있다.
음극 활물질은 예를 들어, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등일 수 있다. 이때, 음극 활물질은 고용량 설계를 위해 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등이 더 포함되어 이루어질 수 있다.
음극 활물질층(122)은 실리콘계 물질 및 탄소계 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 음극 활물질을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 음극 활물질층(122)은 음극 도전재 및 음극 바인더를 더 포함할 수 있으며, 상기 음극 활물질; 음극 도전재; 및 음극 바인더는 당업계에 사용되는 물질이 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 집전체(121)는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 음극 집전체(121)로는 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 구리, 니켈과 같은 탄소를 잘 흡착하는 전이 금속을 음극 집전체(121)로 사용할 수 있다. 상기 음극 집전체(121)의 두께는 6 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하일 수 있으나, 상기 음극 집전체(121)의 두께가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산 (poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 물질로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 또한 이들의 다양한 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
제1 전극탭(150)과 제2 전극탭(160)은 집전체에 모인 전자들을 외부 회로로 전달하는 것으로 젤리-롤 구조체의 전극 조립체에 대하여 서로 대향하는 방향으로 돌출될 수 있다.
분리막(130, 140)은 양극(110)와 음극(120)이 접촉됨에 따라 발생할 수 있는 내부 단락을 방지할 수 있다. 분리막(130, 140)은 음극(120)과 양극(110)을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해질 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다.
분리막(130, 140)은 전극 간 이온의 이동이 원활하도록 다공성 재질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 분리막(130, 140)은 다공성 재질의 기재층을 포함할 수 있다. 기재층(131, 141)은 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리 에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(copolymer)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다.
또는, 기재층(131, 141)은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2 층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또한, 상기 분리막은 통상적으로 10 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있고, 전술한 분리막 소재를 기재층으로 하여, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 슬러리를 기재층 상에 코팅한 분리막이 사용될 수 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 분리막(130, 140)은 SRS(Safety Reinforced Separator) 분리막을 포함할 수 있다. 즉, 분리막(130, 140)은 다공성 재질의 기재층(131, 141) 및 기재층 상에 코팅되고 무기물 입자와 바인더 고분자를 혼합한 혼합 슬러리가 도포되어 형성되는 코팅층(132, 142)을 포함할 수 있다. 바람직하게 코팅층(132, 142)은 세라믹 입자를 포함하여 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 세라믹 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.
코팅층(132, 142)은 알루미나, 실리카, TiO2, SiC 및 MgAl2O4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 세라믹 입자를 포함할 수 있다. 이와 같은 코팅층을 포함하는 것에 의해 전극 조립체의 안전성을 강화할 수 있다. 그리고, 코팅층은 리튬염을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 분리막(130, 140)은 각각 적어도 일면 상에 구비된 코팅층(132, 142)을 포함하는 것일 수 있고, 상기 코팅층(132, 142)은 무기 성분, 바인더 성분 및 리튬염을 포함하는 것일 수 있다. 상기 분리막이 전술한 성분을 포함함으로써, 전극과의 접착력 향상을 위한 바인더 및 분리막의 기계적 강도 향상을 위한 무기 성분 등이 포함되어 있음에도 불구하고, 코팅층에 포함되어 있는 리튬염의 용출에 의해 내부 저항 증가가 초래되지 않으므로 셀 안정성이 우수한 것일 수 있다.
또한, 상기 분리막(130, 140)에 대면하는 전극의 전해액 함침 수준을 높일 수 있으므로, 장기 수명 측면에서 유리한 성능을 가지는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅층(132, 142)은 상기 무기 성분을 포함할 수 있고, 무기 성분을 포함하는 상기 코팅층(132, 142)은 단순 폴리머 재질의 분리막에 비하여 열 수축률 측면에서 유리하므로, 이를 포함하는 상기 분리막(130, 140)은 보다 우수한 고온 안전성을 갖는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 리튬염은 실질적으로 리튬 이차전지의 전해액에 포함되어 있는 것과 동일할 수 있으며, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2) 2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 및 4 페닐 붕산 리튬으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 무기 성분은, 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5 V)에서 양극 또는 음극 집전체와 산화 및/또는 환원 반응 즉, 전기 화학적 반응을 일으키지 않고, 통전성을 해하지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), hafnia(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2,Y2O3, Al2O3, 및 TiO2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 바인더는 분리막에 적층되는 전극과의 결합력과, 혼합 코팅층 중의 무기 성분 및 리튬염들 상호간의 결합력을 발휘하면서, 전해액에 의해 쉽게 용해되는 않는 성분이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴플로라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌(PVdF-CTFE), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethyl cellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 및 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 PVdF 또는 PVdF-CTFE 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 양극(110)은, 젤리-롤 구조체의 중심(C, 또는 코어부)을 향하는 제1 면과 중심(C)으로부터 젤리-롤 직경 방향으로 멀어지는 방향을 향하는 제2 면을 포함한다. 여기서, 젤리-롤 구조체의 중심(C)라 함은, 젤리-롤 구조체를 위에서 바라봤을 때 원형 구조의 중심으로써, 권취가 시작된 부분과 대응하는 가상의 영역을 의미한다.
상세하게, 상기 '코어부'는 전극 조립체의 권취축에 위치한 중공; 및 권취된 제1 분리막/음극/제2 분리막/양극의 적층구조 일부를 포함하는 영역으로서, 상기 전극 조립체의 최내각에 위치하는 상기 양극의 길이방향 일 단부로부터 상기 양극의 2 턴(Turn) 이내의 영역을 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 '1 턴(Turn)'은 전극 조립체에 포함되는 전극 또는 분리막의, 기준점으로부터 360° 권취에 필요한 길이를 의미하는 것일 수 있고, 전극 조립체의 권취에 사용되는 권심의 외경, 전극 또는 분리막의 두께, 및 내측에 위치하는 전극 또는 분리막의 권취 수에 따라 길이가 정해지는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 양극의 1 턴은, 상기 양극의 길이방향 단부로부터 상기 젤리-롤형 전극 조립체의 권취가 이루어지는 방향으로 상기 양극을 360° 권취하기 위해 필요한 길이를 의미할 수 있으며, 이는 위에서 볼 때 시계 방향 또는 반시계 방향 중 하나일 수 있다.
도 3을 참고하면, 전극 조립체(100)는 양극(110)의 최내측의 단부, 즉 젤리-롤 구조체의 중심(C)에 인접한 양극의 엣지부에서 양극(110)의 일면과 음극(120), 상세하게 음극 집전체(또는 음극 무지부, 121) 사이에는 분리막(130, 140)이 3겹 이상 중첩된 분리막 중첩부(S)를 포함한다. 즉, 양극(110)의 제1 면과 양극(110)의 제1 면과 마주보는 음극(120) 사이에는 3겹 이상의 분리막(130, 140)이 배치된다. 그리고, 양극(110)의 제2 면과 음극(120) 사이에는 점착 테이프(180)가 배치된다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 전극 조립체(100)는 분리막 중첩부(S)를 포함함으로써, 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제하여 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하고, 분리막 손상이 발생하는 경우에도 상기 분리막 중첩부에 의해 양극 및 음극 간 내부 쇼트를 방지하여 전지 안정성 및 수명 특성이 개선될 수 있다.
분리막 중첩부(S)의 길이는 전극 조립체(100)의 둘레 100%를 기준으로 50%일 수 있다. 즉, 분리막 중첩부(S)는 전극 조립체를 중심으로 180° 연장될 수 있다. 바람직하게 분리막 중첩부(S)의 길이는 전극 조립체(100) 코어부(C)의 반 바퀴 이상일 수 있다. 더 바람직하게, 분리막 중첩부(S)의 길이는 코어부(C)에 인접한 양극(110)의 단부로부터 전극 조립체(100) 코어부(C)가 위치된 방향의 반대 방향으로 6㎜ 이상일 수 있다.
전극 조립체(100)는 권심에 분리막(130, 140)을 고정하고, 권심(미도시)에 음극(120), 양극(110) 순서로 공급하여 권취되어 형성될 수 있다. 따라서, 양극(110) 단부의 전단에 제1 분리막(130), 제2 분리막(140) 및 음극(120)이 위치될 수 있다. 다시 말해, 제1 분리막(130), 제2 분리막(140) 및 음극 집전체(121)는 양극(110) 단부의 전단에 연장 형성될 수 있고, 제1 분리막(130) 및 제2 분리막(140)은 음극 집전체(121) 단부의 전단에 연장 형성될 수 있다. 여기서, 양극(110) 및 음극(120) 단부는 양극(110) 및 음극(120)의 길이방향 중 권심과 인접하게 위치된 단부를 의미한다.
그리고, 전극 조립체(100)는 음극(120), 양극(110) 및 분리막(130, 140)이 권취된 후 권심이 제거됨으로써, 전극 조립체(100)의 중심에 코어부(C)가 형성될 수 있다.
다시 말해, 상기 전극 조립체의 코어부(C)에서, 상기 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)이 상기 양극(110)의 길이방향 단부보다 길게 연장되어 추가 권취되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)이 상기 양극의 길이방향 단부(110a)보다 길게 연장되어 추가 권취되는 것일 수 있다.
상기 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)가 처음에 함께 권취된 후, 양극(110)은 양극의 길이방향 단부(110a)에서 시작하여 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)와 함께 권취될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)이 권심의 둘레를 적어도 1 턴(turn) 함께 권취된 후에, 상기 양극(110)과 함께 권취가 이루어지는 것일 수 있다. 즉, 상기 젤리-롤형 전극 조립체의 코어부(C)에서, 상기 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)의 길이방향 단부(120a, 133, 143)는 상기 양극의 길이방향 단부(110a)보다 내측에 위치하는 것일 수 있다.
