KR100804411B1 - 신규한 구조의 전극조립체 및 이를 포함하는 것으로 구성된이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 전극조립체로서, 양극 및/또는 음극이 수평단면 상으로 원형 또는 다각형 형태의 집전체 표면에 전극 활물질이 도포되어 있는 구조로 이루어져 있는 전극조립체와 그것으로 구성된 이차전지를 제공한다.

본 발명에 따른 전극조립체는 종래의 전극과 비교하여 전혀 다른 구조를 가짐으로써, 전극 구조의 변형이 용이하고, 우수한 기계적 강도, 작은 전극간 전위차 등의 잇점을 가지며, 그러한 전극조립체를 사용하면 다양한 구조와 적용분야를 가지는 이차전지를 제조할 수 있다.

Description

신규한 구조의 전극조립체 및 이를 포함하는 것으로 구성된 이차전지 {Electrode Assembly of Novel Structure and Secondary Battery Comprising the Same}

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 수평단면 상으로 원형인 집전체의 표면에 활물질들이 각각 도포되어 있는 다수의 양극과 음극들을 집적하여 구성된 전극조립체의 모식도이다;

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 수평단면 상으로 사각형인 집전체의 표면에 활물질들이 각각 도포되어 있는 다수의 양극과 음극들을 집적하여 구성된 전극조립체의 모식도이다;

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 단일시트 형태의 분리막이 각각 일렬로 집적되어 있는 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 전극조립체의 모식도이다;

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 복합시트 형태의 분리막이 독립적인 구획을 형성하여 단위전극별로 분리시킨 전극조립체의 모식도이다;

도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 다수의 소선형 전극들(양극 및 음극)이 원통형 전지케이스에 밀집된 상태로 장착되어 전체적으로 긴 원기둥 구조를 이루고 있는 전지의 모식도이다;

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 수평 단면의 길이방향으로는 짧은 다수의 전극들이 폭방향으로 넓게 적층되어 박스형 전지케이스에 장착되어 있는 전지의 모식도이다.

본 발명은 신규한 구조의 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양극 및/또는 음극이 수평단면 상으로 원형 또는 다각형 형태의 집전체 표면에 활물질이 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 종래와 같은 판상형 구조의 전극과 비교하여 길이 방향으로의 변형이 용이하여 다양한 구조의 전지를 제조할 수 있으며, 전극 상호간의 전위차를 최소화할 수 있는 등 많은 잇점을 가진 이차전지에 관한 것이다.

최근 무선통신 기술의 발전은 모바일 디바이스의 대중화를 주도하고 있으며, 종래의 많은 종류의 디바이스들을 무선화하는 경향도 있다. 이러한 무선화 기술에서 디바이스의 전원으로는 이차전지가 필수적으로 사용된다. 또한, 환경오염 등의 방지 측면에서 전기자동차, 하이브리드 전지자동차 등이 개발되고 있는데, 이러한 구동장치 역시 이차전지를 동력원으로 필요로 한다. 이와 같이, 이차전지는 많은 분야에서 그 사용량이 급증하고 있으며, 사용되는 분야의 특성에 따라 그것의 출력 및 용량 뿐만 아니라 형태 등도 다양화되어 있다.

일반적으로, 이차전지는 판상형의 집전체의 표면에 활물질을 도포하여 양극 과 음극을 구성하고 그 사이에 분리막을 개재시켜 전극조립체를 만든 후, 원통형 또는 각형의 금속 캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극조립체에 주로 액체 전해질을 주입 또는 합침시키거나 고체 전해질을 사용하여 제조된다.

그러한 전극조립체는 큰 용량을 제공할 수 있도록 긴 판상형의 양극과 음극을 권취한 젤리-롤 형태나 다수의 단위전극들을 순차적으로 적층한 형태로 이루어져 있다. 따라서, 전극조립체에서 전극(양극 및 음극)의 구조는 본질적으로 판상형이다.

판상형 전극 구조는 높은 집적도로 권취 또는 적층될 수 있다는 장점은 있으나, 전극조립체의 형태로 만들어진 상태에서 필요에 따라 변형이 어렵다는 한계를 가지고 있다. 또한, 충방전시 전극의 부피변화에 민감하고, 발생한 가스가 용이하게 배출되지 못하며, 전극 상호간의 전위차가 클 수 있는 등 다수의 문제점도 가지고 있다.

