KR102773534B1

KR102773534B1 - 전극 조립체 및 이차 전지

Info

Publication number: KR102773534B1
Application number: KR1020200047726A
Authority: KR
Inventors: 위윤봉; 강태원; 박동혁; 장응진
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2025-02-27
Anticipated expiration: 2040-04-20
Also published as: WO2021215703A1; CN115398689A; EP4123774A4; EP4123774A1; US20230238566A1; KR20210129541A

Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는 하나의 시트 형상으로 형성되며, 일측으로 폴딩되는 제1 폴딩과 타측으로 폴딩되는 제2 폴딩이 일정 간격으로 반복되는 분리막 시트; 복수의 전극 및 분리막이 적층 형성되며, 상기 분리막 시트에서 상기 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간에 각각 개재되는 단위 셀; 및 상기 분리막 시트에서 상기 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간에 각각 개재되며, 제1 극성을 가지는 독립 전극을 포함한다.

Description

전극 조립체 및 이차 전지{The Electrode Assembly And The Secondary Battery}

본 발명은 전극 조립체 및 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정렬도 및 전해액의 함침도가 높으면서, 생산 속도도 향상되고 공정의 번거로움을 완화할 수 있는 전극 조립체 및 이차 전지에 관한 것이다.

일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.

이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해액 주입 후 실링한다.

전극 조립체는 다양한 종류로 분류된다. 예를 들어, 단위 셀(Unit Cell)을 제조하지 않고 단순히 양극, 분리막, 음극들을 교차하여 계속 적층하는 단순 스택형(Simple Stack Type), 양극, 분리막, 음극들을 이용하여 단위 셀을 먼저 제조한 후 이러한 단위 셀들을 적층하는 라미네이션 앤 스택형(L&S, Lamination & Stack Type), 길이가 일측으로 긴 분리막 시트의 일면에 복수의 단위 셀을 이격시켜 부착하고 분리막 시트를 일단으로부터 동일한 방향으로 반복적으로 폴딩해 나가는 스택 앤 폴딩형(S&F, Stack & Folding Type), 길이가 일측으로 긴 분리막 시트의 일면과 타면에 복수의 전극을 각각 교번하여 부착하고 분리막 시트를 일단으로부터 특정 방향으로 폴딩한 후 반대 방향으로 폴딩하는 방식을 번갈아가며 반복하는 Z-폴딩형(Z-Folding Type) 등이 있다.

그런데, 단순 스택형 또는 라미네이션 앤 스택형은 구조가 단순하고 설계 자유도가 높으며 전해액의 함침도가 높은 반면에, 생산 속도가 느리고 정렬도가 저하되는 문제가 있다. 특히, 라미네이션 앤 스택형은 풀셀(Full Cell)과 하프셀(Half Cell)을 모두 제조해야 하므로 공정이 번거로워지는 문제도 있다. 스택 앤 폴딩형은 생산 속도가 빠르며 구조 안정성이 높으나, 정렬도 및 전해액의 함침도가 저하되고, A형 바이셀(A Type Bi-Cell)과 C형 바이셀(C Type Bi-Cell)을 모두 제조해야 하므로 공정이 번거로워지는 문제가 있다. 그리고 Z-폴딩형은 정렬도 및 전해액의 함침도가 높은 반면에, 생산 속도가 느리다는 문제가 있다.

한국공개공보 제2012-0117306호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 정렬도 및 전해액의 함침도가 높으면서, 생산 속도도 향상되고 공정의 번거로움을 완화할 수 있는 전극 조립체 및 이차 전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상기 단위 셀은, 최외곽 양 면에 외부 전극이 각각 하나씩 적층되고, 내부에는 내부 전극이 적층되며, 상기 외부 전극과 상기 내부 전극 사이에는 각각 상기 분리막이 개재되고, 2 개의 상기 외부 전극이 서로 동일한 제2 극성을 가지는 바이셀일 수 있다.

