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KR20120130557A - Electrode Assembly of Improved Safety And Secondary Battery with the Same - Google Patents

Electrode Assembly of Improved Safety And Secondary Battery with the Same Download PDF

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KR20120130557A
KR20120130557A KR1020110048571A KR20110048571A KR20120130557A KR 20120130557 A KR20120130557 A KR 20120130557A KR 1020110048571 A KR1020110048571 A KR 1020110048571A KR 20110048571 A KR20110048571 A KR 20110048571A KR 20120130557 A KR20120130557 A KR 20120130557A
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electrode
electrode assembly
positive electrode
anode
current collector
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이중민
이진욱
박선우
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 집전체에 전극 활물질을 포함하는 합제가 각각 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 분리막에 개재되어 있는 전극조립체로서, 상기 양극은 집전체로서 알루미늄 호일에 양극 합제가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 음극은 집전체로서 알루미늄 이외의 금속 호일에 음극 합제가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 전극조립체 전체를 기준으로 양극 합제 중의 양극 활물질의 양은 음극 합제 중의 음극 활물질의 양보다 작으며, 전극단자가 위치하는 집전체의 단부 부위에서, 양극의 코팅층 두께가 양극의 기타 부위의 코팅층 두께의 60% 이하인 양극 박층 부위가 존재하는 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.The present invention is an electrode assembly interposed in a separator between a positive electrode and a negative electrode each having a mixture containing an electrode active material is applied to the current collector, the positive electrode has a structure in which the positive electrode mixture is coated on aluminum foil as a current collector The negative electrode has a structure in which a negative electrode mixture is coated on a metal foil other than aluminum as a current collector, and the amount of the positive electrode active material in the positive electrode mixture is smaller than that of the negative electrode active material in the negative electrode mixture based on the entire electrode assembly. The electrode assembly is characterized in that at the end portion of the current collector, the positive electrode coating layer thickness is less than 60% of the thickness of the coating layer of the other portion of the positive electrode.

Description

안전성이 향상된 전극조립체 및 이를 이용하여 이차전지 {Electrode Assembly of Improved Safety And Secondary Battery with the Same}Electrode assembly with improved safety and secondary battery using the same {Electrode Assembly of Improved Safety And Secondary Battery with the Same}

본 발명은 안전성이 향상된 전극조립체 및 이를 이용하여 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 집전체에 전극 활물질을 포함하는 합제가 각각 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 분리막에 개재되어 있는 전극조립체로서, 상기 양극은 집전체로서 알루미늄 호일에 양극 합제가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있고, 상기 음극은 집전체로서 알루미늄 이외의 금속 호일에 음극 합제가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 전극조립체 전체를 기준으로 양극 합제 중의 양극 활물질의 양은 음극 합제 중의 음극 활물질의 양보다 작으며, 전극단자가 위치하는 집전체의 단부 부위에서, 양극의 코팅층 두께가 양극의 기타 부위의 코팅층 두께의 60% 이하인 양극 박층 부위가 존재하는 것을 특징으로 하는 전극조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly having improved safety and a secondary battery using the same, and more particularly, to an electrode assembly interposed in a separator between a positive electrode and a negative electrode to which a mixture including an electrode active material is applied to a current collector, respectively. The positive electrode has a structure in which a positive electrode mixture is coated on an aluminum foil as a current collector, and the negative electrode has a structure in which a negative electrode mixture is coated on a metal foil other than aluminum as a current collector, based on the entire electrode assembly. The amount of the positive electrode active material in the positive electrode mixture is smaller than the amount of the negative electrode active material in the negative electrode mixture, and at the end portion of the current collector where the electrode terminals are located, the positive electrode layer portion having a thickness of the coating layer of the positive electrode is 60% or less of the thickness of the coating layer of the other portion of the positive electrode It relates to an electrode assembly characterized in that present.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries that can meet various demands have been conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬 코발트 폴리머 전지와 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, there is a high demand for square and pouch type batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of shape of the battery, and lithium cobalt polymer batteries with high energy density, discharge voltage and output stability in terms of materials. The demand for lithium secondary batteries is high.