상기 음극(120)의 길이 및 폭은 상기 양극(110)보다 큰 것일 수 있고, 상기 음극(120)의 일면 및 반대면에 위치한 상기 제1 분리막(130) 및 상기 제2 분리막(140)의 길이 및 폭 또한 상기 양극보다 큰 것일 수 있다. 상기 제1 분리막(130), 음극(120) 및 제2 분리막(140)이 상기 양극의 길이방향 단부(110a)보다 길게 연장되어 추가 권취되는 경우, 리튬이온 전지의 화학반응에서 양극의 리튬 이온의 음극으로의 전달이 보다 용이할 수 있다. 음극의 길이나 폭이 더 넓게 형성되는 경우, 리튬 이온을 받는 음극의 면적이 증가하여 충/방전 효율의 감소를 방지할 수 있고, 전지 안정성 및 수명 특성이 우수할 수 있다.
음극(120) 및 양극(110) 단부의 전단에 위치된 분리막(130, 140)은 젤리-롤 구조체의 중심 측에 위치된 음극(120) 전단에서 한 번 이상 굽어질 수 있다. 다시 말해, 분리막(130, 140)은 전극 조립체(100)의 코어부(C)에 한 번 이상 굽어진 형태로 위치될 수 있다.
그리고, 한 번 이상 굽어져 권취 방향이 달라진 분리막(130, 140)은 양극(110)의 일면에 적층될 수 있다. 음극 단부로부터 연장된 분리막(130, 140)은 음극의 권취축에 대향하는 방향의 반대방향으로 절곡되어 양극(110)의 일면에 적층될 수 있다. 따라서, 분리막(130, 140)은 전극 조립체(100)의 중심에 인접한 양극(110)의 엣지부의 일면에 제2 분리막(140), 제2 분리막(140) 및 제1 분리막(130) 순으로 3겹 중첩될 수 있다.
다시 말해, 분리막(130, 140)는 전극 조립체(100)의 코어부(C)를 중심으로 원주방향으로 위치하며, 제1 분리막(130)과 제2 분리막(140)이 절곡부(B)에서 서로 구부러져 절곡부(B)로부터 시계방향 및 반시계방향으로 모두 연장되도록 한다.
분리막(130, 140)은 적어도 한 번씩 서로 휘어지므로, 전극 조립체(100)의 적어도 일부에 대해 서로 다른 권취 방향(시계 방향 및 반시계 방향 또는 권취 반대 방향 및 권취 방향)을 갖는다. 분리막(130, 140)은 양극(110)의 일면에 적층될 수 있다. 음극의 길이방향 단부(120a)에서 시계 방향인 제1 방향으로 연장된 분리막(130, 140)은 서로 휘어져 반시계 반대 방향으로 연장될 수 있다. 권취축을 기준으로 하여 양극(110)의 일면에 적층될 수 있다. 따라서, 분리막(130, 140)은 중첩되어 4개의 층을 형성하고, 제1 분리막(130)은 양극(110)을 중심으로 2개의 층으로 분할되어 분리막 중첩부(S) 내에서 3개의 분리막층을 형성할 수 있다.
이 때, 제2 분리막(140)과 제1 분리막(130) 사이 위치되는 제2 분리막(140')은 제2 분리막(140)이 양극 엣지부 전단에서 한 번 이상 굽어짐으로써 음극(120) 일면에 위치되는 제2 분리막(140')이다. 즉, 분리막 중첩부(S)는 양극(110)에 가장 가깝게 위치되는 제2 분리막(140)과 전극 조립체(100)의 코어부에서 음극(120)의 길이방향 단부로부터 연장된 제2 분리막(140')이 직접 접할 수 있다. 다시 말해, 분리막 중첩부(S)는 양극(110)에 반경 방향 내측으로 가장 가까운 제2 분리막(140) 부분과 양극(110)에서 반경 방향으로 더 먼 곳에 위치한 제2 분리막(140') 부분이 직접 접촉될 수 있다.
상기 전극 조립체의 코어부(C)는 상기 양극과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극 사이에 분리막 중첩부를 포함하고, 상기 분리막 중첩부는 중첩되어 배치되는 분리막이 3겹 이상인 것일 수 있다.
상기 전극 조립체의 코어부(C)는 상기 양극(110)과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극(120) 사이에 분리막 중첩부(S)를 포함하고, 상기 분리막 중첩부(S)는 상기 양극의 길이방향 단부(110a)를 기준으로, 중첩되어 배치되는 분리막이 3겹 이상인 영역의 일부를 의미하는 것일 수 있다. 여기서, 상기 분리막 중첩부(S)는 상기 양극의 길이방향 단부(110a)를 기준으로, 중첩되어 배치되는 분리막이 3겹 이상인 영역의 단부, 즉 분리막 중첩부(S)의 길이방향 단부까지의 영역과, 상기 전극 조립체의 코어부 방향으로 동일한 길이를 갖는 영역을 의미하는 것일 수 있다. 다시 말해, 분리막 중첩부(S)는 분리막의 3개 이상의 인접층이 끝나는 위치에 하나의 원주의 단부(Sa)가 정의되는 영역을 의미할 수 있다. 분리막 중첩부(S)는 분리막의 인접하는 세 개의 층을 따라 원주의 단부(Sa)로부터 대향하는 원주의 단부(Sb)까지 연장될 수 있고, 원주의 단부(Sa)와 대향하는 원주의 단부(Sb)는 양극(110)의 길이방향 단부(110a)로부터 원주의 단부(Sa)가 길이방향 단부(110a)로부터 이격된 것과 동일한 길이만큼 이격된 위치에 의해 정의된다.
도 4는 본 명세서에 개시된 전극과 분리막 사이의 다양한 관계를 예시한다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 분리막 중첩부(S)는 상기 양극의 길이방향 단부(110a)을 기준으로, 상기 분리막 중첩부(S)의 길이방향 단부로부터, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 양극의 길이방향 단부 간 이격거리(L)와 상기 전극 조립체의 코어부 방향으로 동일한 길이(L')까지의 영역을 의미하는 것일 수 있고, 상기 분리막 중첩부(S)의 길이방향 단부로부터 L+L'=L+L=2L의 길이를 갖는 영역을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 분리막 중첩부는 상기 전극 조립체의 코어부(C)에서 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된, 상기 제1 분리막(130) 및 상기 제2 분리막(140)이 중첩되어 배치되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 분리막 중첩부(S)는 상기 전극 조립체의 코어부(C)에서 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된, 상기 제1 분리막(130) 및 상기 제2 분리막(140)이 중첩되어 배치되는 것일 수 있고, 상기 제1 분리막(130) 및 상기 제2 분리막(140)은 상기 음극의 길이방향 단부로(120a)부터 연장된 영역을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 제1 분리막(130) 및 제2 분리막(140)이 상기 음극의 길이방향 단부(120a)보다 길게 연장되어 추가 권취되는 것일 수 있다.
다시 말해, 상기 제1 분리막(130) 및 제2 분리막(140)의 권취가 소정의 길이만큼 이루어진 후에, 상기 음극(120)과 함께 권취가 이루어지는 것일 수 있다. 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된 상기 제1 분리막(130) 및 상기 제2 분리막(140)은 상기 음극(120)보다 먼저 권취가 이루어진 상기 제1 분리막(130) 및 상기 제2 분리막(140)의 일부분일 수 있다, 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장되는 제1 분리막(130) 및 제2 분리막(140)은 권취 방향과 반대 방향으로 연장되는 제1 분리막(130') 및 제2 분리막(140')을 포함할 수 있다. 이러한 분리막의 절곡 및 중첩에 의해 분리막 중첩부(S)가 형성된다.
별도의 보조 분리막 등을 구비하지 않고 상기 제1 분리막 및 제2 분리막으로부터 일체로 연장된 절곡구조에 의해 분리막 중첩부를 형성할 수 있다. 이를 통해, 보다 간단한 구조에 의해 상기 분리막 중첩부를 구성하는 분리막이 3 겹 이상이 되도록 조절되는 것일 수 있다. 또한, 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장된, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막이 중첩되어 배치됨으로써 분리막 중첩부를 형성하는 경우, 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하고, 분리막 손상이 발생하는 경우에도 상기 분리막 중첩부에 의해 양극 및 음극 간 내부 쇼트를 방지하여 전지 안정성 및 수명 특성이 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은, 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장되고, 상기 음극의 권취축에 대향하는 방향의 반대방향으로 함께 절곡되어, 상기 양극과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 제2 분리막 사이에 중첩되어 배치되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된 상기 제1 분리막(130) 및 상기 제2 분리막(140)은, 상기 음극의 권취축에 대향하는 방향의 반대방향, 즉 상기 양극의 길이방향 단부(110a) 측으로 함께 절곡되는 것일 수 있고, 상기 양극(110)과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극(120) 사이에 중첩 배치되어 분리막 중첩부(S)를 형성하는 것일 수 있다. 이를 통해, 보다 간단한 절곡구조에 의해 상기 분리막 중첩부를 구성하는 분리막이 3 겹 이상이 되도록 하면서도, 상기 분리막 중첩부를 구성하는 분리막들의 대면방향 조절이 보다 용이할 수 있다.
상기 기재한 바와 같이, 분리막 중첩부(S)는 양극(110)의 일면을 기준으로 제1 분리막(130), 제2 분리막(140) 및 제2 분리막(140) 순으로 적층될 수 있다. 분리막 중첩부(S)는 제1 계면 및 제2 계면을 포함할 수 있다. 제1 계면은 제2 분리막(140)끼리 직접 접하는 면을 의미하고, 제2 계면은 제2 분리막(140)과 제1 분리막(130)이 직접 접하는 면을 의미한다.
구체적으로, 상기 분리막 중첩부(S)는 중첩되어 배치되는 분리막이 3 겹 이상인 것일 수 있고, 상기 제1 분리막(130) 및 상기 제2 분리막(140, 140')을 각각 1 이상 포함하는 것일 수 있으며, 상기 제2 분리막(140)과 상기 제2 분리막(140')이 직접 접하는 제1 계면(S1); 및 상기 제2 분리막(140')과 상기 제1 분리막(130)이 직접 접하는 제2 계면(S2)을 포함하는 것일 수 있다. 다시 말해, 상기 분리막 중첩부는 단일한 분리막의 중첩구조가 아닌 복수의 분리막인 제1 분리막 및 제2 분리막의 중첩구조를 포함하고, 이들이 서로 접하는 계면을 각각 포함하는 것일 수 있다. 상기 분리막 중첩부가 복수의 계면을 포함함으로써, 보다 간단한 절곡구조에 의해 분리막들의 대면방향 조절 및 각 계면의 마찰계수 조절이 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 계면 및 상기 제2 계면의 마찰계수는 각각 0.4 이상인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 계면(S1) 및 상기 제2 계면(S2)의 마찰계수는 각각 0.42 이상, 0.44 이상 또는 0.46 이상인 것일 수 있다. 다시 말해, 상기 분리막 중첩부는 단일한 분리막의 중첩구조가 아닌 복수의 분리막인 제1 분리막 및 제2 분리막의 중첩구조를 포함하고, 이들이 서로 접하는 계면을 복수로 포함하되, 상기 복수의 계면의 마찰계수는 각각 특정범위 이상으로 조절되는 것일 수 있다. 상기 제1 계면 및 상기 제2 계면의 마찰계수가 전술한 범위를 만족하는 경우, 전지 충방전 시 상기 분리막 중첩부와 일체로 형성된 제1 분리막 및 제2 분리막에 의해 상기 양극의 슬라이딩을 억제하는 것일 수 있고, 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하는 것일 수 있다. 여기서, 상기 마찰계수(μ)는 ASTM D 1894 기준에 따라 측정된 정지 마찰계수를 의미하는 것일 수 있고, 상기 마찰계수는 건식 방식으로 측정된 것일 수 있으며, 시편을 증류수 또는 전해액에 함침하여 습식 방식으로 측정하는 경우 보다 큰 값을 가지는 것일 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 전극 조립체(100)는 제1 계면과 제2 계면의 마찰계수는 상이할 수 있다. 바람직하게 제1 계면의 마찰계수는 제2 계면의 마찰계수보다 클 수 있다. 더 바람직하게 상기 제1 계면의 마찰계수는 0.6 이상이고, 상기 제2 계면의 마찰계수는 0.4 이상인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 계면(S1) 및 상기 제2 계면(S2)의 마찰계수는 대면하는 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')의 종류 및 대면방향에 따라 서로 상이한 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 계면(S1)의 마찰계수는 0.62 이상 또는 0.66 이상인 것일 수 있고, 상기 제2 계면(S2)의 마찰계수는 0.42 이상, 0.44 이상 또는 0.46 이상인 것일 수 있다. 상기 분리막 중첩부에 포함되는 분리막의 계면 간 마찰계수를 전술한 범위로 조절하는 경우, 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제하여 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하고, 분리막 손상이 발생하는 경우에도 상기 분리막 중첩부에 의해 양극 및 음극 간 내부 쇼트를 방지하여 전지 안정성 및 수명 특성이 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은 각각 적어도 일면 상에 구비된 코팅층을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 각각 적어도 일면 상에 구비된 상기 코팅층(132, 132', 142, 142') 및 기재층(131, 131', 141, 141')을 포함하고, 상기 코팅층의 성분, 함량 및 입도 조절을 통해 특정 범위의 마찰계수를 갖는 것일 수 있다. 여기서, 130'과 140'은 절곡부(B)에서 분리막의 굽힘 구조로 인해 동일한 분리막이 감기 방향과 반대 방향으로 연장됨을 나타낸다. 구체적으로, 상기 분리막의 코팅층-코팅층 간 마찰계수 및 기재층-기재층 간 마찰계수가 코팅층-기재층 간 마찰계수보다 큰 것일 수 있다. 또한, 상기 마찰계수는 건식 방식으로 측정된 것일 수 있으나, 증류수 또는 전해액에 함침 시, 즉 습식 방식으로 측정되는 경우에는 보다 현저한 차이를 갖는 것일 수 있다.