또한, 상기 내부 전극은, 하나만 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부 전극은, 상기 독립 전극과 서로 동일한 상기 제1 극성을 가질 수 있다.

또한, 상기 내부 전극은, 복수로 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부 전극은, 홀수로 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부 전극 중, 제1 내부 전극은, 상기 외부 전극과의 사이에 상기 분리막이 개재되도록 적층되고, 상기 내부 전극 중, 제2 내부 전극은, 상기 제1 내부 전극과의 사이에 상기 분리막이 개재되도록 적층될 수 있다.

또한, 상기 제1 내부 전극은, 상기 독립 전극과 서로 동일한 상기 제1 극성을 가질 수 있다.

또한, 상기 제2 내부 전극은, 상기 외부 전극과 서로 동일한 상기 제2 극성을 가질 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하되, 상기 전극 조립체는, 하나의 시트 형상으로 형성되며, 일측으로 폴딩되는 제1 폴딩과 타측으로 폴딩되는 제2 폴딩이 일정 간격으로 반복되는 분리막 시트; 복수의 전극 및 분리막이 적층 형성되며, 상기 분리막 시트에서 상기 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간에 각각 개재되는 단위 셀; 및 상기 분리막 시트에서 상기 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간에 각각 개재되며, 제1 극성을 가지는 독립 전극을 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

정렬도 및 전해액의 함침도가 높은 Z-폴딩형 전극 조립체를 제조하면서, 분리막 시트의 일면과 타면에 복수의 독립 전극 및 바이셀을 각각 교번하여 부착하므로 생산 속도도 향상되고, 하나의 타입의 바이셀만을 제조하면 되므로 공정의 번거로움을 완화할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전극 조립체의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 전극 조립체의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 전극 조립체의 개략도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체(1)의 개략도이다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 정렬도 및 전해액의 함침도가 높은 Z-폴딩형 전극 조립체(1)를 제조하면서, 분리막 시트(13)의 일면과 타면에 복수의 독립 전극(12) 및 바이셀을 각각 교번하여 부착하므로 생산 속도도 향상되고, 하나의 타입의 바이셀만을 제조하면 되므로 공정의 번거로움을 완화할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 전극 조립체(1)는 하나의 시트 형상으로 형성되며, 일측으로 폴딩되는 제1 폴딩과 타측으로 폴딩되는 제2 폴딩이 일정 간격으로 반복되는 분리막 시트(13); 복수의 전극(111, 112) 및 분리막(113)이 적층 형성되며, 상기 분리막 시트(13)에서 상기 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재되는 단위 셀(11); 및 상기 분리막 시트(13)에서 상기 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재되며, 제1 극성을 가지는 독립 전극(12)을 포함한다.

그리고 이러한 전극 조립체(1)를 이용하여 제조되는 이차 전지는, 전극 조립체(1); 및 상기 전극 조립체(1)를 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하되, 상기 전극 조립체(1)는, 하나의 시트 형상으로 형성되며, 일측으로 폴딩되는 제1 폴딩과 타측으로 폴딩되는 제2 폴딩이 일정 간격으로 반복되는 분리막 시트(13); 복수의 전극(111, 112) 및 분리막(113)이 적층 형성되며, 상기 분리막 시트(13)에서 상기 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재되는 단위 셀(11); 및 상기 분리막 시트(13)에서 상기 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재되며, 제1 극성을 가지는 독립 전극(12)을 포함한다.

분리막 시트(13)는 길이가 긴 하나의 시트 형상으로 형성되며, 분리막 릴에 권취되어 있다가 권출되며 이동할 수 있다. 그리고 전극 조립체(1)를 Z-폴딩형으로 제조하기 위해, 분리막 시트(13)는 일단으로부터 일측으로 폴딩되는 제1 폴딩과 타측으로 폴딩되는 제2 폴딩이 일정 간격으로 번갈아가며 반복된다.