이러한 이차전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 일반적으로, 리튬 이차전지는 내부 쇼트, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 등에 의한 충격과 같은 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발을 초래할 수 있다. One of the major research tasks in such secondary batteries is to improve safety. In general, lithium secondary batteries are subject to high temperature and high pressure inside the battery, which may be caused by abnormal operating conditions of the battery, such as internal shorts, overcharge conditions exceeding the allowed currents and voltages, exposure to high temperatures, and impact from falling. This may cause an explosion of the battery.

도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.1 schematically illustrates a general structure of a pouch-type secondary battery including a stacked electrode assembly.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스(200) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막 또는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(300)가 그것의 음극 및 양극 탭들(302, 304)과 연결되는 두 개의 전극리드(400, 410)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다. 도 1에서와 같은 스택형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 음극 탭들(310)과 다수의 양극 탭들(320)이 각각 융착되어 전극리드(400, 410)에 함께 결합될 수 있도록, 케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 이격되어 있다.Referring to FIG. 1, the pouch type secondary battery 100 includes an electrode assembly 300 including a cathode, an anode, and a separator or a solid electrolyte coated separator disposed inside the pouch-type battery case 200 of an aluminum laminate sheet. ) Has a structure in which two electrode leads 400 and 410 connected to its negative and positive electrode tabs 302 and 304 are sealed to the outside. In the stacked electrode assembly 300 as shown in FIG. 1, a plurality of negative electrode tabs 310 and a plurality of positive electrode tabs 320 may be fused and coupled to the electrode leads 400 and 410, respectively. 200, the upper end is spaced apart from the electrode assembly 300.

경우에 따라서는, 도 1에서와 같은 스택형 전극조립체 이외에 스택/폴딩형 전극조립체 또는 권취형 전극조립체가 사용되기도 한다.In some cases, a stack / foldable electrode assembly or a wound electrode assembly may be used in addition to the stacked electrode assembly as shown in FIG. 1.

도 2에는 도 1의 전극조립체의 부분 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 2 is a partially enlarged view schematically illustrating the electrode assembly of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 전극조립체(300)는 음극(310)와 양극(320) 사이에 분리막(330)이 개재되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 집전체(311, 321)의 일면 또는 양면에 전극 활물질(도시하지 않음)을 포함하는 합제(315, 325)가 각각 도포되어 있다.Referring to FIG. 2, the electrode assembly 300 has a structure in which a separator 330 is interposed between the cathode 310 and the anode 320. The electrode active material is disposed on one or both surfaces of the current collectors 311 and 321. The mixtures 315 and 325 containing (not shown) are apply | coated, respectively.

그러나, 반복적인 충방전 과정에서, 양극(320)으로부터 탈리된 리튬이온이 삽입될 수 있는 음극(310) 내부의 공간이 부족하게 되어, 리튬이온이 음극 표면에서 리튬 금속으로 석출되거나, 전지의 제조과정에서 혼입된 금속성분 불순물이 재결정화 되면서, 분리막을 관통하여 양극에 접촉됨으로써 발생하는 내부단락으로 인한 안전성의 문제가 유발될 수 있다.However, in the repeated charging and discharging process, the space inside the negative electrode 310 into which the lithium ions detached from the positive electrode 320 can be inserted is insufficient, so that the lithium ions are precipitated as lithium metal on the surface of the negative electrode, or the battery is manufactured. As the metal impurities mixed in the process are recrystallized, safety problems due to internal short circuits caused by contacting the anode through the separator may be caused.