상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 적어도 일면 상에 구비된 코팅층을 포함하는 경우, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 적어도 일면 상에 구비된 코팅층의 대면방향 조절에 의해 상기 분리막 중첩부에 포함되는 분리막의 계면 간 마찰계수가 특정 범위로 조절되어, 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제하여 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 각각 적어도 일면 상에 구비된 코팅층을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 4를 참고하면, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 각각 일면 상에 구비된 코팅층(132, 132', 142, 142')을 포함하고, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 코팅층이 구비된 면은, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면보다 마찰계수가 큰 것일 수 있다. 즉, 상기 코팅층은 상기 분리막 상에 구비되는 경우 계면의 마찰계수를 증가시키는 것일 수 있다. 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 일면 상에 구비된 코팅층의 대면방향 조절에 의해 상기 분리막 중첩부(S)에 포함되는 분리막의 계면 간 마찰계수가 특정 범위로 조절되어, 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제하여 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 상기 코팅층의 성분, 함량 및 입도 조절을 통해 특정 범위의 마찰계수를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 각각 일면 상에 구비된 코팅층을 포함하고, 상기 제1 계면은 상기 제2 분리막(140, 140')의 코팅층과 상기 제2 분리막의 코팅층이 직접 접하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 4를 참고하면, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 각각 일면 상에 구비된 코팅층(132, 132', 142, 142')을 포함하고, 상기 제1 계면(S1)은 상기 제2 분리막의 코팅층(142)과 상기 제2 분리막의 코팅층(142')이 직접 접하는 것일 수 있다. 상기 제2 분리막의 코팅층(142)과 상기 제2 분리막의 코팅층(142')이 직접 접하는 경우, 즉 상기 분리막의 코팅층-코팅층 간 마찰계수는 기재층-기재층 간 마찰계수 또는 코팅층-기재층 간 마찰계수보다 큰 것일 수 있고, 상기 제1 계면의 마찰계수가 보다 큰 값을 가지는 것일 수 있다. 상기 제1 계면(S1)은 상기 제2 분리막의 코팅층(142)과 상기 제2 분리막의 코팅층(142')이 직접 접하는 경우, 상기 분리막 중첩부(S)에 포함되는 분리막의 계면 간 마찰계수가 증가하여, 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제함으로써 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 각각 일면 상에 구비된 코팅층을 포함하고, 상기 제2 계면은 상기 제2 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면과 상기 제1 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면이 직접 접하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 4를 참고하면, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 각각 일면 상에 구비된 코팅층(132, 132', 142, 142')을 포함하고, 상기 제2 계면(S2)은 상기 제2 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면, 즉 제2 분리막 기재층(141')과 상기 제1 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면, 즉 제1 분리막 기재층(131')이 직접 접하는 것일 수 있다. 상기 제2 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면과 상기 제1 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면이 직접 접하는 경우, 즉 상기 분리막의 기재층-기재층 간 마찰계수는 코팅층-기재층 간 마찰계수보다 큰 것일 수 있고, 상기 제2 계면의 마찰계수가 보다 큰 값을 가지는 것일 수 있다. 상기 제2 계면에서 상기 제2 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면과 상기 제1 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면이 직접 접하는 경우, 상기 분리막 중첩부에 포함되는 분리막의 계면 간 마찰계수가 증가하여, 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제함으로써 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 계면은, 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 제2 분리막; 및 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장된 상기 제2 분리막이 직접 접하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된 상기 제2 분리막(140')은, 상기 양극(110)과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극(120) 사이에 중첩 배치되어 분리막 중첩부(S)를 형성하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 양극(110)과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극(120) 사이에는 상기 제2 분리막(140)이 위치하므로, 상기 연장된 제2 분리막(140')은, 상기 양극(110)과 상기 음극(120) 사이에 위치하는 제2 분리막(140)과 직접 접하는 것일 수 있다. 즉, 상기 제2 분리막(140); 및 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된 상기 제2 분리막(140')이 직접 접하는 제1 계면(S1)을 형성하는 것일 수 있다. 이를 통해, 보다 간단한 절곡구조에 의해 상기 분리막 중첩부를 구성하는 분리막이 3 겹 이상이 되도록 하면서도, 상기 분리막 중첩부를 구성하는 분리막들의 대면방향 조절 및 계면의 마찰력 조절이 보다 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 계면은, 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장된 상기 제1 분리막; 및 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장된 상기 제2 분리막이 직접 접하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 2 내지 도 4를 참고하면, 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된 상기 제1 분리막(130); 및 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장된 상기 제2 분리막(140')은, 상기 양극(110)과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극(120) 사이에 중첩 배치되어 분리막 중첩부(S)를 형성하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된 상기 제1 분리막(130) 및 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된 상기 제2 분리막(140')이 직접 접하는 제2 계면(S2)을 형성하는 것일 수 있다. 이를 통해, 보다 간단한 절곡구조에 의해 상기 분리막 중첩부를 구성하는 분리막이 3 겹 이상이 되도록 하면서도, 상기 분리막 중첩부를 구성하는 분리막들의 대면방향 조절 및 계면의 마찰력 조절이 보다 용이할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체의 분리막 중첩부를 모식적으로 도시한 것이다. 구체적으로, 도 5의 (a)는 각각 양면 상에 코팅층이 구비된 제1 분리막 및 제2 분리막을 포함하는 젤리-롤형 전극조립체의 분리막 중첩부를 모식적으로 도시한 것이고, 도 5의 (b)는 코팅층이 구비되지 않은 제1 분리막 및 제2 분리막을 포함하는 젤리-롤형 전극조립체의 분리막 중첩부를 모식적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은 각각 적어도 일면 상에 구비된 코팅층을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 3 및 도 5의 (a)를 참고하면, 상기 제1 분리막(130, 130') 및 상기 제2 분리막(140, 140')은 각각 적어도 일면 상에 구비된 상기 코팅층(132, 132', 142, 142') 및 기재층(131, 131', 141, 141')을 포함하고, 상기 코팅층의 성분, 함량 및 입도 조절을 통해 특정 범위의 마찰계수를 갖는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 분리막의 코팅층-코팅층 간 마찰계수 및 기재층-기재층 간 마찰계수가 코팅층-기재층 간 마찰계수보다 큰 것일 수 있다. 또한, 상기 마찰계수는 건식 방식으로 측정된 것일 수 있으나, 증류수 또는 전해액에 함침 시, 즉 습식 방식으로 측정되는 경우에는 보다 현저한 차이를 갖는 것일 수 있다.
상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 적어도 일면 상에 구비된 코팅층을 포함하는 경우, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 적어도 일면 상에 구비된 코팅층의 대면방향 조절에 의해 상기 분리막 중첩부에 포함되는 분리막의 계면 간 마찰계수가 특정 범위로 조절되어, 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제하여 전극의 수축/팽창에 의한 전극조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은 각각 적어도 일면 상에 구비된 코팅층을 포함하는 것일 수 있고, 상기 코팅층은 무기 성분, 바인더 성분 및 리튬염을 포함하는 것일 수 있다. 상기 분리막이 전술한 성분을 포함함으로써, 전극과의 접착력 향상을 위한 바인더 및 분리막의 기계적 강도 향상을 위한 무기 성분 등이 포함되어 있음에도 불구하고, 코팅층에 포함되어 있는 리튬염의 용출에 의해 내부 저항 증가가 초래되지 않으므로 셀 안정성이 우수한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 분리막 중첩부(S)의 길이는, 상기 전극 조립체의 둘레 100 %를 기준으로 30 % 이상인 것일 수 있다. 즉 분리막 중첩부(S)는 전극 조립체를 중심으로 약 108° 연장될 수 있다.
