[go: up one dir, main page]

KR102278444B1 - 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지 - Google Patents

적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102278444B1
KR102278444B1 KR1020160114632A KR20160114632A KR102278444B1 KR 102278444 B1 KR102278444 B1 KR 102278444B1 KR 1020160114632 A KR1020160114632 A KR 1020160114632A KR 20160114632 A KR20160114632 A KR 20160114632A KR 102278444 B1 KR102278444 B1 KR 102278444B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
separator
stacked
electrode assembly
bent
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.)
Active
Application number
KR1020160114632A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180027262A (ko
Inventor
엄혜리
이정두
손주희
한다운
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020160114632A priority Critical patent/KR102278444B1/ko
Priority to US16/330,223 priority patent/US11437651B2/en
Priority to JP2019512604A priority patent/JP6748297B2/ja
Priority to PCT/KR2017/009671 priority patent/WO2018048165A1/ko
Priority to CN201780054344.2A priority patent/CN109690857B/zh
Priority to EP17849049.6A priority patent/EP3512020A4/en
Publication of KR20180027262A publication Critical patent/KR20180027262A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102278444B1 publication Critical patent/KR102278444B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or 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
    • H01M10/045—Cells or batteries with folded plate-like 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • 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
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466—U-shaped, bag-shaped or folded
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • 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

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)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

본 기재는 제1 전극, 상기 제1 전극의 일면 또는 양면에 적층된 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 분리막을 포함하고, 상기 분리막은 연속적인 시트 형상을 가지며, 제1 방향으로 절곡되어 상기 제1 전극을 감싸고, 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 절곡되어 상기 제2 전극을 감싸며, 상기 분리막이 절곡된 단부 영역은 복수의 패턴을 포함하는 것인 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지에 관한 것이다.