여기서 제1 폴딩이란 도 1에 도시된 바를 기준으로, 오른쪽을 향하는 폴딩을 지칭하고, 제2 폴딩이란 왼쪽을 향하는 폴딩을 지칭할 수 있다. 따라서, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)은, 도 1에 도시된 바를 기준으로, 왼쪽이 폐쇄되고 오른쪽이 개방된 공간을 지칭하고, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)은, 도 1에 도시된 바를 기준으로, 오른쪽이 폐쇄되고 왼쪽이 개방된 공간을 지칭할 수 있다.

단위 셀(11)은 복수의 전극(111, 112) 및 분리막(113)이 적층 형성되며, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재된다. 그리고 독립 전극(12)은 상기 단위 셀(11)을 구성하지 않고 별도로 형성되는 전극으로서, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재되며, 제1 극성을 가진다.

일반적으로 단위 셀은 최외부 양측에 위치하는 전극의 종류에 따라 모노셀(Mono Cell)과 바이셀(Bi-Cell)로 구분된다. 모노셀은 셀의 최외부 양측에 양극과 음극이 각각 위치하는 셀이다. 이러한 모노셀의 가장 기본적인 구조로서, 양극/분리막/음극 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 등이 있다.

바이셀은 셀의 최외부 양측에 동일한 극성의 전극이 위치하는 셀이다. 이러한 바이셀의 가장 기본적인 구조로서, 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 A형 바이셀(A Type Bi-Cell) 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 C형 바이셀(C Type Bi-Cell) 등이 있다. 즉, 최외부 양측에 양극이 위치하는 셀을 A형 바이셀이라 하고, 양측에 음극이 위치하는 셀을 C형 바이셀이라 한다.

이러한 단위 셀을 제조하기 위해서는, 내부 전극이 컨베이어 벨트 등에 의해 일측으로 이동하는 동안에, 내부 전극의 상하면에 각각 분리막이 적층되고, 그 이후에 외부 전극이 더 적층될 수 있다. 만약, 단위 셀이 바이셀이라면, 내부 전극이 1개 등 홀수일 수 있고, 단위 셀이 모노셀이라면, 내부 전극이 없거나 2개 등 짝수일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 단위 셀(11)은, 최외곽 양 면에 외부 전극(111)이 각각 하나씩 적층되고, 내부에는 내부 전극(112)이 적층되며, 상기 외부 전극(111)과 상기 내부 전극(112) 사이에는 각각 상기 분리막(113)이 개재되고, 2 개의 상기 외부 전극(111)이 서로 동일한 제2 극성을 가지는 바이셀이다. 여기서 제2 극성은, 상기 제1 극성과 반대의 극성을 지칭한다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면 단위 셀(11)은 내부 전극(112)이 하나만 형성되며, 이러한 내부 전극(112)은 독립 전극(12)과 서로 동일한 제1 극성을 가진다. 그리고 제1 극성은 양의 극성, 제2 극성은 음의 극성이다.

따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 독립 전극(12)은 양극이며, 단위 셀(11)은 최외각 양 면의 외부 전극(111)이 모두 음극이고, 내부 전극(112)은 독립 전극(12)과 동일한 양극이다. 즉, 단위 셀(11)은 도 1에 도시된 바와 같이, 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조를 가지는 C형 바이셀이다.

이러한 단위 셀(11)들을, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재한다. 그리고 독립 전극(12)인 양극을, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재한다. 그럼으로써, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체(1)를 제조할 수 있다.

이 때, 상기 제1 공간(131)은 도 1에 도시된 바를 기준으로, 왼쪽이 폐쇄되고 오른쪽이 개방되며, 상기 제2 공간(132)은 도 1에 도시된 바를 기준으로, 오른쪽이 폐쇄되고 왼쪽이 개방된다. 따라서, 전극 조립체(1)를 오른쪽에서 바라보면, 독립 전극(12)은 차폐되어 보이지 않고 단위 셀(11)만이 보이게 되며, 이와 반대로 전극 조립체(1)를 왼쪽에서 바라보면, 단위 셀(11)은 차폐되어 보이지 않고 독립 전극(12)만이 보이게 된다.