구체적으로, 상기 분리막 중첩부의 길이는, 상기 전극 조립체의 둘레 100 %를 기준으로 40 % 이상 또는 50 % 이상인 것일 수 있다. 즉, 분리막 중첩부(S)는 전극 조립체를 중심으로 적어도 144° 이상 연장될 수 있다.
또는, 분리막 층들이 절곡되어 상기 전극 조립체의 코어부 내주면의 1/3 턴(turn) 이상 또는 1/2 턴 이상의 분리막 중첩부(S)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 전극 조립체의 둘레는 상기 전극 조립체의 내주면 둘레를 의미하는 것일 수 있고, 상기 '내주면 둘레'는 상기 전극 조립체의 권취축을 기준으로, 상기 전극 조립체의 중공에 접하는 최내각 층까지의 거리 중 가장 큰 값을 반지름으로 하는 가상의 원의 둘레를 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체의 내주면 둘레는 약 10 mm인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 길이는, L+L'=L+L=2L의 길이를 의미하는 것일 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장된 상기 제1 분리막; 및 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장된 상기 제2 분리막은, 상기 양극과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극 사이에, 상기 양극의 길이방향 단부로부터 1/6 턴(turn) 이상 또는 1/4 턴 이상 배치되는 것일 수 있고, 이 경우 상기 분리막 중첩부의 길이방향 길이는 1/3 턴(turn) 이상 또는 1/2 턴 이상인 것일 수 있다. 전술한 상기 분리막 중첩부의 길이방향 길이 범위를 만족하는 경우, 상기 분리막 중첩부에 포함되는 분리막의 계면 간 마찰력이 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제함으로써 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하기에 충분한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 양극의 길이방향 단부 간 이격거리는 3 mm 이상인 것일 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 양극의 길이방향 단부 간 이격거리(L)는 4 mm 이상, 5 mm 이상 또는 6 mm 이상인 것일 수 있다.
즉, 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부로부터 연장된 상기 제1 분리막(130); 및 상기 전극 조립체의 코어부에서 상기 음극의 길이방향 단부(120a)로부터 연장된 상기 제2 분리막(140')은, 상기 양극(110)과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극(120) 사이에, 상기 양극의 길이방향 단부(110a)로부터 3 mm 이상 배치되는 것일 수 있다.
전술한 상기 분리막 중첩부의 길이방향 길이 범위를 만족하는 경우, 상기 제1 분리막 및 제2 분리막 투입 시 공정오차가 존재하는 경우에도, 상기 분리막 중첩부가 상기 양극과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 분리막 중첩부에 포함되는 분리막의 계면 간 마찰력이 전지 충방전 시 전극의 슬라이딩을 억제함으로써 전극의 수축/팽창에 의한 전극 조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하기에 충분한 것일 수 있다.
본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 코어부(C)에 제3 전극탭(170)을 더 포함할 수 있다. 제3 전극탭(170)은 양극(110)의 길이방향 단부의 전단에 위치될 수 있다. 다시 말해, 제3 전극탭(170)은 포켓 형태의 분리막(130, 140)의 코어부(C) 방향의 단부 전단에 접할 수 있다.
점착 테이프(180)는 양극(110)의 제2 면과 대향하는 제1 분리막(130)의 일면 및 음극(120)의 일면 중 어느 한 면에 위치된다. 다시 말해, 점착 테이프(180)는 젤리-롤 구조체의 중심에 인접한 양극의 엣지부와 대향하는 제1 분리막(130)의 일면 또는 음극(120)의 일면에 적층될 수 있다.
그리고, 점착 테이프(180)는 분리막(130, 140)과 같이 다공성 구조의 기재층을 포함할 수 있다.
전극 조립체(100)는 양극(110)의 제1 면과 음극(120) 사이 3겹 이상의 분리막(130, 140)이 중첩되고, 양극(110)의 제2 면(110b)과 음극(120) 사이 제1 분리막(130)과 점착 테이프(180) 2겹이 중첩될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 양극(110)의 단부로부터 발생할 수 있는 크랙 및 과열의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 고에너지 밀도의 설계 요구가 높아지면서, 전극 조립체(100)의 코어부(C)에 전극탭(제2 전극탭 또는 in tap)이 접합되거나 음극 활물질에 SiO가 더 포함됨에 따라 양극의 밀도 상승이 불가피하여, 양극 단차부에서의 응력이 높아지게 된다. 여기서 양극 단차부는, 양극의 시작점에서 양극이 개재됨에 따라 두께가 100㎛ 내지 200㎛로 급격히 높아져서 물리적 단차가 젤리-롤 전극 조립체 내에 형성되는 부분으로, 도면에서 양극(110)의 엣지부에 대응하는 부분이다.
예를 들어, in tap은 코어부(C)와 가까운 음극 무지부의 일측에 위치하는 전극탭입니다. 즉, in tap은 코어부(C)를 이루는 음극의 길이방향 단부에 가장 가까운 전극탭을 의미한다.
이와 같은 양극 단차부에서는 응력이 높아지고, 따라서 충방전에 의한 수축 및 팽창 과정에서 해당 부분이 지속적으로 눌리게 되면, 이와 닿는 부분의 분리막이 손상되어 크랙 및 단락에 의한 발화의 위험이 크다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상술한 바와 같이 3겹의 분리막이 양극의 엣지부에서 양극(110)의 제1 면에 분리막과 점착 테이프 2겹이 양극의 엣지부에서 양극(110)의 제2 면 상에 배치되기 때문에, 양극 단차부에서의 분리막 손상을 방지하고, 안정적인 완충 작용이 가능한바, 응력이 높은 양극 단부에서의 수축 및 팽창의 반복에 의해 유발되는 크랙 및 단락을 방지하고 따라서 이에 의한 발화 위험을 감소시킬 수 있다.
즉, 반복적인 충방전 사이클이 수백 내지 수천 회 진행됨에 따라, 전극의 수축 및 팽창이 발생할 수 있고 이 때문에 양극(110)의 엣지부에 굽힘 변형이 발생하고, 이에 의해 전극의 크랙이 발생할 수 있다. 그러나, 3겹의 분리막이 양극의 엣지부에서 양극(110)의 제1 면에 분리막과 접착 테이프 2겹이 양극의 엣지부에서 양극(110)의 제2 면상에 배치되는 것 의해, 양극(110)의 엣지부의 수축 및 팽창에 따른 크랙 및 단락 발생 및 이에 의한 발화를 방지할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 양극의 어느 일면이 아니라, 제1 면에 3겹의 분리막이 배치되고 제2 면 분리막과 점착 테이프 2겹이 배치하기 때문에, 어느 쪽으로도 전극의 크랙 및 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 점착 테이프(180)는 다공성 기재층(181) 및 다공성 기재층 일면에 도포된 점착제층(182)을 포함할 수 있다. 점착제층(182)은 다공성 기재층(181) 일면 전체에 적층되거나, 점착제층(182)이 패턴 형태로 구비되어 다공성 기재층(181) 일면의 일부분에만 적층될 수 있다.
점착 테이프(180)의 다공성 기재층(181)은 제1 분리막(130) 및 제2 분리막(140)에 포함된 분리막 기재층(131, 141)일 수 있다. 그리고, 점착 테이프(180)가 다공성 기재층 및 점착제층(182)을 포함할 경우, 점착제층(182)은 이온, 상세하게, 리튬이온의 이동이 용이한 물질을 포함하거나, 점착제층(182)은 전해액을 흡수하고 팽창하여 이온이동로를 형성할 수 있다.
따라서, 점착 테이프(180)는 분리막(130, 140)과 같이 전극 간 이온의 이동을 원활하게 하여, 이차전지(1)의 충/방전이 진행되더라도 리튬이온이 석출되는 것을 방지할 수 있다.
또는, 다공성 기재층(181)은 예를 들어, 아크릴 필름, 폴리올레핀 필름, 폴리아미드 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리우레탄 필름, 셀룰로오스 아세테이트 필름 및 폴리에스테르 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 필름을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다공성 기재층(181)으로서, 폴리에스테르 필름을 사용하는 경우에는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름 및 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 필름을 사용할 수 있으며, 상기 다공성 기재층(181)으로서, 셀룰로오스계 다공성 기재층(181)를 사용하는 경우에는, 예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트 수지 또는 셀룰로오스 알킬레이트 수지를 포함하는 다공성 기재층(181)으로서, 상기 수지를 포함하는 혼합물을 압출 또는 캐스팅 공정에 적용하여 제조된 다공성 기재층(181)을 사용할 수 있다. 상기에서 셀룰로오스 알킬레이트로는, 예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 또는 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butylate) 등을 사용할 수 있다.
상기 수지를 사용하여 다공성 기재층(181)을 제조하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 상기 수지 및 필요에 따라 공지의 첨가제를 포함하는 원료를 압출 또는 캐스팅과 같은 통상의 필름 또는 시트 성형 방식을 사용할 수 있다.
상기와 같은 다공성 기재층(181)이 시트 또는 필름 형상인 경우, 다공성 기재층(181)의 두께는, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 10 내지 200 ㎛, 10 내지 100 ㎛, 10 내지 50 ㎛, 15 내지 30 ㎛ 또는 15 내지 20 ㎛ 정도일 수 있다.
점착제층은 폴리에틸린 옥사이드(PEO, Poly-ethylene oside, ether group)를 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 옥사이드는 전해액과 정전기적 극성 인력이 작용하여, 점착제층은 다공성 기재층을 통해 분리막에 유입된 전해액을 끌어당겨 점착제층 내에 전해액을 흡수시킬 수 있다.
상세하게, 점착제층(182)은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
Figure PCTKR2023019687-appb-img-000001
상기 화학식 1에서, R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 나타내고,
R2는 탄소수 1 내지 6의 알킬렌기를 나타내며,
R3은 수소, 탄소수 1 내지 12의 알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기 또는 탄소수 6 내지 48의 아릴알킬기를 나타내고,
n은 0 이상이다.
상기 화학식 1에서, R1은 수소, 또는 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, 예를 들어, 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등이 예시될 수 있으며, 바람직하게는 수소 또는 메틸기일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 화학식 1에서, R2는 탄소수 1 내지 6, 1 내지 4 또는 1 내지 2의 알킬렌기이고, 예를 들어, 에틸렌 또는 프로필렌일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 R3은 수소; 탄소수 1 내지 12, 1 내지 8, 1 내지 6 또는 1 내지 4의 알킬기; 탄소수 6 내지 24, 탄소수 6 내지 20, 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 48, 탄소수 6 내지 30, 탄소수 6 내지 24 또는 탄소수 6 내지 18의 아릴알킬기를 나타내며, 예를 들어, 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 페닐기, 나프탈기, 부틸페놀기, 펜틸페놀기, 헥실페놀기, 헵틸페놀기, 옥틸페놀기 또는 노닐페놀기 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 n은 0 이상, 예를 들어, 1 이상, 바람직하게는 2 이상일 수 있다.