Description

적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지{STACKED ELECTRODE ASSEMBLY AND FLEXIBLE RECHARGEABLE BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지에 관한 것이다.
최근 플렉서블 디스플레이, 웨어러블(wearable) 휴대폰 및 시계 등과 같이 플렉서블 전자기기의 개발 및 상용화에 관심이 집중되고 있다. 따라서, 이러한 플렉서블 전자기기에 대한 전원 공급 장치인 이차 전지에 대해서도 플렉서블 특성 구현에 대한 요구가 증가되고 있다.
일반적으로 이차 전지는 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극 조립체를 구비한다.
이러한 전극 조립체를 포함하는 이차 전지에 플렉서블 특성을 구현하기 위하여 비교적 전극 극판의 손상 없이 유연성(flexibility)을 구현할 수 있다는 이점이 있어 적층형 구조를 갖는 전극 조립체를 플렉서블 이차 전지에 적용하고자 하는 다양한 시도가 있다.
본 기재의 일 구현예는 유연성이 획기적으로 향상된 적층형 전극 조립체를 제공하는 것이다.
본 기재의 다른 구현예는 상기 적층형 전극 조립체를 포함하는 플렉서블 이차 전지를 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 기재는, 제1 전극, 상기 제1 전극의 일면 또는 양면에 적층된 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 분리막을 포함하고, 상기 분리막은 연속적인 시트 형상을 가지며, 제1 방향으로 권취되어 상기 제1 전극을 감싸고, 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 권취되어 상기 제2 전극을 감싸며, 상기 분리막의 절곡된 단부 영역은 복수의 패턴을 포함하는 것인 적층형 전극 조립체를 제공한다.
다른 측면에서, 본 기재는, 상기 적층형 전극 조립체 및 이를 수용하는 케이스를 포함하는 플렉서블 이차 전지를 제공한다.
본 기재의 일 실시예에 따른 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지는 벤딩시 전극 조립체에 가해지는 응력을 균일하게 분산시킴으로써 벤딩 특성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 기재의 일 실시예에 따른 적층형 전극 조립체의 분해 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 따른 적층형 전극 조립체의 수평 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1에 따른 적층형 전극 조립체의 수직 단면도를 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 8은 절곡 단부 영역에 포함되는 패턴의 다양한 형태를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 기재의 일 실시예에 따른 플렉서블 이차 전지의 사시도를 나타낸 것이다.
도 10은 도 9에 따른 플렉서블 이차 전지를 분해하여 도시한 분해 사시도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 기재의 일 실시예에 따른 적층형 전극 조립체의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2도 1에 따른 적층형 전극 조립체의 수평 단면도를 나타낸 것이며, 도 3은 도 1에 따른 적층형 전극 조립체의 수직 단면도를 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 기재의 일 실시예에 따른 적층형 전극 조립체(10)는 제1 전극(11), 제2 전극(12), 그리고 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 위치하는 분리막(13)을 포함한다.
본 기재에서, 상기 분리막(13)은 연속적인 시트 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 분리막(13)은 제1 방향으로 절곡되어 제1 전극(11)을 감싸고, 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 절곡되어 제2 전극(12)을 감쌀 수 있다.
도 1을 참고하면, 연속적인 시트 형상의 분리막(13)은 제1 방향 및 이와 반대되는 제2 방향으로 교대로 절곡된다. 따라서, 적층형 전극 조립체(10)에서 분리막(13)의 수직 단면은 지그재그 형상을 가질 수 있다.
제1 방향으로 절곡된 분리막(13)의 내부에는 제1 전극(11)이 위치하고, 제2 방향으로 절곡된 분리막(13)의 내부에는 제2 전극(12)이 위치한다. 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 각각 복수 개가 포함되는 경우, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 교대로 적층된다.
도 2를 참고하면, 본 기재의 분리막(13)은, 전극 조립체(10)의 수평 단면(xy 방향)에서 볼 때, 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12) 보다 큰 크기를 갖도록 절곡된다.