이를 최대한 억제하는 측면에서, 일반적으로 전지 전체에서 음극 활물질의 양을 양극 활물질의 양보다 많게 구성하는 방식이 많이 사용되고 있으며, 그에 따라, 도 2에서와 같이, 분리막을 경유하여 음극 활물질 도포층에 대면하면서 양극 활물질이 도포되어 있지 않은 양극 집전체의 부위(이른바, 무지부)가 존재하게 된다.In terms of suppressing this as much as possible, in general, a method of configuring the amount of the negative electrode active material to be larger than the amount of the positive electrode active material is generally used in the entire battery. Accordingly, as shown in FIG. While the positive electrode active material is not coated, a portion (so-called non-coated portion) of the positive electrode current collector is present.

그러나, 이러한 구조의 리튬 이차전지는 침상(nail) 관통 등에 의한 외부 충격시, 양극 활물질이 도포되어 있지 않은 양극 집전체(321)의 무지부가 음극(집전체 또는 활물질)과 접촉할 가능성이 높으며, 이 경우 스파크가 발생하고 전지가 가열되면서 발화/폭발의 위험성이 있다.However, in the lithium secondary battery having such a structure, when an external impact caused by nail penetration or the like, the non-coated portion of the positive electrode current collector 321 to which the positive electrode active material is not applied is highly likely to contact the negative electrode (current collector or active material), In this case, there is a risk of sparking and explosion as the battery is heated and the battery is heated.

따라서, 보다 안전하고 효율적인 방법으로 이차전지의 안전성을 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology capable of ensuring safety of a secondary battery in a safer and more efficient manner.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 발명의 목적은, 전극단자가 위치하는 집전체의 단부 부위에서, 양극의 코팅층 두께가 양극의 기타 부위의 코팅층 두께보다 얇은 양극 박층 부위가 존재하는 전극조립체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an electrode assembly in which an anode thin layer portion is present at an end portion of a current collector where an electrode terminal is located, where a thickness of a coating layer of the anode is thinner than a coating layer thickness of other portions of the anode.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전극조립체를 이용하여 이차전지를 형성할 때, 침상에 의한 전지셀의 폭발을 방지하고 전지셀의 안전성을 향상시킬 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a secondary battery capable of preventing explosion of a battery cell by needle bed and improving safety of the battery cell when forming a secondary battery using the electrode assembly.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극조립체는, 집전체에 전극 활물질을 포함하는 합제가 각각 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 분리막에 개재되어 있는 전극조립체로서, An electrode assembly according to the present invention for achieving the above object is an electrode assembly interposed in a separator between a positive electrode and a negative electrode, each of which is applied a mixture containing an electrode active material to the current collector,

상기 양극은 집전체로서 알루미늄 호일에 양극 합제가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있고,The positive electrode has a structure in which a positive electrode mixture is coated on aluminum foil as a current collector,

상기 음극은 집전체로서 알루미늄 이외의 금속 호일에 음극 합제가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있으며, The negative electrode has a structure in which a negative electrode mixture is coated on a metal foil other than aluminum as a current collector.

전극조립체 전체를 기준으로 양극 합제 중의 양극 활물질의 양은 음극 합제 중의 음극 활물질의 양보다 작으며, The amount of the positive electrode active material in the positive electrode mixture is smaller than the amount of the negative electrode active material in the negative electrode mixture based on the entire electrode assembly.

전극단자가 위치하는 집전체의 단부 부위에서, 양극의 코팅층 두께가 양극의 기타 부위의 코팅층 두께의 60% 이하인 양극 박층 부위가 존재하는 구조로 이루어져 있다.At the end portion of the current collector where the electrode terminal is located, the positive electrode layer has a structure in which the positive electrode coating layer thickness is 60% or less of the coating layer thickness of the other portion of the positive electrode.