도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 이차전지(1)는 양극(110)의 제2 면에 제1 분리막(130)과 점착 테이프(180)로 이루어진 2겹이 중첩되어 양극 단차부에 의한 분리막 손상 및 이차전지(1) 내부 단락을 방지함과 동시에, 양극의 리튬 이온은 다공성 기재층 및 점착제층에 흡수된 전해액을 통해 음극으로 이동함으로, 본 발명에 따른 이차전지(1)는 점착제층에 의한 용량 감소 문제를 개선할 수 있다.
그리고 상기 화학식 1로 표시되는 단량체는, 적어도 하나 이상의 산소 원자를 포함하며, 상기 산소 원자의 높은 전기 음성도에 의하여, 상기 단량체는 매우 높은 극성을 띠게 되므로, 상기 단량체를 포함하는 점착제층은 극성의 전해액과 높은 친화도를 가지며, 상기 전해질과 접촉 시에 팽창할 수 있다. 한편, 상기에서 용어 「전해액」은, 예를 들면, 이차전지 등에서 사용되는 이온 전도의 매체를 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 전해질은 액체 상태의 매체인 전해액일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 전해액은 전해질로 표현되기도 한다.
다른 실시예에 따른 점착 테이프(180)는 다공성 기재층(181) 및 다공성 기재층(181) 일면에 무기물 입자와 바인더를 혼합한 슬러리를 도포한 코팅층(미도시)을 포함할 수 있다. 점착 테이프(180)는 코팅층에 포함된 바인더에 의해 점착력을 가질 수 있다. 예를 들어, 점착 테이프(180)는 무기물 입자와 바인더를 혼합한 슬러리에 유기용제를 혼합하고, 다공성 기재층(181)의 일며에 슬러리를 코팅한 후 건조 직전에 공정 조건을 조절하여 상분리를 유도하여 접착제 역할을 하는 바인더가 표면으로 나오게 할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 점착 테이프(180)는 다공성 기재층(181), 다공성 기재층(181)의 일면에 무기물 입자와 바인더를 혼합한 슬러리를 도포한 코팅층 및 코팅층의 일면 및 다공성 기재층(181)의 타면 중 어느 하나에 도포된 점착제층(182)을 포함할 수 있다. 여기서, 점착제층(182)이 도포되는 코팅층의 일면은 기재층과 직접 접하는 면의 반대면을 의미한다. 그리고, 점착제층은 일 실시예에 따른 점착 테이프(180)의 점착제층과 동일한 구조를 형성할 수 있다.
점착 테이프(180)는 점착 테이프(180)의 기재층(181)과 양극(110)이 직접 접할 수 있거나, 점착제층(182)과 음극(120)이 직접 접할 수 있게 적층 위치가 결정될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 양극(110) 및 음극(120)과 점착 테이프(180)의 마찰력을 증가시켜 음극(120) 및 양극(110)이 미끄러지는 것을 방지하여 코어부(C)의 형태가 무너지는(core deformation) 것을 방지할 수 있다.
점착 테이프(180)는 코팅층 및 점착제층이 양극(110)의 제2 면과 직접 접하게 점착되거나, 양극(110)의 제2 면과 대향되는 음극(120)의 일면에 점착될 수 있다. 또는, 점착 테이프(180)는 코팅층 및 점착제층이 양극(110)의 제2 면(110b)과 음극(120) 사이 위치된 제1 분리막(130)의 일면에 점착될 수 있다.
점착 테이프(180)는 기재층, 코팅층 및 점착제층이 다공성 구조를 포함함으로써, 음극(120)의 리튬이온이 통과될 수 있어 전극 조립체(100)의 충전 및 방전이 진행되더라도 리튬 석출을 최소화하여 이차전지의 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 점착 테이프(180)는 다공성 기재층(181)의 두께가 13㎛이상이고, 점착제층(182)의 두께가 0㎛ 초과, 4㎛ 이하일 수 있다. 바람직하게는, 다공성 기재층(181)의 두께가 15㎛이상이고, 점착제층(182)의 두께가 0㎛ 초과, 3㎛이하 일 수 있다. 다공성 기재층(181)의 두께가 13㎛이상일 경우, 점착 테이프(180)의 전체 두께가 두꺼워져 Core Impingement 시 음극 또는 양극의 단부가 분리막을 손상시키거나 뚫는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 점착제층(182)의 두께가 4㎛이하이므로, 전해액의 투과성이 높고 따라서 이온전도성이 증가되는 효과가 발생할 수 있다.
아울러, 점착 테이프(180)의 길이는 5㎜이상일 수 있다. 바람직하게, 점착 테이프(180)의 길이는 10㎜이상일 수 있다. 나아가, 점착 테이프(180)는 양극과 중첩(overlap)되는 길이가 2㎜이상일 수 있고, 바람직하게는 5㎜이상일 수 있다.
점착 테이프(180)는 다공성 기재층(181)과 제1 분리막의 기재층(131)이 마주보고, 다공성 기재층(181)과 제1 분리막의 기재층(131)이 마주보는 길이가 상기 범위를 만족함으로써, 분리막-분리막 간 마찰계수에 의해 전극 슬라이딩이 억제되고, 따라서, 코어부(C)의 형태가 무너지는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 점착 테이프(180)와 양극(110)이 중첩되는 길이가 상기 범위를 만족함으로써, 양극 엣짖부가 위치된 영역의 두께가 증가하여 전극 조립체(100)의 수축 및 팽창 시, 점착 테이프(180) 및 제1 분리막(130)의 가압력에 의해 마찰계수가 증가하고 전극의 슬라이딩을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지(1)는 전극 조립체(100), 전지 케이스(200) 및 캡 어셈블리(300)를 포함할 수 있다.
이차전지(1)는 전극 조립체(100), 전지 케이스(200) 및 캡 어셈블리(300)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(100)는 상기 기술한 실시예들에 따른 것이다.
전지 케이스(200)은 내부에 공간이 형성된 기둥 구조로 구비될 수 있다. 전지 케이스(200)은 내부 공간에 전극과 분리막을 포함하는 전극 조립체(100) 및 전해액(미도시)이 수용될 수 있다. 전지 케이스(200)는 적어도 일측이 개구(이하, 개구부)된 구조를 가질 수 있고, 타측은 밀봉된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 전지 케이스(200)의 일측 및 타측은 중력 방향 또는 전지 케이스(200)의 중심축을 따라 상부 및 하부에 위치된 단부를 의미한다.
개구된 전지 케이스(200)의 상부 측면은 이차전지(1)의 중심 방향으로 폴딩된 비딩부(210)가 구비될 수 있다. 그리고, 전지 케이스(200)은 비딩부(210) 상측에 크림핑부(220)가 구비될 수 있다. 즉, 크림핑부(220)는 전지 케이스(200)의 최상측에 위치될 수 있다. 여기서, 상부는 전지 케이스(200)의 중심에서 개구부 방향의 영역을 의미한다.
전지 케이스(200)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 경량의 전도성 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 원통형 모양을 가질 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 전지 케이스(200)는 원통형인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 전지 케이스(200)는 용도에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형 등일 수 있으나, 상기 전지 케이스가 원통형인 경우, 젤리-롤형 전극 조립체의 수용에 보다 적합할 수 있으며, 전지케이스가 원통형인 경우, 상기 젤리-롤형 전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 수용하기 위한 전지 케이스를 포함하는 이차전지의 형상이 원통형인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전지 케이스의 내부는 전해질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질은 리튬 이차전지 제조 시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질 또는 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 전해질은 비수계 유기용매와 금속염을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라하이드로푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속염은 리튬염일 수 있고, 상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, I-, NO3-, N(CN)2-, BF4-, ClO4-, PF6-, (CF3)2PF4-, (CF3)3PF3-, (CF3)4PF2-, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3-, CF3CF2SO3-, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다.
캡 어셈블리(300)는 전지 케이스(200)의 개구된 면에 결합될 수 있고, 탑 캡(310), 안전 벤트(320) 및 전류차단소자(330)를 포함할 수 있다.
탑 캡(310)은 캡 어셈블리(300)의 가장 상부에 위치되고, 전지 케이스(200)의 중심과 반대 방향으로 돌출될 수 있다. 탑 캡(310)은 돌출된 부분이 외부와 전기적으로 접속되도록 전극 단자 역할을 할 수 있고, 예를 들어, 탑 캡(310)은 양극 단자 역할을 할 수 있다.
탑 캡(310)은 탑 캡(310)의 가장자리와 밀봉 가스켓(340)이 결합될 수 있는데, 밀봉 가스켓(340)은 전지 케이스(200)의 크림핑부(220)의 내부에 위치될 수 있다. 밀봉 가스켓(340)은 탑 캡(310)과 전지 케이스(200) 사이의 밀폐력을 증가시킬 수 있다.
탑 캡(310)은 상부로 돌출된 돌출부, 밀봉 가스켓(340)과 접촉 및 결합되는 테두리부 및 돌출부와 테두리부를 연결하는 제1 연결부를 포함할 수 있다.
안전 벤트(320)는 탑 캡(310)의 하부에 위치되고, 탑 캡(310)과 전기적으로 연결될 수 있다. 안전 벤트(320)는 탑 캡(310)과 마주보는 면 중 적어도 일부가 탑 캡(310)과 접촉될 수 있다. 안전 벤트(320)는 단부로부터 일정 길이 탑 캡(310)과 접촉되고, 접촉 길이를 제외한 부분은 탑 캡(310)과 일정 거리 이격되어 위치될 수 있다. 그리고, 안전 벤트(320)는 탑 캡(310)과 접촉되는 부분이 밀봉 가스켓(340)과 결합될 수 있다.
안전 벤트(320)는 탑 캡(310)과 접촉되는 영역에서 안전 벤트(320)의 중앙으로 갈수록 탑 캡(310)과의 이격거리가 증가할 수 있다.
안전 벤트(320)는 탑 캡(310)과 접촉되는 접촉부, 안전 벤트(320) 중심에 위치되고 전류차단소자와 접촉되는 중앙부 및 접촉부와 중앙부를 연결하는 제2 연결부를 포함할 수 있다. 그리고, 안전 벤트(320)는 접촉부와 제2 연결부, 제2 연결부와 중앙부가 접촉되는 부분에 절곡부(또는 노치)가 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안전 벤트(320)는 끝 단부가 전지 케이스(200)의 축 방향과 수직으로 구비될 수 있다. 이때. 탑 캡(310)은 안전 벤트(320)와 동일하게 전지 케이스(200)의 축 방향과 수직되어 구비될 수 있다. 즉, 안전 벤트(320)와 탑 캡(310)은 수평되게 위치될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 안전 벤트(320)는 끝 단부가 절곡되어 탑 캡(310)의 외주면을 감싸는 형태로 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지(1)는 전지 케이스(200) 내부에 수용된 전극 조립체(100)와 전해액이 반응함에 따라 가스가 발생되거나 발열이 일어나 내부 압력이 상승하게 된다.
안전 벤트(320)는 이차전지(1) 내부의 압력이 상승하면 탑 캡(310) 방향으로 힘을 받게되고, 절곡부가 파열되면서 이차전지(1) 내부 가스가 배출되게 된다.
전류차단소자(Current Interruptive Device, CID)(330)는 안전 벤트(320)의 하부에 위치되고, 적어도 일부가 안전 벤트(320)와 연결될 수 있다.
전류차단소자(330)는 이차전지(1) 내부 압력이 증가함에 따라 안전 벤트(320)가 파열되면 안전 벤트(320)와 분리되어 전류를 차단하게 된다.
전류 차단 장치(330)는 중앙부에서 안전 벤트(320)와 연결되며, 안전 벤트(320)가 위치하는 방향, 즉 전류 차단 장치(330)의 길이를 따라 중간 지점을 향해 상방으로 돌출된 연결부, 연결부를 제외한 테두리부, 및 연결부와 테두리부를 연결하는 결합부를 포함할 수 있다. 결합부는 복수개가 구비되며, 복수개의 결합부는 각각 이격되어 위치될 수 있다.