특히, 이차전지가 사용되는 디바이스의 종류가 다양화되어 감에도 불구하고, 그러한 디바이스에서 원통형, 각형 또는 파우치형의 이차전지가 장착될 수 있는 별도의 부위 또는 공간이 필수적으로 요구된다는 것은 무선기술의 확장 측면에서 큰 장애 요인이다. 예를 들어, 새로운 디바이스가 개발되었고 그러한 디바이스에서 이차전지가 장착될 수 있는 공간이 좁고 긴 부위일 경우, 현재와 같이 판상형 전극을 기본으로 하는 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지를 구조적으로 변화시켜 장착한다는 것은 본질적으로 불가능하거나 매우 비효율적이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 목적은 종래의 전극과 비교하여 전혀 다른 구조를 가짐으로써, 전극 구조의 변형이 용이하고, 우수한 기계적 강도, 작은 전극간 전위차 등의 잇점을 가지는 새로운 구조의 전극조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 전극조립체를 포함함으로써 다양한 형태로 제조가 가능한 이차전지를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극조립체는, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 전극조립체로서, 양극 및/또는 음극이 수평단면 상으로 원형 또는 다각형 형태의 집전체 표면에 전극 활물질이 도포되어 있는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 종래의 전극조립체들이 금속 호일 등과 같은 2차원 집전체 표면에 전극 활물질이 도포되어 있는 구조로 되어있는 것과는 달리, 본원발명의 전극조립체는 수평단면상으로 원형 또는 다각형 형태와 같은 3차원 집전체 표면에 전극 활물질이 도포되어 있다는 점에서 근본적으로 다르다.

본 발명의 내용을 이하에서 상술한다.

본 명세서에서의 상기 원형 구조는 기학적으로 완전한 대칭형의 원형 이외에 비대칭형의 타원형 구조를 포함하는 개념이다. 상기 다각형 구조는 2차원의 판상형이 아닌 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 구조 등을 예로 들 수 있으며, 그것의 각 모서리는 각진 형태와 둥근 형태인 것이 모두 포함된다.

전극 활물질은 상기 원형 또는 다각형 구조의 집전체 표면에 도포되어, 종래의 이차전지에서와 같이 전해질로부터의 이온의 흡장 및 전해질로의 방출에 의해 집전체를 통해 전자를 이동시키는 작용을 한다.

이러한 특정한 전극 구조는 양극 및/또는 음극에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 양극 및 음극이 모두 상기와 같은 입체 구조를 가진 상태로 전극조립체를 구성할 수 있다. 예를 들어, 수평단면 상으로 원형인 집전체의 표면에 활물질들이 각각 도포되어 있는 다수의 양극과 음극들을 집적하여 전극조립체를 구성한 모식도가 도 1에 개시되어 있다. 또한, 도 2에는 도 1과 같은 집적 구조에서 양극과 음극의 집전체 형상이 수평단면상으로 사각형인 전극조립체의 모식도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 전극조립체에서, 양극과 음극을 전기적으로 절연시키는 작용을 하는 분리막은 다양한 형태로 포함될 수 있다. 예를 들어, 양극 및/또는 음극의 활물질 외면에 분리막이 도포되어 있는 구조를 들 수 있다. 이 경우, 활물질이 집전체의 표면에 균일한 두께로 도포되어 있는 때, 분리막 역시 집전체의 수평단면 형상으로 외면을 도포하게 된다. 이와 관련하여, 도 1 및 2의 전극조립체는 양극 의 외면에 균일한 두께로 분리막이 도포되어 있는 구조로 이루어져 있다.

또 다른 예로서, 분리막은 양극 또는 음극의 외면에 도포되지 않고 시트형으로서 양극과 음극 사이에 개재되는 형태일 수 있다. 이러한 시트는 동일 극성의 전극들을 일렬 또는 군집의 형태로 집적하고 그것과 다른 극성의 전극들 사이에 개재되는 단일시트 형태일 수 있고, 또는 다수의 독립된 구획들을 형성하여 그 각각의 구획에 하나 또는 동일 극성의 둘 이상의 전극들이 삽입되어 있는 복합시트 형태일 수 있다. 이와 관련하여, 도 3에는 단일시트 형태의 분리막이 각각 일렬로 집적되어 있는 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 전극조립체의 구조가 도시되어 있다. 도 1의 전극조립체에서는 분리막이 양극의 활물질 외면에 도포되어 있었지만, 도 3의 전극조립체에서는 단일시트 분리막으로 인해 양극의 외면에 분리막이 별도로 도포되어 있지 않다는 점에서 차이가 있다.