전극 조립체(1)를 제조한 후, 전지 케이스가 이러한 전극 조립체(1)를 내부에 수용함으로써, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 제조할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 단위 셀 중에서 C형 바이셀만을 제조하면 되므로, A형 바이셀을 제조할 설비를 따로 마련할 필요가 없다. 따라서 전체 공정의 번거로움이 완화될 수 있고, 전극 조립체(1)를 제조하는 장비가 간소화될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체(1a)의 개략도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 단위 셀(11a)은 내부 전극(112a)이 하나만 형성되며, 제1 극성은 음의 극성, 제2 극성은 양의 극성이다. 이하, 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명하나, 본 발명의 제1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 독립 전극(12a)은 음극이며, 단위 셀(11a)은 최외각 양 면의 외부 전극(111a)이 모두 양극이고, 내부 전극(112a)은 독립 전극(12a)과 동일한 음극이다. 즉, 단위 셀(11a)은 도 2에 도시된 바와 같이, 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조를 가지는 A형 바이셀이다.

이러한 단위 셀(11a)들을, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재한다. 그리고 독립 전극(12a)인 음극을, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재한다. 그럼으로써, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체(1a)를 제조할 수 있다.

전극 조립체(1a)를 제조한 후, 전지 케이스가 이러한 전극 조립체(1a)를 내부에 수용함으로써, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 제조할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 단위 셀 중에서 A형 바이셀만을 제조하면 되므로, C형 바이셀을 제조할 설비를 따로 마련할 필요가 없다. 따라서 전체 공정의 번거로움이 완화될 수 있고, 전극 조립체(1a)를 제조하는 장비가 간소화될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체(1b)의 개략도이다.

이하, 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명하나, 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면 단위 셀(11b)은 내부 전극(112)이 복수로 형성되며, 특히 홀수로 형성된다. 이러한 내부 전극(112) 중 제1 내부 전극(1121)은, 외부 전극(111)과의 사이에 분리막(113)이 개재되도록 적층되고, 내부 전극(112) 중 제2 내부 전극(1122)은, 제1 내부 전극(1121)과의 사이에 분리막(113)이 개재되도록 적층될 수 있다. 또한, 제1 내부 전극(1121)은 독립 전극(12)과 서로 동일한 제1 극성을 가지고, 제2 내부 전극(1122)은 외부 전극(111)과 서로 동일한 제2 극성을 가질 수 있다. 그리고 제1 극성은 양의 극성, 제2 극성은 음의 극성이다.

따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 독립 전극(12)은 양극이고, 단위 셀(11b)은 최외각 양 면의 외부 전극(111)이 모두 음극이다. 만약 내부 전극(112)이 총 3개인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 2 개의 제1 내부 전극(1121)과 1 개의 제2 내부 전극(1122)을 포함할 수 있다. 그리고 제1 내부 전극(1121)은 독립 전극(12)과 동일한 양극이고, 제2 내부 전극(1122)은 외부 전극(111)과 동일한 음극이다. 즉, 단위 셀(11b)은 도 3에 도시된 바와 같이, 음극/분리막/양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조를 가지는 C형 바이셀이다.

이러한 단위 셀(11b)들을, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재한다. 그리고 독립 전극(12)인 양극을, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재한다. 그럼으로써, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체(1b)를 제조할 수 있다.

전극 조립체(1b)를 제조한 후, 전지 케이스가 이러한 전극 조립체(1b)를 내부에 수용함으로써, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지를 제조할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전극 조립체(1c)의 개략도이다.