안전 벤트(320)가 탑 캡(310)이 위치된 방향으로 변형될 때, 결합부가 끊어져 연결부는 가장자리부와 분리될 수 있다. 즉, 연결부는 안전 벤트(320)와 연결된 상태로 탑 캡(310) 방향으로 분리된다.
CID 가스켓(350)은 전류차단소자(330)의 가장자리를 감싸는 것으로, 전류차단소자(330)의 연결부 이외의 가장자리부 및 결합부와 안전 벤트(320)를 전기적으로 분리시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상술한 이차전지 중 어느 하나를 포함하는 배터리팩(3)을 제공한다.
상기 구현예와 관련하여, 도 7을 참조하면, 팩 하우징(2)에 이차전지(1)가 포함되어 있는 배터리팩(3)이 도시되어 있다.
상기 구현예에 따른 배터리팩은 고출력/고용량을 갖는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상술한 배터리팩을 포함하는 이동수단을 제공한다.
상기 구현예와 관련하여, 도 8을 참조하면, 배터리팩(3)을 포함하는 이동수단(V)이 도시되어 있다.
상기 구현예에 따른 이동수단은 고출력/고용량을 갖는 배터리팩을 사용하므로, 안정성, 안전성 면에서 우수하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
실시예 1
전극 조립체 제조
양극 집전체로서 두께 15 ㎛, 폭방향 길이 63.9 mm의 Al 호일을 준비하고, 상기 양극 집전체 상에 양극 활물질로서 Ni함량이 92 % 이상인 NMCA(Ni-Mn-Co-Al) 복합체 및 도전재로서 CNT를 포함하는 양극 활물질 슬러리를 도포 및 건조함으로써 양극 활물질층을 형성하여 154 ㎛의 두께를 갖는 양극을 제조하였다.
다음으로, 음극 집전체로서 두께 8 ㎛, 폭방향 길이 65.1 mm의 Cu 호일을 준비하고, 상기 음극 집전체 상에 음극 활물질로서 인조흑연 및 천연흑연을 각각 50 중량부로 포함하는 음극 활물질 슬러리를 음극 집전체에 도포 및 건조함으로써 음극 활물질층을 형성하여 187 ㎛의 두께를 갖는 음극을 제조하였다.
한편, 제1 분리막 및 제2 분리막으로서 시트형의 폴리에틸렌 기재층의 일면 상에 무기 성분으로서 Al2O3, 바인더 성분으로서 PVdF계 바인더 및 리튬염을 포함하는 코팅층이 형성된 분리막 2 장을 각각 준비하였다.
젤리-롤형 전극 조립체를 권취하기 전, 상기 제1 분리막 및 제2 분리막의 기재층을 제1 기재층과 제2 기재층이 서로 마주보도록 중첩시키고, 제1 분리막과 제2 분리막은 제1 기재층과 제2 기재층이 서로 마주보는 중첩부가 전극 조립체의 권심의 약 3 턴(turn) 정도 감쌀 정도로 길게 연장되는 연장부를 마련하였다. 3 턴(turn)은 "권취 방향"의 반대 방향으로 연장되며, "권취 방향"은 분리막과 전극이 권심에서 바깥쪽으로 감겨지는 방향으로, 권심을 향한 안쪽이 아닌 바깥쪽으로 연장됩니다. 도 2의 전극 조립체에서, 감는 방향은 반시계방향입니다. 권심은 외주 둘레가 약 10mm 정도인 젤리-롤 전극 조립체의 코어일 수 있다.
제1 분리막과 제2 분리막이 코어부(C)를 향해 약 3 턴(turn) 감긴 후에, 분리막들은 다시 접혀서 감김 방향으로 연장되게 권취를 시작할 수 있다. 상기 음극 및 양극을 제1 및 제2 분리막 내에 순차적으로 투입하고 음극을 코어부(C)에 더 가깝게 투입하여 젤리-롤형 전극 조립체를 제조하였다. 이 때, 상기 젤리-롤형 전극 조립체의 코어부는, 상기 양극의 권취축 방향의 일면과 상기 음극의 일면 상에 위치하는 제2 분리막 사이에, 상기 제1 분리막 및 제2 분리막의 연장부를 게재하여 분리막 중첩부를 마련하고, 연장부가 게재된 반대면, 즉, 제1 분리막과 음극 사이 점착 테이프를 위치시킴으로써 도 2 및 도 3에 따른 구조를 갖도록 하였다.
이 때, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 양극의 길이방향 단부 간 이격거리(L)는 3 mm로서, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 길이(L+L'=2L)는 6 mm 가 되도록 조절하였다. 제조된 상기 젤리-롤형 전극 조립체의 내주면 둘레는 약 10 mm이었다.
그리고, 점착 테이프는 다공성 기재층의 두께가 16㎛이고, 점착층의 두께가 3㎛이며, 길이가 18㎜이었다.
이차전지의 제조
상기 젤리-롤형 전극 조립체를 원통형 전지 케이스에 삽입한 후, 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC):디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC):에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC)를 4:9:3의 중량비로 혼합하여 LiPF6를 15 wt% 포함되도록 용해한 전해액을 주액하고, 캡 조립체로 원통형 전지 케이스를 밀봉하여 이차전지를 제조하였다.
실시예 2
10㎜인 점착 테이프를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 젤리-롤형 전극 조립체 및 이차전지를 제조하였다.
실시예 3
15㎜인 점착 테이프를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 젤리-롤형 전극 조립체 및 이차전지를 제조하였다.
실시예 4
5㎜인 점착 테이프를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 젤리-롤형 전극 조립체 및 이차전지를 제조하였다.
비교예 1
점착 테이프의 다공성 기재층 두께가 11㎛이고, 접착층 두께가 5㎛인 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 젤리-롤형 전극 조립체 및 이차전지를 제조하였다.
비교예 2
제1 분리막과 음극 사이 점착 테이프가 부착되지 않은 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 젤리-롤형 전극 조립체 및 이차전지를 제조하였다.
실험예
실험예 1 - Core Impingement 평가
점착 테이프의 두께에 따른 사이클 안정성 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 이차전지, 상기 이차전지를 각각 4.2 V-2.5 V, 0.2 C 충전, 0.2 C 방전으로 2 사이클 진행하여 활성화한 후의 이차전지를 준비하였다. 이후, 상기 활성화된 이차전지를 각각 4.3 V-2.5 V 1 C/1 C @24 ℃조건에서 50 사이클 진행한 후의 이차전지를 각각 준비하고, 코어부를 전산화 단층 촬영(Computed tomography, CT)하여 Core Impingement 여부를 확인함으로써 단기 사이클 안정성을 평가하고, 그 이미지를 도 9에 나타내었다.
점착 테이프의 길이에 따른 사이클 안정성 평가
상기 실시예 1 및 비교예 2에서 제조된 이차전지, 상기 이차전지를 각각 4.2 V-2.5 V, 0.2 C 충전, 0.2 C 방전으로 2 사이클 진행하여 활성화한 후의 이차전지를 준비하였다. 이후, 상기 활성화된 이차전지를 각각 4.3 V-2.5 V 1 C/1 C @24 ℃조건에서 50 사이클 진행한 후의 이차전지를 각각 준비하고, 코어부를 전산화 단층 촬영(Computed tomography, CT)하여 Core Impingement 여부를 확인함으로써 단기 사이클 안정성을 평가하고, 그 이미지를 도 10에 나타내었다.
Core Impingement 평가
하기의 방법으로 상기 실시예 1 및 비교예 1의 이차전지에 대한 Core Impingement 발생 여부를 평가하였다.
도 11은 Core Impingement 발생 여부 평가 방법을 모식적으로 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 11의 (a)는 음극에 변형이 발생한 경우의 Core Impingement 발생 여부 평가 방법을 모식적으로 나타낸 것이고, 도 11의 (b)는 음극에 변형이 발생하지 않은 경우의 Core Impingement 발생 여부 평가 방법을 모식적으로 나타낸 것이다.
1)상기 양극(110)의 제1 면에서, 상기 양극의 길이방향 단부(110a)와 단부로부터 이격거리가 5 mm 지점을 연결한 직선을 연장하여, 제1연장선(E1)을 작도한다.
2-1) 음극에 변형이 발생한 경우
상기 젤리-롤형 전극 조립체의 코어부에서, 상기 음극(120)의 상기 양극의 제1 면에 대향하는 면에서, 상기 양극의 길이방향 단부(110a)로부터 이격거리 5 mm 내에서 만곡 방향이 바뀌는 2개의 지점을 연결한 직선을 연장하여, 제2연장선(E2)을 작도한다.
2-2) 음극에 변형이 발생하지 않은 경우
양극(110)의 반경방향 내측면에는 양극의 길이방향 단부(110a)와 그 단부로부터 5mm 이격된 지점을 연결하는 직선을 연장하여 제1 연장선(E1)이 그려져 있다.
상기 젤리-롤형 전극 조립체의 코어부에서, 상기 음극(120)의 상기 양극의 제1 면에 대향하는 면에서, 상기 양극의 길이방향 단부(110a)로부터 이격거리가 5 mm인 2개의 지점을 연결한 직선을 연장하여, 제2연장선(E2)을 작도한다.
3) 상기 제1연장선(E1)과 상기 제2연장선(E2)의 교점을 기준으로, 상기 제1연장선(E1)으로부터 반시계방향으로 상기 제2연장선(E2)까지의 각도가 25°를 초과하는 경우 Core Impingement가 발생한 것으로 평가하였다.
한편, 상기 Core Impingement 발생 여부 평가 방법은, 미지 상태의 이차전지(Unknown Cell)를 입수한 경우, 초기 입수 시점에서 Core Impingement 발생 여부를 평가하고, 50 사이클 후 Core Impingement 발생 여부를 재평가하여, 본 발명에 따른 실시예의 이차전지의 Core Impingement 조건과 비교 분석하는 방식으로 적용될 수 있다.
도 9는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 이차전지의 점착 테이프 두께에 따른 사이클 안정성 평가 결과를 나타낸 CT 이미지이고, 도 10은 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 2에 따른 이차전지의 점착 테이프 길이에 따른 사이클 안정성 평가 결과를 나타낸 CT 이미지이다.
도 9 및 10을 참고하면, 실시예 1에서 제조된 이차전지는 점착 테이프 두께에 따른 사이클 안정성 평가 및 길이에 따른 사이클 안정성 평가에서 Core Impingement가 발생하지 않은 것을 확인하였고, 실시예 2 내지 4에서 제조된 이차전지는 점착 테이프 길이에 따른 사이클 안정성 평가에서 Core Impingement가 발생하지 않은 것을 확인하였다.
비교예 1에서 제조된 이차전지는 두께에 따른 사이클 안정성 평가에서 Core Impingement가 발생한 것을 확인하였고, 비교예 2에서 제조된 이차전지는 길이에 따른 사이클 안정성 평가에서 Core Impingement가 발생한 것을 확인하였다.
구체적으로, 비교예 1 및 비교예 2 모두 활성화 후 Core Impingement가 발생하지 않았거나, 미세하게 Core Impingement가 발생한 것을 확인할 수 있다. 그리고, 비교예 1 및 비교예 2는 50 사이클 후에는 양극의 길이방향 단부에 의한 음극 및 분리막 손상, 즉 전극 조립체의 수축/팽창에 의한 Core Impingement의 발생 빈도 및 정도가 현저하게 증가한 것을 확인하였다.
실시예 1은 다공성 기재층의 두께가 두꺼움으로써, 천공강도(puncture strength)가 비교예 1 보다 높고, 따라서, 양극 및 음극에 의한 양극과 음극 사이 위치된 제1 분리막의 뚫림이 발생을 방지할 수 있다.
그리고, 실시예 1 및 비교예 1은 접착층과 다공성 기재층 사이 전해액의 산성 성분 접촉 시 색이 변하는 시편을 위치시켜 전해액 투과성을 확인한 결과, 실시예 1은 접착층의 두께는 얇게 구비됨으로써, 점착 테이프를 통한 이온 전도성이 있고, 따라서, 다공성 기재층과 접착층 사이 시편이 붉게 변색된 것을 확인하였다.
아울러, 실시예 1은 점착 테이프의 두께로 인해 사이클 진행에 의한 음극 이동 시 음극과 분리막 사이 마찰력(stress)을 증가시켜 Core Impingement을 감소시킬 수 있다.
실시예 2 내지 4에서 제조된 이차전지는 활성화 후와 50 사이클 후 Core Impingement의 차이가 미세한 것을 확인하였고, 특히, 점착 테이프와 양극의 중첩(overlap) 길이가 5㎜이상인 경우, Core Impingement가 89% 이상인 것을 확인하였다.
이를 통해, 제1 분리막과 음극 사이 점착 테이프의 두께가 19㎛ 이상이고, 길이가 5㎜이상일 경우, 제1 분리막과 음극 사이 점착 테이프가 위치되지 않거나 점착 테이프 두께가 19㎛미만인 경우에 비하여 높은 마찰계수를 구현할 수 있고, 전극의 슬라이딩을 억제하여 전극의 수축/팽창 시에도 음극 및 분리막 손상 방지 효과가 우수한 것을 알 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시상태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 전술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