즉, 본 발명에 따르면, 침상 관통 등에 의해, 양극의 집전체인 알루미늄 호일이 음극의 집전체 또는 음극 활물질과 접촉하여 유발되는 단락을 방지하기 위하여, 양극 박층 부위를 형성함으로써, 음극 집전체 또는 음극 활물질과 접촉하더라고, 상기 양극 박층 부위에 의해 발열의 발생을 최대한 억제하고 단락을 방지하여 전지셀의 안전성을 확보할 수 있다. 더욱이, 이러한 양극 박층 부위는 일정량의 양극 활물질을 포함함으로 인해 전지 전체의 용량 감소를 최대한 억제할 수 있는 효과도 있다. That is, according to the present invention, in order to prevent a short circuit caused by contacting the aluminum foil, which is the current collector of the positive electrode, with the needle current, or the negative electrode active material, by forming the positive electrode thin layer, the negative electrode current collector or the negative electrode is formed. Even in contact with the active material, the generation of heat can be suppressed as much as possible by the positive electrode thin layer portion and the short circuit can be prevented to ensure the safety of the battery cell. In addition, such a positive electrode thin layer portion includes an amount of a positive electrode active material, which also has the effect of suppressing the capacity reduction of the entire battery as much as possible.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전극조립체는 하나의 시트형 양극과 하나의 시트형 음극 사이에 분리막이 개재된 상태에서 권취되어 있고, 양극 집전체 단부와 음극 집전체 단부에 전극리드가 결합되어 있는 젤리-롤 형 구조로 이루어질 수 있다.In one preferred embodiment, the electrode assembly is wound with a separator interposed between one sheet-like cathode and one sheet-like cathode, and the jelly-roll is coupled to the electrode lead at the end of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector It may be made of a mold structure.

또 다른 바람직한 예에서, 상기 전극조립체는 둘 이상의 양극들과 둘 이상의 음극들이 분리막이 개재되어 있는 상태로 적층되어 있고, 양극 및 음극 집전체들로부터 각각 돌출된 둘 이상의 전극탭들이 하나의 전극리드에 결합되어 있는 스택형 구조로 이루어질 수도 있다.In another preferred embodiment, the electrode assembly is laminated with two or more positive electrodes and two or more negative electrodes with a separator interposed therebetween, and two or more electrode tabs protruding from the positive electrode and negative electrode current collectors, respectively, on one electrode lead. It may also be of a stacked structure that is coupled.

또한, 상기 전극조립체는 양극(음극)/ 분리막/ 음극(양극)/ 분리막/ 양극(음극) 기본 구조의 둘 이상의 바이셀, 또는 양극/분리막/음극 기본 구조의 풀셀들이 하나의 시트형 분리필름에 의해 권취되어 있고, 양극 및 음극 집전체들로부터 각각 돌출된 둘 이상의 전극탭들이 하나의 전극리드에 결합되어 있는 스택형/폴딩형 구조로 이루어질 수도 있다.In addition, the electrode assembly includes two or more bicells of a cathode (cathode) / separator / cathode (anode) / separator / anode (cathode) basic structure, or a full cell of the anode / separator / cathode basic structure by one sheet-type separation film Two or more electrode tabs wound and protruding from the positive and negative electrode current collectors, respectively, may be formed in a stacked / folding structure in which one electrode lead is coupled.

상기 음극의 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 금속 또는 그것의 합금으로 이루어진 것일 수 있다.The current collector of the negative electrode is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and is made of, for example, a metal selected from the group consisting of copper, stainless steel, and nickel, or an alloy thereof. Can be.

한편, 상기 전극조립체 전체를 기준으로 양극 활물질의 양은 음극 활물질의 양의 80 내지 99%일 수 있다. 상기 양극 활물질의 양이 음극 활물질의 양과 동일하거나 그보다 많은 경우에는 충방전 과정에서 음극 상에 리튬 이온이 석출되는 문제점이 발생할 수 있고, 이와는 반대로 상기 양극 활물질의 양이 지나치게 적은 경우에는 전체적으로 전지의 용량이 크게 감소하므로 바람직하지 않다.Meanwhile, the amount of the positive electrode active material based on the entire electrode assembly may be 80 to 99% of the amount of the negative electrode active material. If the amount of the positive electrode active material is equal to or larger than that of the negative electrode active material, lithium ions may be precipitated on the negative electrode during the charging and discharging process. On the contrary, when the amount of the positive electrode active material is too small, the overall battery capacity. This is greatly reduced and therefore undesirable.