본 발명의 제4 실시예에 따르면, 단위 셀(11c)은 내부 전극(112)이 복수로 형성되며, 제1 극성은 음의 극성, 제2 극성은 양의 극성이다. 이하, 본 발명의 제4 실시예에 대하여 설명하나, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 독립 전극(12a)은 음극이고, 단위 셀(11c)은 최외각 양 면의 외부 전극(111a)이 모두 양극이다. 그리고 제1 내부 전극(1121a)은 독립 전극(12a)과 동일한 음극이고, 제2 내부 전극(1122a)은 외부 전극(111a)과 동일한 양극이다. 즉, 단위 셀(11c)은 도 3에 도시된 바와 같이, 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극/분리막/양극 구조를 가지는 A형 바이셀이다.

이러한 단위 셀(11c)들을, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재한다. 그리고 독립 전극(12a)인 음극을, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재한다. 그럼으로써, 본 발명의 제4 실시예에 따른 전극 조립체(1c)를 제조할 수 있다.

전극 조립체(1c)를 제조한 후, 전지 케이스가 이러한 전극 조립체(1c)를 내부에 수용함으로써, 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지를 제조할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 전극 조립체(1d)의 개략도이다.

본 발명의 제5 실시예에 따르면, 단위 셀(11)은 내부 전극(112)이 하나만 형성되며, 제1 극성은 양의 극성, 제2 극성은 음의 극성이다. 이하, 본 발명의 제5 실시예에 대하여 설명하나, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 독립 전극(12)은 양극이며, 단위 셀(11)은 최외각 양 면의 외부 전극(111)이 모두 음극이고, 내부 전극(112)은 독립 전극(12)과 동일한 양극이다. 즉, 단위 셀(11)은 도 5에 도시된 바와 같이, 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조를 가지는 C형 바이셀이다.

이러한 단위 셀(11)들을, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재한다. 그리고 독립 전극(12)인 양극을, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재한다. 그럼으로써, 본 발명의 제5 실시예에 따른 전극 조립체(1d)를 제조할 수 있다.

이 때, 제1 폴딩이란 도 5에 도시된 바를 기준으로, 왼쪽을 향하는 폴딩을 지칭하고, 제2 폴딩이란 오른쪽을 향하는 폴딩을 지칭할 수 있다. 따라서, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)은, 도 5에 도시된 바를 기준으로, 오른쪽이 폐쇄되고 왼쪽이 개방된 공간을 지칭하고, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)은, 도 5에 도시된 바를 기준으로, 왼쪽이 폐쇄되고 오른쪽이 개방된 공간을 지칭할 수 있다.

따라서, 전극 조립체(1d)를 왼쪽에서 바라보면 독립 전극(12)은 차폐되어 보이지 않고 단위 셀(11)만이 보이게 되며, 이와 반대로 전극 조립체(1d)를 오른쪽에서 바라보면 단위 셀(11)은 차폐되어 보이지 않고 독립 전극(12)만이 보이게 된다.

전극 조립체(1d)를 제조한 후, 전지 케이스가 이러한 전극 조립체(1d)를 내부에 수용함으로써, 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지를 제조할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 전극 조립체(1e)의 개략도이다.

본 발명의 제6 실시예에 따르면, 단위 셀(11a)은 내부 전극(112a)이 하나만 형성되며, 제1 극성은 음의 극성, 제2 극성은 양의 극성이다. 이하, 본 발명의 제6 실시예에 대하여 설명하나, 본 발명의 제1 내지 제5 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 독립 전극(12a)은 음극이며, 단위 셀(11a)은 최외각 양 면의 외부 전극(111a)이 모두 양극이고, 내부 전극(112a)은 독립 전극(12a)과 동일한 음극이다. 즉, 단위 셀(11a)은 도 6에 도시된 바와 같이, 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조를 가지는 A형 바이셀이다.

이러한 단위 셀(11a)들을, 분리막 시트(13)에서 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간(131)에 각각 개재한다. 그리고 독립 전극(12a)인 음극을, 분리막 시트(13)에서 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간(132)에 각각 개재한다. 그럼으로써, 본 발명의 제6 실시예에 따른 전극 조립체(1e)를 제조할 수 있다.