구체적으로, 분리막(13)의 단변 폭(SW1)은 제2 전극(12)의 단변 폭(NW1) 보다 크고, 분리막(13)의 장변 폭(SW2)는 제2 전극(12)의 장변 폭(NW2) 보다 크다.
도 2에는 편의상 제2 전극(12)의 단변 및 장변 폭(NW1, NW2)만을 나타내었으나, 제1 전극(11)의 단변 및 장변 폭도 상기 제2 전극(12)의 단변 및 장변 폭(NW1, NW2)과 동일한 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 전극 조립체(10)는 한 쌍의 단변 및 한 쌍의 장변을 갖는 형상이다.
본 기재의 분리막(13)은 절곡되어 형성되며, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 보다 큰 크기를 갖기 때문에 전극 조립체(10)의 장변측에는 분리막(13)이 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)과 중첩하지 않고 절곡된 분리막(13)끼리 중첩되는 영역을 포함한다.
본 기재에서는 이와 같이 분리막(13)이 절곡된 단부 영역에서 절곡된 분리막(13)끼리 중첩하는 영역을 절곡 단부 영역(A)이라고 지칭하기로 한다.
상기 절곡 단부 영역(A)의 단폭(WA)은, 제1 전극(11)의 단변 폭 또는 제2 전극(12)의 단변 폭(NW1)의 5% 내지 10% 정도일 수 있고, 보다 구체적으로 7% 내지 8% 정도일 수 있다. 절곡 단부 영역(A)의 단폭(WA)이 제1 전극(11)의 단변 폭 또는 제2 전극(12)의 단변 폭(NW1)을 기준으로 상기 범위를 만족할 때, 전극 조립체(10)에서 양극 및 음극간 단락을 방지함과 동시에 높은 에너지 밀도를 갖는 전지를 구현할 수 있다.
본 기재에서는 절곡 단부 영역(A)에 복수의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 4 내지 도 8은 절곡 단부 영역에 포함되는 패턴의 다양한 형태를 예시적으로 나타낸 것이다.
먼저, 도 4 및 도 5를 참고하면, 분리막(13)은 절곡 라인(BL)을 따라 절곡될 수 있고, 절곡 단부 영역(A)은 절곡 라인(BL)을 따라 배열되는 복수의 패턴을 포함할 수 있다.
상기 복수의 패턴은 절곡 라인(BL)을 따라 소정의 간격으로 배열되는 선형 패턴(51)일 수 있다. 선형 패턴(51)은 분리막(13)을 관통하도록 형성될 수 있다.
또한, 선형 패턴(51)을 형성하는 공정은 지그재그 형상으로 절곡된 분리막(13)에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층하기 전에 수행될 수도 있고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층한 후에 수행될 수도 있다.
즉, 분리막(13)의 절곡된 단부 영역(A)에 선형 패턴(51)을 먼저 형성하고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층할 수도 있고, 지그재그 형상으로 절곡된 분리막(13) 내부에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하여 전극 조립체(10)를 형성한 후에 선형 패턴(51)을 형성할 수도 있다.
다만, 선형 패턴(51)을 먼저 형성하고 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하는 경우, 분리막(13)의 절곡 단부 영역(A)에 선형 패턴(51)을 쉽게 형성할 수 있는 공정상의 이점이 있다.
또한, 상기 선형 패턴(51)은, 미리 재단된 절곡 라인(BL)을 따라, 예를 들면, 지그를 이용하여 타발하는 방법으로 형성할 수도 있고, 레이저 컷팅을 하는 방법으로 형성할 수도 있다.
도 6를 참고하면, 절곡 단부 영역(A)에 위치하는 복수의 패턴은 복수의 원형 패턴(52)일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 이때 복수의 패턴은, 원형 패턴(52) 외에도 타원형, 삼각형, 사각형 및 다각형 중 적어도 하나의 형상이거나 이들 형상이 혼합된 형태로 복수개가 포함될 수 있다. 이때, 복수의 패턴은 분리막(13)을 관통하도록 형성될 수 있다.
복수의 원형 패턴(52)은 분리막(13)이 손상되어 전극 조립체(10)의 성능에 영향을 주지 않는 범위에서 플렉서블(flexible) 특성의 구현이 가능하도록 적절하게 간격을 조절하여 형성될 수 있다.
이러한 복수의 패턴을 형성하는 공정은 지그재그 형상으로 절곡된 분리막(13)에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층하기 전에 수행될 수도 있고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층한 후에 수행될 수도 있다.
즉, 분리막(13)의 절곡된 단부 영역(A)에 복수의 패턴을 먼저 형성하고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층할 수도 있고, 지그재그 형상으로 절곡된 분리막(13) 내부에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하여 전극 조립체(10)를 형성한 후에 복수의 패턴을 형성할 수도 있다.
다만, 복수의 패턴을 먼저 형성하고 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하는 경우, 분리막(13)의 절곡 단부 영역(A)에 다양한 형상의 패턴을 보다 쉽게 형성할 수 있는 공정상의 이점이 있다.