하나의 예에서, 상기 양극 박층 부위는 양극의 길이를 기준으로 10% 이하의 크기로 양극의 일측 단부에 형성되어 있는 구조일 수 있다. 전극조립체가 권취형의 젤리-롤 형태일 때, 상기 양극 박층 부위는, 예를 들어, 전극리드가 결합되는 부위를 제외하고 양극 단부에 0.1 내지 5%의 크기로 형성될 수 있다.In one example, the positive electrode thin layer portion may have a structure formed at one end of the positive electrode with a size of 10% or less based on the length of the positive electrode. When the electrode assembly is in the form of a wound jelly-roll, the anode thin layer portion may be formed at a size of 0.1 to 5% at the anode end except for the portion where the electrode lead is bonded.

한편, 상기 양극 박층 부위의 단부 위치는, 바람직하게는, 음극 코팅층의 단부 위치를 기준으로 ± 1 mm 이내의 위치 편차를 가지는 구조일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 양극 박층 부위의 단부 위치가 음극의 코팅층 단부 위치와 일치하는 구조일 수 있다.On the other hand, the end position of the positive electrode thin layer portion, preferably, may have a structure having a position deviation within ± 1 mm based on the end position of the negative electrode coating layer, more preferably the end position of the positive electrode thin layer portion is negative It may be a structure matching the coating layer end position of the.

따라서, 침상 등에 의해 상기 양극 및 음극이 접촉하더라도, 음극의 코팅층이 양극 박층과 접촉하게 되므로, 양극 집전체인 알루미늄의 접촉으로 인한 스파크 발생을 방지할 수 있다.Therefore, even when the positive electrode and the negative electrode are contacted by needles or the like, the coating layer of the negative electrode comes into contact with the positive electrode thin layer, so that spark generation due to contact of aluminum, which is a positive electrode current collector, can be prevented.

상기 양극 박층 부위의 두께는 바람직하게는 양극의 기타 부위의 코팅층 두께의 10 내지 50% 범위일 수 있다. 상기 양극의 기타 부위, 즉, 양극 박층 부위를 제외한 양극의 전체적인 코팅층의 두께는 예를 들어 200 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있으며, 이를 기준으로, 양극 박층 부위의 두께가 상기 범위에서 결정될 수 있다. 상기 양극 박층 부위의 두께가 너무 얇을 경우에는 본 발명에 따른 효과를 발휘하기 어려울 수 있으며, 이와는 반대로 너무 두꺼울 경우에는 리튬의 수지상 성장이 음극에서 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.The thickness of the anode thin layer portion may preferably range from 10 to 50% of the thickness of the coating layer of the other portions of the anode. Other portions of the anode, that is, the thickness of the entire coating layer of the cathode except the anode thin layer portion may be, for example, 200 ㎛ to 500 ㎛, based on this, the thickness of the anode thin layer portion may be determined in the above range. If the thickness of the anode thin layer is too thin, it may be difficult to achieve the effect according to the present invention, on the contrary, if too thick, dendritic growth of lithium may occur in the cathode, which is not preferable.

본 발명은 상기 전극조립체를 포함하는 이차전지를 제공한다. The present invention provides a secondary battery including the electrode assembly.

상기 이차전지는 바람직하게는 리튬이온 전지 또는 리튬이온 폴리머 전지일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The secondary battery may preferably be a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery, but is not limited thereto.

본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a medium-large battery pack including the secondary battery as a unit cell.