전극 조립체(1e)를 제조한 후, 전지 케이스가 이러한 전극 조립체(1e)를 내부에 수용함으로써, 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차 전지를 제조할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예들에 따르면, 정렬도 및 전해액의 함침도가 높은 Z-폴딩형으로 전극 조립체(1)를 제조하면서, 복수의 독립 전극(12) 만을 사용하는 것이 아니라 단위 셀(11)도 함께 사용하므로, 생산 속도가 증가할 수 있다. 또한, 하나의 타입의 바이셀만을 제조하면 되므로 공정의 번거로움을 완화할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 전극 조립체 11: 단위 셀
12: 독립 전극 13: 분리막 시트
111: 외부 전극 112: 내부 전극
113: 분리막 131: 제1 공간
132: 제2 공간 1121: 제1 내부 전극
1122: 제2 내부 전극

Claims

하나의 시트 형상으로 형성되며, 일측으로 폴딩되는 제1 폴딩과 타측으로 폴딩되는 제2 폴딩이 일정 간격으로 반복되는 분리막 시트;
복수의 전극 및 분리막이 적층 형성되며, 상기 분리막 시트에서 상기 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간에 각각 개재되는 바이셀; 및
상기 분리막 시트에서 상기 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간에 각각 개재되며, 제1 극성을 가지는 독립 전극을 포함하고,
상기 바이셀 및 독립 전극은 상기 분리막 시트의 일면 및 타면에 교번하여 부착되는 전극 조립체.
제1항에 있어서,
상기 바이셀은,
최외곽 양 면에 외부 전극이 각각 하나씩 적층되고, 내부에는 내부 전극이 적층되며, 상기 외부 전극과 상기 내부 전극 사이에는 각각 상기 분리막이 개재되고, 2 개의 상기 외부 전극이 서로 동일한 제2 극성을 가지는 전극 조립체.
제2항에 있어서,
상기 내부 전극은,
하나만 형성되는 전극 조립체.
제3항에 있어서,
상기 내부 전극은,
상기 독립 전극과 서로 동일한 상기 제1 극성을 가지는 전극 조립체.
제2항에 있어서,
상기 내부 전극은,
복수로 형성되는 전극 조립체.
제5항에 있어서,
상기 내부 전극은,
홀수로 형성되는 전극 조립체.
제5항에 있어서,
상기 내부 전극 중, 제1 내부 전극은,
상기 외부 전극과의 사이에 상기 분리막이 개재되도록 적층되고,
상기 내부 전극 중, 제2 내부 전극은,
상기 제1 내부 전극과의 사이에 상기 분리막이 개재되도록 적층되는 전극 조립체.
제7항에 있어서,
상기 제1 내부 전극은,
상기 독립 전극과 서로 동일한 상기 제1 극성을 가지는 전극 조립체.
제7항에 있어서,
상기 제2 내부 전극은,
상기 외부 전극과 서로 동일한 상기 제2 극성을 가지는 전극 조립체.
전극 조립체; 및
상기 전극 조립체를 내부에 수용하는 전지 케이스를 포함하되,
상기 전극 조립체는,
하나의 시트 형상으로 형성되며, 일측으로 폴딩되는 제1 폴딩과 타측으로 폴딩되는 제2 폴딩이 일정 간격으로 반복되는 분리막 시트;
복수의 전극 및 분리막이 적층 형성되며, 상기 분리막 시트에서 상기 제1 폴딩되어 형성되는 복수의 제1 공간에 각각 개재되는 바이셀; 및
상기 분리막 시트에서 상기 제2 폴딩되어 형성되는 복수의 제2 공간에 각각 개재되며, 제1 극성을 가지는 독립 전극을 포함하고,
상기 바이셀 및 독립 전극은 상기 분리막 시트의 일면 및 타면에 교번하여 부착되는 이차 전지.