이때, 복수의 패턴은, 예를 들면, 지그를 이용하여 타발하는 방법으로 형성할 수도 있고, 레이저 컷팅을 하는 방법으로 형성할 수도 있다.
도 7을 참고하면, 복수의 패턴은 요철 패턴(53)일 수 있다.
요철 패턴(53)은 전극 조립체(10)의 수직 단면에서 볼 때, z축 방향으로 함몰된 복수의 오목부(53a) 및 z축 방향으로 돌출된 복수의 볼록부(53b)를 포함하도록 형성될 수 있다.
이러한 요철 패턴(53)을 형성하는 공정은 지그재그 형상으로 절곡된 분리막(13)에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층하기 전에 수행될 수도 있고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층한 후에 수행될 수도 있다.
즉, 분리막(13)의 절곡된 단부 영역(A)에 요철 패턴(53)을 먼저 형성하고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층할 수도 있고, 지그재그 형상으로 절곡된 분리막(13) 내부에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하여 전극 조립체(10)를 형성한 후에 요철 패턴(53)을 형성할 수도 있다.
다만, 절곡된 분리막(13)에 요철 패턴(53)을 먼저 형성하고 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하는 경우, 분리막(13)의 절곡 단부 영역(A)에 요철 패턴(53)을 쉽게 형성할 수 있는 공정상의 이점이 있다.
요철 패턴(53)은, 예를 들면, 요철이 형성된 지그를 이용하여 상온 또는 70℃ 이하의 고온에서 압연하는 방법으로 형성될 수 있다.
도 8을 참고하면, 복수의 패턴은 복수의 파단부(54)를 포함할 수 있다.
복수의 파단부(54)는 절곡 단부 영역(A)의 절곡 라인(BL)을 따라 위치할 수 있다.
또한, 복수의 파단부(54)는 전극 조립체(10)의 수평 단면에서 볼 때, xy 평면에 형성된 것을 의미한다. 즉, 복수의 파단부(54)는 전극 조립체(10)의 장변측 단부에 위치하는 절곡 라인(BL)을 따라 분리막(13)의 일부를 제거하는 형태로 형성될 수 있다.
도 8에는 복수의 파단부(54)가 삼각형으로 형성된 경우를 도시하였으나, 복수의 파단부(54)는 삼각형 외에도 사각형, 반원형, 및 반타원형 중 적어도 하나의 형상을 가질 수 있으며, 이들 형상이 혼합된 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 복수의 파단부(54)를 형성하는 공정은 지그재그 형상으로 절곡된 분리막(13)에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층하기 전에 수행될 수도 있고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층한 후에 수행될 수도 있다.
즉, 분리막(13)의 절곡된 단부 영역(A)에 복수의 파단부(54)를 먼저 형성하고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 적층할 수도 있고, 지그재그 형상으로 절곡된 분리막(13) 내부에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하여 전극 조립체(10)를 형성한 후에 복수의 파단부(54)를 형성할 수도 있다.
다만, 복수의 파단부(54)를 먼저 형성하고 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하는 경우, 분리막(13)의 절곡 단부 영역(A)에 복수의 파단부(54)을 쉽게 형성할 수 있는 공정상의 이점이 있다.
또한, 복수의 파단부(54)는, 예를 들면, 지그를 이용하여 타발하는 방법으로 형성할 수도 있고, 레이저 컷팅을 하는 방법으로 형성할 수도 있다.
한편, 본 기재에서 분리막(13)의 두께는 예를 들면, 10㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 보다 구체적으로, 분리막(13)의 두께는, 12㎛ 내지 18㎛ 또는 14㎛ 내지 16㎛일 수 있다. 분리막(13)의 두께가 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 분리막(13)의 절곡 공정을 원활하게 수행할 수 있으며, 벤딩 특성이 향상된 본 기재에 따른 전극 조립체(10)의 박막화도 가능하다.
한편, 본 기재에서 상기 제1 전극(11)은 양극이고, 제2 전극(12)은 음극일 수 있으나, 경우에 따라, 제1 전극(11)이 음극이고, 제2 전극(12)이 양극일 수도 있다. 이하에서는 편의상 제1 전극(11)은 양극이고, 제2 전극(12)은 음극인 경우를 예로 설명하기로 한다.
제1 전극(11)은 금속 박판의 집전체에 양극 활물질을 도포한 코팅부(11a), 및 양극 활물질을 도포하지 않아 노출된 집전체로 설정되는 무지부(11b)를 포함한다. 예를 들면, 제1 전극(11)의 집전체 및 제1 전극 탭(21)은 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다.
제2 전극(12)은 제1 전극(11)의 활물질과 음극 활물질을 금속 박판의 집전체에 도포한 코팅부(12a), 및 음극 활물질을 도포하지 않아 노출된 집전체로 설정되는 무지부(12b)를 포함한다. 예를 들면, 제2 전극(12)의 집전체 및 제2 전극 탭(22)은 구리(Cu)로 형성될 수 있다.