고출력 대용량의 중대형 전지팩은 다수의 이차전지를 단위전지로서 포함하고 그것의 크기 역시 소형 전지팩에 비해 월등히 크므로, 침상 관통에 따른 위험성이 높고 그러한 이벤트 발생시 앞서 설명한 바와 같은 스파크의 발생 가능성도 매우 높다. 따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 이러한 측면에서 중대형 전지팩에 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. The high-output large-capacity battery pack includes a large number of secondary batteries as a unit cell and its size is also significantly larger than that of a small battery pack. Therefore, there is a high risk of penetrating the bed and the possibility of sparking as described above is very high. high. Therefore, the secondary battery according to the present invention can be more preferably used in the medium-large battery pack in this respect.

본 발명에 따른 중대형 전지팩이 사용될 수 있는 디바이스의 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력저장 장치 등을 들 수 있지만, 그 이외에도 노트북, 휴대용 컴퓨터 등과 같은 디바이스들도 고려될 수 있음은 물론이다. Examples of devices in which the medium-to-large battery pack according to the present invention may be used include electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, and power storage devices, but other devices such as laptops and portable computers are also considered. Of course it can be.

이들 중대형 전지팩의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since the structure of these medium-large battery packs and their fabrication methods are well known in the art, detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는 전극단자가 위치하는 집전체의 단부 부위에서, 양극의 코팅층 두께가 양극의 기타 부위의 코팅층 두께보다 얇은 양극 박층 부위가 존재함으로써, 침상 관통시 스파크 발생을 억제하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, in the electrode assembly according to the present invention, the anode thin layer portion having a thinner coating layer thickness than the coating layer thickness of the other portion of the positive electrode is present at the end portion of the current collector where the electrode terminal is located, and thus sparks when penetrating the needle. There is an effect that can suppress the generation to improve the safety of the battery.

도 1은 일반적인 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 전극조립체의 부분 확대도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다;
도 4는 도 3의 전극조립체의 부분 확대도이다.1 is an exploded perspective view of a pouch type secondary battery including a typical stacked electrode assembly;
FIG. 2 is a partially enlarged view of the electrode assembly of FIG. 1; FIG.
3 is an exploded perspective view of a secondary battery according to one embodiment of the present invention;
4 is a partially enlarged view of the electrode assembly of FIG. 3.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 3에는 본 발명에 따른 이차전지의 분해도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 전극조립체를 모식적으로 나타내는 부분 확대도가 모식적을 도시되어 있다.3 is an exploded view schematically showing a secondary battery according to the present invention, and FIG. 4 is a partially enlarged view schematically showing the electrode assembly of FIG. 3.

이들 도면을 참조하면, 파우치형 이차전지(400)는, 전극조립체(600), 전극조립체(600)에 연결되어 있는 전극리드(700, 710), 및 전극조립체(600)을 수용하는 전지케이스(500)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to these drawings, the pouch type secondary battery 400 includes an electrode assembly 600, electrode leads 700 and 710 connected to the electrode assembly 600, and a battery case accommodating the electrode assembly 600. 500).

전극조립체(600)는 젤리-롤형 구조로서, 양극/분리막/음극 구조로 긴 시트들이 권취되어 있는 구조로 이루어져 있다.The electrode assembly 600 is a jelly-roll type structure and has a structure in which long sheets are wound in an anode / separator / cathode structure.

양극(620)은 집전체로서 알루미늄 호일(621)에 활물질(도시하지 않음)을 포함하는 양극 합제(625)가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있고, 음극(610)은 집전체로서 구리 호일(611)에 음극 합제(615)가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있다.The positive electrode 620 has a structure in which a positive electrode mixture 625 including an active material (not shown) is coated on the aluminum foil 621 as a current collector, and the negative electrode 610 is a copper foil 611 as a current collector. The negative electrode mixture 615 is made of a structure that is coated.