또한, 도 4에는 복합시트 형태의 분리막이 독립적인 구획을 형성하여 단위전극별로 분리시킨 전극조립체의 구조가 도시되어 있다. 이와 같이 독립 구획을 형성하는 분리막은 다수의 단일시트들을 상호 열융착시키거나 또는 분리막용 수지를 압출할 때 노즐의 형상을 변형하여 제조될 수 있다.

본 발명의 전극조립체에서 전극들의 집적 형태는 다수의 양극과 음극들이 배열되는 형태에 따라 다양할 수 있으며, 특히 집전체의 수평단면 형상에 따라 적절한 구조가 결정될 수 있다. 예를 들어, 수평단면 상의 일방향으로 양극과 음극이 교번 배열되어 있는 구조, 수평단면 상의 수직 양방향으로 양극과 음극이 각각 교번 배열되어 있는 구조 등이 가능할 수 있다.

도 1은 원형 단면 형상의 양극과 음극이 일방향(X 축)으로만 교번 배열되어 있는 구조를 보여주고 있다. 반면에, 도 2는 정사각형 단면 형상의 양극과 음극이 양방향(X 축 및 Y 축)으로 각각 교번 배열되어 있는 구조를 보여주고 있다.

전극조립체를 구성하는 각각의 전극들의 크기와 형상은 반드시 동일한 필요는 없다. 예를 들어, 원형 단면 구조를 가진 전극의 경우, 높은 밀집도를 제공할 수 있도록 작은 구경을 가진 일부 전극들을 큰 구경을 가진 전극들 사이에 배치할 수 있다.

본 발명은 또한 상기와 같은 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지를 제공한다. 본 발명에 따른 이차전지의 구조는 상기와 같은 전극조립체를 포함하는 구조라면 특별히 제한 것은 아니다.

예를 들어, 수평 단면에 대한 수직방향, 즉, 길이방향으로 길게 연장되어 있는 다수의 양극과 음극이 그에 상응하는 전지케이스에 장착되어 있는 구조일 수 있으며, 그것의 예시적인 구조가 도 5에 도시되어 있다. 즉, 도 5의 전지는 다수의 소선형 전극들(양극 및 음극)이 원통형 전지케이스에 밀집된 상태로 장착되어 있어서 전체적으로 긴 원기둥 구조를 이루고 있다. 이러한 구조의 전지는 구성 전극들이 각각 소선 형태를 취하므로 전체적으로 유연하게 굴곡될 수 있어서, 디바이스에서의 장착 공간이 매우 한정적인 경우에도 유용하게 작용될 수 있다. 이러한 전지는 상기 소선형 전극들 다수 개를 노끈 형태로 꼬아 원통형 전지케이스에 장착한 구조로 제조될 수도 있고, 또는 소선형 전극들이 원통형 케이스에 장착되어 있는 단위전지들 다수 개를 노끈 형태로 꼬아 제조될 수도 있다.

또 다른 예로서, 수평 단면의 길이방향으로는 짧은 다수의 전극들이 폭방향으로 넓게 적층되어 그에 상응하는 전지케이스에 장착되어 있는 구조일 수 있으며, 그것의 예시적인 구조가 도 6에 도시되어 있다. 도 6을 보면, 다수의 타원형 전극들(양극 및 음극)이 박스형 전지케이스에 밀집된 상태로 장착되어 있으며, 그것의 양 단면에 덮개가 각각 결합되어 전지가 제조되는 것으로 구성되어 있다. 덮개의 외면는 각각 외부 입출력 단자가 형성되어 있고, 전극들과 접하는 내면에는 연결회로가 형성되어 있고, 그러한 회로에는 해당 전극들에 상응하는 위치에 접속단자들이 돌출되어 있다. 예를 들어, 하단 덮개에는 음극들을 병렬 연결하기 위한 회로가 형성되어 있고, 접속단자들은 전극조립체의 음극 부위에 접촉되도록 돌출되어 있다.