본 기재에서, 상기 코팅부(11a, 12a)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 양면에 형성될 수 있다. 다만, 전극 조립체(10)의 최외곽에 위치하는 제1 전극(11) 및/또는 제2 전극(12)의 경우 에너지 밀도 및 전극 조립체(10)의 박막화 등을 고려할 때 케이스와 맞닿는 부분에는 코팅부(11a, 12a)가 형성되지 않는 것이 바람직하다.
적층 상태에서, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은 무지부(11b, 12b)를 폭 방향(y축 방향) 양측으로 번갈아 배치한다. 즉, 도 2에서 제1 전극(11)의 무지부(11b)는 우측에 배치되고, 제2전극(12)의 무지부(12b)는 좌측에 배치된다.
또한, 제1 전극 탭(21)은 제1 전극(11)의 무지부(11b)에 연결되고, 제2 전극 탭(22)은 제2 전극(12)의 무지부(12b)에 연결된다. 따라서 케이스(120)의 일측 외부에서 제1, 제2전극 탭(21, 22)은 간격을 두고 이격 배치된다. 제1, 제2전극 탭(21, 22)는 무지부(11b, 12b)에 용접으로 연결될 수도 있고, 무지부(11b, 12b)를 길게 연장되도록 형성하여 제1, 제2전극 탭(20, 21) 역할을 할 수 있도록 구성될 수도 있다.
본 기재에 따른 전극 조립체(10)는 분리막(13)의 절곡 단부 영역(A)에 다양한 형태로 형성되는 복수의 패턴(51, 52, 53, 54)을 포함하기 때문에 전극 조립체(10)를 벤딩하는 경우 전극 조립체(10)의 내부 및 외부에 가해지는 인장 응력 및 압축 응력을 균일하게 분산시킬 수 있고, 이를 통해 우수한 플렉서블 특성을 구현할 수 있다.
다음으로, 본 기재의 일 실시예에 따른 플렉서블 이차 전지의 구성을 살펴보기로 한다.
도 9는 본 기재의 일 실시예에 따른 플렉서블 이차 전지의 사시도를 나타낸 것이고, 도 10은 도 9에 따른 플렉서블 이차 전지를 분해하여 도시한 분해 사시도를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 본 기재의 일 실시예에 다른 플렉서블 이차 전지(200)는 전술한 적층형 전극 조립체(10) 및 이를 수용하는 케이스(130)를 포함한다.
이때 케이스(130)는 상부 케이스(25) 및 하부 케이스(15)를 포함할 수 있다. 상기 상부 케이스(25) 및 하부 케이스(15)는 적층형 전극 조립체(10)를 내부에 수용하며 가장자리(15a)를 열 융착 등의 방법으로 상호 접합하여 플렉서블 이차 전지를 형성한다.
제1 전극 탭(21) 및 제2 전극 탭(22)은 케이스(130) 밖으로 인출되어, 보호회로모듈(미도시) 및 전자기기 세트에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전극 탭(21, 22)은 전기적인 절연부재를 개재하여 상부 케이스(25) 및 하부 케이스(15)의 일 측면으로 인출될 수도 있다.
한편, 상기 상부 케이스(25) 및 하부 케이스(15) 각각은, 예를 들면, 외부 수지층, 금속층, 및 내부 수지층이 순차 적층된 구조를 가질 수 있다.
먼저, 외부 수지층은, 기재 및 보호층의 역할을 한다. 외부 수지층은, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 나일론필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 금속층은 본 기재에 따른 플렉서블 이차 전지(200)에서 수분 등이 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이러한 금속층은, 예를 들면, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금, 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 그 등가물로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 금속층은 플렉서블 이차 전지(200)의 유연성을 해치지 않는 범위에서 가능한 한 두껍게 형성되는 것이 투습 방지 등의 효과 면에서 바람직하다.
다음으로, 내부 수지층은, 분리막(13) 또는 활물질이 코팅되지 않은 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)의 단면과 접착시키는 역할도 한다. 경우에 따라, 상기 내부 수지층은 상부 케이스(25) 및 하부 케이스(15)의 가장자리를 별도의 접착제 없이 직접 접착시키는 역할을 할 수도 있다.
이러한 내부 수지층은, 예를 들면, 폴리올레핀 또는 폴리올레핀의 공중합체로 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌(poly ethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(poly propylene, PP)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
200: 이차 전지
10: 전극 조립체
21: 양극 탭
22: 음극 탭
130: 케이스
25: 상부 케이스
15: 하부 케이스
11: 양극
11a: 양극 코팅부
11b: 양극 무지부
12: 음극
12a: 음극 코팅부
12b: 음극 무지부
13: 분리막