전극조립체(600) 전체를 기준으로 양극 합제(625) 중의 양극 활물질의 양은 음극 활물질의 양의 약 85%이며, 전극리드(700, 710)가 위치하는 집전체의 단부 부위에서, 양극(620)의 코팅층 두께(W)가 양극의 기타 부위의 코팅층 두께(w)의 약 30%인 양극 박층 부위(630)가 존재한다. The amount of the positive electrode active material in the positive electrode mixture 625 based on the entire electrode assembly 600 is about 85% of the amount of the negative electrode active material, and at the end portion of the current collector where the electrode leads 700 and 710 are positioned, the positive electrode 620 is used. There is a positive electrode thin layer portion 630 whose coating layer thickness W is about 30% of the coating layer thickness w of the other portions of the positive electrode.

양극 박층 부위(630)는 전극리드(700)가 결합되는 부위를 제외하고 양극 단부에 약 3%의 크기로 형성되어 있으며, 양극 박층 부위(630)의 단부 위치는 음극의 코팅층 단부 위치와 일치한다.The anode thin layer portion 630 is formed at a size of about 3% at the anode end except for the portion where the electrode lead 700 is bonded, and the end position of the anode thin layer portion 630 coincides with the coating layer end position of the cathode. .

따라서, 도 4에서와 같이 침상 관통 (화살표 표시)시에도, 양극 박층 부위(630)가 음극(610)과 접촉하게 되므로, 양극 집전체(621)이 음극(610)과 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있으며, 그에 따라, 스파크 발생을 억제할 수 있다. Therefore, even when penetrating through an arrow (shown by an arrow) as shown in FIG. 4, since the anode thin layer portion 630 is in contact with the cathode 610, it is possible to prevent the cathode current collector 621 from directly contacting the cathode 610. It is thus possible to suppress the occurrence of sparks.

전극리드(700, 710)는 전극조립체(600)의 양극 집전체 단부와 음극 집전체 단부에, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(500)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(700, 710)의 상하면 일부에는 전지케이스(500)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(720)이 부착되어 있다.The electrode leads 700 and 710 are electrically connected to the positive electrode collector end and the negative electrode collector end of the electrode assembly 600, for example, by welding, and partially exposed to the outside of the battery case 500. It is. In addition, an insulating film 720 is attached to a portion of the upper and lower surfaces of the electrode leads 700 and 710 to increase the sealing degree with the battery case 500 and to secure an electrical insulation state.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

Claims (15)