이와 같이, 본원발명의 이차전지는 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 상기의 예시적인 구조 이외에도 다양한 구조가 가능할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 도 5에서와 같은 소선 형태의 전극들을 평평하게 배열하여 전체적으로 시트 형태의 전지를 제조할 수도 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 이차전지는 단위전극들이 판상형 전극들에 비해 작으므로 전극간 전위차를 최소화할 수 있고, 단위전극들 간의 접촉공간을 고려할 때, 충방전시 발생하는 전극의 팽창 수축을 효과적으로 줄일 수 있다.

이러한 이차전지는 다양한 종류로 구성될 수 있으며, 그 중에서도 높은 에너지밀도와 출력을 제공할 수 있는 리튬 이차전지로 구성될 수 있다.

일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 분리막의 전극조립체와 리튬염 함유 비수 전해질로 구성되어 있다.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 결착제의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li_1+xMn_2-xO₄ (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO₃, LiMn₂O₃, LiMnO₂ 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li₂CuO₂); LiV₃O₈, LiFe₃O₄, V₂O₅, Cu₂V₂O₇ 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi_1-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn_2-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li₂Mn₃MO₈ (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn₂O₄; 디설파이드 화합물; Fe₂(MoO₄)₃ 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 양극 집전체의 소재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.

상기 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.

상기 결착제는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 결착제의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬 유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.

음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.

상기 음극 집전체의 소재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.

상기 음극 재료는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li_xFe₂O₃(0≤x≤1), Li_xWO₂(0≤x≤1), Sn_xMe_1-xMe'_yO_z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO₂, PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄, Sb₂O₃, Sb₂O₄, Sb₂O₅, GeO, GeO₂, Bi₂O₃, Bi₂O₄, and Bi₂O₅ 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막으로서, 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이 고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛인 것이 바람직하다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.

리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 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 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li₃N, LiI, Li₅NI₂, Li₃N-LiI-LiOH, LiSiO₄, LiSiO₄-LiI-LiOH, Li₂SiS₃, Li₄SiO₄, Li₄SiO₄-LiI-LiOH, Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂ 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 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, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.

또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는 종래의 전극과 비교하여 전혀 다른 구조를 가짐으로써, 전극 구조의 변형이 용이하고, 우수한 기계적 강 도, 작은 전극간 전위차 등의 잇점을 가진다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

1. 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 전극조립체로서, 양극 및/또는 음극이 수평단면 상으로 원형 또는 다각형 형태의 집전체 표면에 전극 활물질이 도포되어 있는 구조로 이루어져 있는 전극조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 원형 구조는 기학적으로 완전한 대칭형의 원형과 비대칭형의 타원형 구조이고, 상기 다각형 구조는 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형 구조인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 및/또는 음극의 활물질 외면에 분리막이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
4. 제 1 항에 있어서, 분리막은 양극 또는 음극의 외면에 도포되지 않고 시트형으로서 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 분리막은 일렬 또는 군집의 형태로 집적되어 있는 동일 극성의 전극들과 반대 극성의 전극들 사이에 개재되는 단일시트 형태인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 분리막은 다수의 독립된 구획들을 형성하여 그 각각의 구획에 하나 또는 동일 극성의 둘 이상의 전극들이 삽입되어 있는 복합시트 형태인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
7. 제 1 항에 있어서, 수평단면 상의 일방향으로 양극과 음극이 교번 배열되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.
8. 제 1 항에 있어서, 수평단면 상의 양방향으로 양극과 음극이 각각 교번 배열되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지.
10. 제 9 항에 있어서, 수평 단면에 대한 길이방향으로 길게 연장되어 있는 다수의 양극과 음극의 전극조립체가 전지케이스에 장착되어 있는 이차전지.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 전지케이스는 원통형 또는 시트형인 것을 특징으로 하는 이차전지.
12. 제 10 항에 있어서, 다수의 소선형 전극들(양극 및 음극)로 이루어진 전극조 립체가 원통형 전지케이스에 밀집된 상태로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 소선형 전극들 다수 개를 노끈 형태로 꼬거나, 또는 다수의 소선형 전극들을 원통형 케이스에 장착한 단위전지들 다수 개를 노끈 형태로 꼬아 제조되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
14. 제 9 항에 있어서, 수평 단면의 길이방향으로는 짧은 다수의 전극들이 폭방향으로 넓게 적층되어 전지케이스에 장착되어 있는 이차전지.
15. 제 9 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.

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