Claims (10)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극의 일면 또는 양면에 적층된 제2 전극; 그리고
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 분리막;
    을 포함하고,
    상기 분리막은 연속적인 시트 형상을 가지며, 제1 방향으로 절곡되어 상기 제1 전극을 감싸고, 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 절곡되어 상기 제2 전극을 감싸는 적층형 전극 조립체로서,
    상기 분리막이 절곡된 단부 영역은 복수의 패턴을 포함하며,
    상기 복수의 패턴은 상기 적층형 전극 조립체의 수직 단면에서 볼 때, 복수의 오목부와 복수의 볼록부를 포함하는 요철 패턴인 적층형 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 패턴은 상기 절곡된 단부 영역의 절곡 라인을 따라 배열된 것인 적층형 전극 조립체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절곡된 단부 영역은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 것인 적층형 전극 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분리막의 두께는 10㎛ 내지 20㎛인 적층형 전극 조립체.
  10. 제1항, 제2항, 제8항 내지 제9항 중 한 항의 적층형 전극 조립체; 및
    상기 적층형 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    를 포함하는 플렉서블 이차 전지.
KR1020160114632A 2016-09-06 2016-09-06 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지 Active KR102278444B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160114632A KR102278444B1 (ko) 2016-09-06 2016-09-06 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지
US16/330,223 US11437651B2 (en) 2016-09-06 2017-09-05 Stacked electrode assembly and flexible rechargeable battery comprising the same
JP2019512604A JP6748297B2 (ja) 2016-09-06 2017-09-05 積層型電極組立体およびこれを含むフレキシブル二次電池
PCT/KR2017/009671 WO2018048165A1 (ko) 2016-09-06 2017-09-05 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지
CN201780054344.2A CN109690857B (zh) 2016-09-06 2017-09-05 堆叠式电极组件和包括其的柔性可再充电电池
EP17849049.6A EP3512020A4 (en) 2016-09-06 2017-09-05 STACKED ELECTRODE ARRANGEMENT AND FLEXIBLE SECONDARY BATTERY THEREFOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160114632A KR102278444B1 (ko) 2016-09-06 2016-09-06 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180027262A KR20180027262A (ko) 2018-03-14
KR102278444B1 true KR102278444B1 (ko) 2021-07-16