  1. 제1 분리막; 음극; 제2 분리막; 및 양극이 차례대로 적층되어 권취되어 코어부를 포함하는 젤리-롤형 전극 조립체에 있어서,
    상기 양극은 상기 젤리-롤형 전극 조립체의 권취축 방향인 제1 면과, 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 포함하고,
    상기 전극 조립체의 코어부는 상기 양극과 상기 양극의 제1 면에 대향하는 상기 음극 사이에 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막이 3겹 이상 중첩되어 배치되는 분리막 중첩부를 포함하고,
    상기 양극과 상기 양극의 제2 면에 대향하는 상기 제1 분리막 사이 또는 상기 양극의 제2 면과 인접한 상기 음극과 상기 제1 분리막 사이에 위치되는 점착 테이프를 포함하는 것인 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 분리막, 음극 및 제2 분리막 각각의 길이는 상기 양극의 길이보다 긴 전극 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 분리막 중첩부는 상기 양극의 말단으로부터 상기 권취 방향 및 권취 반대 방향 모두로 연장되고, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막이 중첩되어 배치되는 것인 전극 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은 상기 코어부에서 함께 절곡되어 권취 방향 및 권취 반대 방향으로 연장되어 상기 양극의 제1 면과 상기 제2 분리막의 외측면 사이로 연장되는 전극 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 분리막 중첩부는 권취 반대 방향으로 연장된 상기 제2 분리막과 권취 방향으로 연장된 상기 제2 분리막이 서로 직접 접촉하는 제1 계면 및 상기 권취 반대 방향으로 연장되는 제2 분리막과 상기 권취 방향으로 연장되는 제1 분리막이 서로 직접 접촉하는 제2 계면을 포함하고,
    제1 계면과 제2 계면의 마찰계수는 각각 0.4이상인 것인 전극 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 계면의 마찰계수는 0.6 이상이고, 상기 제2 계면의 마찰계수는 0.4 이상인 것인 전극 조립체.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은 내면 및 외면 중 적어도 한 면에 코팅층을 포함하고,
    상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 코팅층간의 마찰계수가 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막의 내측 및 외측 표면 중 적어도 하나의 코팅되지 않은 부분의 마찰 계수 보다 큰 것인 전극 조립체.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은 각각의 내면 및 외면 중 적어도 어느 하나에 코팅층이 구비되고,
    상기 코팅층은 무기성분, 바인더 성분 및 리튬염을 포함하는 것인 전극 조립체.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은 각각 내면 및 외면 중 적어도 일면에 코팅층을 포함하고,
    상기 제1 계면은 권취 반대 방향으로 연장되는 제2 분리막의 코팅층과 권취 방향으로 연장되는 제2 분리막의 코팅층의 각 코팅층이 서로 직접 접하는 전극 조립체.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막은 각각 내면 및 외면 중 적어도 일면에 코팅층을 포함하고,
    상기 제2 계면은 제2 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면과 제1 분리막의 코팅층이 구비되지 않은 면이 직접 접하는 것인 전극 조립체.
  11. 제5항에 있어서, 상기 제1 계면은 상기 음극에 접하는 상기 제2 분리막의 일면과 상기 제1 분리막에 접하는 상기 제2 분리막의 일면 사이인 것인 전극 조립체.
  12. 제5항에 있어서, 제2 계면은 상기 양극의 길이방향 단부에 접하는 상기 제1 분리막의 일면과 상기 제1 분리막의 일부에 의해 양극의 길이방향 단부로부터 이격된 상기 제2 분리막의 일면 사이인 것인 전극 조립체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 분리막 중첩부는 상기 전극 조립체의 원주를 중심으로 적어도 108°이상 연장되는 것인 전극 조립체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 분리막 중첩부는 상기 양극의 길이방향 단부에서 멀어지는 권취 반대 방향으로 연장된 제1 단과, 상기 양극의 길이방향 단부와 반대되는 권취 방향으로 연장된 제2 단을 포함하고,
    상기 제1 단 및 제2 단 중 적어도 하나는 상기 양극의 길이방향 단부로부터 3mm 이상 연장되는 것인 전극 조립체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 점착 테이프는 다공성 기재층 및 상기 다공성 기재층 상에 점착제층을 포함하는 것인 전극 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 상기 다공성 기재층의 두께는 13㎛이상이고, 상기 점착제층의 두께는 0㎛ 초과, 4㎛이하인 것인 전극 조립체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 점착 테이프의 길이는 5㎜이상인 것인 전극 조립체.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 전극 조립체;
    적어도 일면에 개구되고 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스 및
    상기 전지 케이스 개구면에 결합되는 캡 어셈블리를 포함하는 것인 이차전지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전지케이스는 원통형인 것인 이차전지.
PCT/KR2023/019687 2022-12-01 2023-12-01 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 Ceased WO2024117862A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024558285A JP2025511662A (ja) 2022-12-01 2023-12-01 電極組立体およびそれを含む二次電池
EP23898385.2A EP4485609A4 (en) 2022-12-01 2023-12-01 SET OF ELECTRODES AND SECONDARY BATTERY INCLUDED
CN202380032403.1A CN119013815A (zh) 2022-12-01 2023-12-01 电极组件和包括该电极组件的二次电池