집전체에 전극 활물질을 포함하는 합제가 각각 도포되어 있는 양극과 음극 사이에 분리막에 개재되어 있는 전극조립체로서,
상기 양극은 집전체로서 알루미늄 호일에 양극 합제가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있고,
상기 음극은 집전체로서 알루미늄 이외의 금속 호일에 음극 합제가 코팅되어 있는 구조로 이루어져 있으며,
전극조립체 전체를 기준으로 양극 합제 중의 양극 활물질의 양은 음극 합제 중의 음극 활물질의 양보다 작으며,
전극단자가 위치하는 집전체의 단부 부위에서, 양극의 코팅층 두께가 양극의 기타 부위의 코팅층 두께의 60% 이하인 양극 박층 부위가 존재하는 것을 특징으로 하는 전극조립체. An electrode assembly interposed in a separator between a positive electrode and a negative electrode to which a mixture containing an electrode active material is applied to a current collector, respectively,
The positive electrode has a structure in which a positive electrode mixture is coated on aluminum foil as a current collector,
The negative electrode has a structure in which a negative electrode mixture is coated on a metal foil other than aluminum as a current collector.
The amount of the positive electrode active material in the positive electrode mixture is smaller than the amount of the negative electrode active material in the negative electrode mixture based on the entire electrode assembly.
An electrode assembly, characterized in that at the end portion of the current collector where the electrode terminal is located, a positive electrode thin layer portion having a thickness of the coating layer of the positive electrode is 60% or less of the thickness of the coating layer of the other portion of the positive electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 하나의 시트형 양극과 하나의 시트형 음극 사이에 분리막이 개재된 상태에서 권취되어 있고, 양극 집전체 단부와 음극 집전체 단부에 전극리드가 결합되어 있는 젤리-롤형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.The jelly-roll type according to claim 1, wherein the electrode assembly is wound in a state in which a separator is interposed between one sheet-type cathode and one sheet-type cathode, and an electrode lead is coupled to an anode current collector end and a cathode current collector end. Electrode assembly comprising a structure. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 둘 이상의 양극들과 둘 이상의 음극들이 분리막이 개재되어 있는 상태로 적층되어 있고, 양극 및 음극 집전체들로부터 각각 돌출된 둘 이상의 전극탭들이 하나의 전극리드에 결합되어 있는 스택형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 1, wherein the electrode assembly is stacked with two or more positive electrodes and two or more negative electrodes with a separator interposed therebetween, and two or more electrode tabs protruding from the positive and negative electrode current collectors are disposed on one electrode lead. Electrode assembly, characterized in that consisting of a stacked structure coupled. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 둘 이상의 바이셀 또는 풀셀들이 하나의 시트형 분리필름에 의해 권취되어 있고, 양극 및 음극 집전체들로부터 각각 돌출된 둘 이상의 전극탭들이 하나의 전극리드에 결합되어 있는 스택형/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 1, wherein two or more bicells or full cells are wound by one sheet-type separation film, and two or more electrode tabs respectively protruding from the positive and negative electrode current collectors are bonded to one electrode lead. Electrode assembly, characterized in that consisting of a stacking / folding type structure. 제 1 항에 있어서, 상기 음극의 집전체는 구리, 스테인리스 스틸 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 금속 또는 그것의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly according to claim 1, wherein the current collector of the negative electrode is made of a metal selected from the group consisting of copper, stainless steel, and nickel or an alloy thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체 전체를 기준으로 양극 활물질의 양은 음극 활물질의 양의 80 내지 99%인 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly of claim 1, wherein the amount of the positive electrode active material is 80 to 99% of the amount of the negative electrode active material based on the entire electrode assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 박층 부위는 양극의 길이를 기준으로 10% 이하의 크기로 양극의 일측 단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly of claim 1, wherein the anode thin layer portion is formed at one end of the anode with a size of 10% or less based on the length of the anode. 제 7 항에 있어서, 상기 양극 박층 부위는 전극리드가 결합되는 부위를 제외하고 양극 단부에 0.1 내지 5%의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체. 8. The electrode assembly of claim 7, wherein the anode thin layer portion is formed at a size of 0.1 to 5% at the anode end except for the portion where the electrode lead is bonded. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 박층 부위의 단부 위치는 음극 코팅층의 단부 위치를 기준으로 ± 1 mm 이내의 위치 편차를 갖는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the end position of the anode thin layer portion has a position deviation within ± 1 mm based on the end position of the anode coating layer. 제 9 항에 있어서, 상기 양극 박층 부위의 단부 위치는 음극의 코팅층 단부 위치와 일치하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 9, wherein the end position of the anode thin layer portion coincides with the coating layer end position of the cathode. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 박층 부위의 두께는 양극의 기타 부위의 코팅층 두께의 10 내지 50%인 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly according to claim 1, wherein the thickness of the anode thin layer portion is 10 to 50% of the thickness of the coating layer of the other portion of the anode. 제 1 항에 있어서, 상기 양극의 기타 부위의 두께는 200 ㎛ 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the thickness of the other part of the positive electrode is 200 µm to 500 µm. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery comprising the electrode assembly according to any one of claims 1 to 12. 제 13 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬이온 전지 또는 리튬이온 폴리머 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 13, wherein the secondary battery is a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery. 제 13 항에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 중대형 전지팩. A medium-large battery pack comprising a secondary battery according to claim 13 as a unit cell.
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