Family

ID=61562461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160114632A Active KR102278444B1 (ko) 2016-09-06 2016-09-06 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11437651B2 (ko)
EP (1) EP3512020A4 (ko)
JP (1) JP6748297B2 (ko)
KR (1) KR102278444B1 (ko)
CN (1) CN109690857B (ko)
WO (1) WO2018048165A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102311950B1 (ko) * 2018-11-19 2021-10-14 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체
JP7253399B2 (ja) * 2019-02-05 2023-04-06 本田技研工業株式会社 二次電池
KR20200143979A (ko) * 2019-06-17 2020-12-28 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR102773534B1 (ko) * 2020-04-20 2025-02-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이차 전지
KR20220087167A (ko) * 2020-12-17 2022-06-24 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 전극 조립체를 구비한 이차전지
CN214477590U (zh) * 2021-02-09 2021-10-22 无锡先导智能装备股份有限公司 复合装置及叠片机
CN116745953A (zh) * 2021-11-23 2023-09-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极片、电极组件、电池单体、电池、用电装置和制造方法
KR20230147892A (ko) * 2022-04-15 2023-10-24 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지 셀
KR20240024680A (ko) * 2022-08-17 2024-02-26 에스케이온 주식회사 이차전지용 전극 조립체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102742757B1 (ko) * 2022-12-07 2024-12-12 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100313119B1 (ko) 1999-01-26 2001-11-03 김순택 이차전지의 전극군
US6740446B2 (en) * 2001-02-28 2004-05-25 Ovonic Battery Company, Inc. Electrochemical cell with zigzag electrodes
WO2004097971A1 (en) 2003-04-25 2004-11-11 Enerland Co. Ltd. Stacked lithium secondary battery and its fabrication
KR100514214B1 (ko) 2003-04-25 2005-09-13 주식회사 에너랜드 분리된 2겹의 격리막을 이용한 적층형 리튬이차전지 및 그제조방법
JP5269296B2 (ja) * 2006-05-12 2013-08-21 株式会社東芝 二次電池
KR100907623B1 (ko) * 2006-05-15 2009-07-15 주식회사 엘지화학 신규한 적층 구조의 이차전지용 전극조립체
KR20100084326A (ko) 2009-01-16 2010-07-26 도레이첨단소재 주식회사 리튬이차전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬이차전지
KR101084075B1 (ko) 2009-11-03 2011-11-16 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 그 제조방법
CN103081200B (zh) 2010-08-11 2015-08-19 日本自动精机株式会社 正负极板的层积方法及其装置
KR101199125B1 (ko) * 2010-09-02 2012-11-09 삼성에스디아이 주식회사 벤딩영역을 갖는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
JP5830953B2 (ja) * 2010-11-17 2015-12-09 ソニー株式会社 二次電池、バッテリユニットおよびバッテリモジュール
JP5699559B2 (ja) 2010-11-17 2015-04-15 ソニー株式会社 非水電解質電池
KR101543055B1 (ko) 2011-01-14 2015-08-07 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 스택/폴딩형 리튬 이차전지 및 그 제조방법
US20120189894A1 (en) * 2011-01-26 2012-07-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and secondary battery including the same
KR20130008883A (ko) 2011-07-13 2013-01-23 주식회사 엘지화학 우수한 제조 공정성의 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
US8929085B2 (en) 2011-09-30 2015-01-06 Apple Inc. Flexible electronic devices
KR101310734B1 (ko) * 2011-12-27 2013-09-24 주식회사 엘지화학 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR101332282B1 (ko) * 2012-03-14 2013-11-22 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀
KR101901370B1 (ko) * 2012-04-02 2018-09-21 에스케이이노베이션 주식회사 배터리셀
JP2013254629A (ja) * 2012-06-06 2013-12-19 Toyota Industries Corp 蓄電装置及び二次電池
KR101651712B1 (ko) * 2012-07-26 2016-08-26 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지
US9246185B2 (en) 2013-03-14 2016-01-26 Sion Power Corporation Electrochemical cell having a folded electrode and separator, battery including the same, and method of forming same
CN103490089A (zh) * 2013-06-17 2014-01-01 中国科学院物理研究所 电极组件、其制造方法和锂二次电池
KR101634772B1 (ko) 2013-10-07 2016-06-29 주식회사 엘지화학 지그재그형 전극조립체를 포함하고 있는 전지셀
CN203800123U (zh) * 2014-04-01 2014-08-27 广州中国科学院工业技术研究院 电极组件和锂二次电池
KR101675950B1 (ko) 2014-05-08 2016-11-14 주식회사 엘지화학 교번 배열된 무지부와 코팅부를 포함하고 있는 플렉서블 전극조립체 및 그것을 포함하는 전지셀
JP6048477B2 (ja) * 2014-11-17 2016-12-21 ソニー株式会社 非水電解質電池の製造方法
KR102314732B1 (ko) * 2015-01-21 2021-10-19 주식회사 아모그린텍 플렉서블 배터리 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스
CN105655629B (zh) * 2016-03-31 2019-02-26 中航锂电（洛阳）有限公司 一种卷绕式电池用极片、卷绕式电芯、电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN109690857B (zh) 2022-02-15
KR20180027262A (ko) 2018-03-14
EP3512020A1 (en) 2019-07-17
JP6748297B2 (ja) 2020-08-26
EP3512020A4 (en) 2020-05-06
CN109690857A (zh) 2019-04-26
WO2018048165A1 (ko) 2018-03-15
US11437651B2 (en) 2022-09-06
US20190252726A1 (en) 2019-08-15
JP2019526903A (ja) 2019-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102278444B1 (ko) 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지
US10147915B2 (en) Flexible rechargeable battery
CN108475756B (zh) 电极体的制造方法以及非水电解质二次电池的制造方法
CN105609693B (zh) 电极组件以及具有该电极组件的电池包
US8637182B2 (en) Secondary battery including a plurality of aligned positive and negative electrode tabs
US9077027B2 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
US20160111699A1 (en) Electrode assembly block and method of manufacturing the same, and secondary battery and method of manufacturing the same
US20170155098A1 (en) Flexible rechargeable battery
JP4402134B2 (ja) 積層型二次電池およびその製造方法
KR102101010B1 (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
US10686165B2 (en) Electrode assembly and secondary battery including the same
JP6221819B2 (ja) 蓄電装置
KR20120139011A (ko) 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지
US11374291B2 (en) Secondary cell
US10367184B2 (en) Rechargeable battery
KR102279224B1 (ko) 이차 전지용 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2023127726A1 (ja) 二次電池
KR102504795B1 (ko) 이차 전지
JP2017059458A (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池の電極構造
KR20180035545A (ko) 파우치형 이차 전지
KR102207904B1 (ko) 이차 전지
KR20240073603A (ko) 이차전지 및 이의 제조방법
KR20170056381A (ko) 이차 전지
KR20090084178A (ko) 파우치형 리튬 이차전지
JP2015103429A (ja) 積層電池

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20160906

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20190906

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20160906

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20201216

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210511

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210712

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210712

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240701

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20250625

Start annual number: 5

End annual number: 5