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0165667 2022-12-01
KR20220165667 2022-12-01
KR10-2023-0171927 2023-12-01
KR1020230171927A KR102729984B1 (ko) 2022-12-01 2023-12-01 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024117862A1 true WO2024117862A1 (ko) 2024-06-06

Family

ID=91324706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/019687 Ceased WO2024117862A1 (ko) 2022-12-01 2023-12-01 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2025511662A (ko)
KR (1) KR20240161624A (ko)
WO (1) WO2024117862A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4418403A4 (en) * 2022-11-17 2025-07-16 Lg Energy Solution Ltd ELECTRODE ASSEMBLY, AND SECONDARY BATTERY, BATTERY PACK AND TRANSPORTATION MEANS COMPRISING IT
EP4407739A4 (en) * 2022-09-26 2025-07-23 Lg Energy Solution Ltd ROLLED-TYPE ELECTRODE ASSEMBLY, METHOD FOR MANUFACTURING ROLLED-TYPE ELECTRODE ASSEMBLY, AND SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150015253A (ko) * 2013-07-31 2015-02-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20160002173A (ko) * 2014-06-30 2016-01-07 주식회사 엘지화학 리튬염을 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법
JP2016193606A (ja) * 2015-04-01 2016-11-17 三菱樹脂株式会社 積層多孔性フィルム、電池用セパレータ、及び電池
KR20200050798A (ko) * 2018-11-02 2020-05-12 주식회사 엘지화학 개선된 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 원통형 이차전지
KR20210001093A (ko) * 2019-06-26 2021-01-06 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그 제조방법
KR20220165667A (ko) 2021-06-08 2022-12-15 주식회사 동진쎄미켐 유기막 연마 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
KR20230171927A (ko) 2021-04-15 2023-12-21 캐피탈 원 서비시즈, 엘엘씨 비접촉식 카드 인증을 통한 인증된 메시지 세션

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100396A (ja) * 2000-09-25 2002-04-05 Toshiba Battery Co Ltd 円筒形アルカリ二次電池
KR100551039B1 (ko) 2004-06-23 2006-02-13 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
JP2012128979A (ja) * 2010-12-13 2012-07-05 Teijin Ltd 非水電解質電池用セパレータ及び非水電解質電池
JP2013089441A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Panasonic Corp 電池用電極群およびこれを用いた電池
JP2014170664A (ja) * 2013-03-04 2014-09-18 Sanyo Electric Co Ltd 電池
JP6384587B2 (ja) * 2015-06-09 2018-09-05 株式会社村田製作所 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置及び電力システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150015253A (ko) * 2013-07-31 2015-02-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20160002173A (ko) * 2014-06-30 2016-01-07 주식회사 엘지화학 리튬염을 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 이차 전지용 분리막 및 이의 제조 방법
JP2016193606A (ja) * 2015-04-01 2016-11-17 三菱樹脂株式会社 積層多孔性フィルム、電池用セパレータ、及び電池
KR20200050798A (ko) * 2018-11-02 2020-05-12 주식회사 엘지화학 개선된 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 원통형 이차전지
KR20210001093A (ko) * 2019-06-26 2021-01-06 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그 제조방법
KR20230171927A (ko) 2021-04-15 2023-12-21 캐피탈 원 서비시즈, 엘엘씨 비접촉식 카드 인증을 통한 인증된 메시지 세션
KR20220165667A (ko) 2021-06-08 2022-12-15 주식회사 동진쎄미켐 유기막 연마 조성물 및 이를 이용한 연마 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4407739A4 (en) * 2022-09-26 2025-07-23 Lg Energy Solution Ltd ROLLED-TYPE ELECTRODE ASSEMBLY, METHOD FOR MANUFACTURING ROLLED-TYPE ELECTRODE ASSEMBLY, AND SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME
EP4418403A4 (en) * 2022-11-17 2025-07-16 Lg Energy Solution Ltd ELECTRODE ASSEMBLY, AND SECONDARY BATTERY, BATTERY PACK AND TRANSPORTATION MEANS COMPRISING IT

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240161624A (ko) 2024-11-12
JP2025511662A (ja) 2025-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022019572A1 (ko) 이차전지용 세퍼레이터, 이의 제조방법, 이를 포함하는 이차전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지
WO2016068651A2 (ko) 이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지
WO2022216092A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 팩 및 자동차
WO2023101384A1 (ko) 전극 조립체, 원통형 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022216076A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 셀 가공장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 차량
WO2022158951A2 (ko) 리튬 이차전지용 세퍼레이터 및 이를 구비한 리튬 이차전지
WO2024117862A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2022015026A1 (ko) 이차전지용 세퍼레이터, 이의 제조방법 및 상기 세퍼레이터를 구비한 이차전지
WO2023063783A1 (ko) 리튬 이차 전지
WO2022216143A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 셀 가공장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 차량
WO2023068494A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023063787A1 (ko) 리튬 이차 전지
WO2021194205A1 (ko) 음극의 제조방법
WO2022250507A1 (ko) 전기화학소자용 세퍼레이터 및 이를 구비한 전기화학소자
WO2024136617A1 (ko) 원통형 이차전지 및 이의 제조 방법
WO2024063616A1 (ko) 리튬 이차 전지
WO2023063785A1 (ko) 리튬 이차 전지
WO2023136665A1 (ko) 부착강화층을 포함하는 집전체, 이를 포함하는 양극 및 상기 양극을 포함하는 리튬이차전지
WO2019209087A1 (ko) 리튬 이차 전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
WO2023063779A1 (ko) 리튬 이차 전지
WO2024136580A1 (ko) 리튬 이차 전지
WO2023038474A1 (ko) 전기화학소자용 전극 및 이를 구비한 전기화학소자
WO2024058582A1 (ko) 리튬 이차 전지용 전극 및 리튬 이차 전지
WO2024005559A1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
WO2022216078A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 셀 가공장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 차량

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23898385

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023898385

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023898385

Country of ref document: EP

Effective date: 20240923

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202417073758

Country of ref document: IN

Ref document number: 202380032403.1

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024558285

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE