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KR20240039536A - 전극조립체, 그의 제조방법 및 이차전지 - Google Patents

전극조립체, 그의 제조방법 및 이차전지 Download PDF

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KR20240039536A
KR20240039536A KR1020220118219A KR20220118219A KR20240039536A KR 20240039536 A KR20240039536 A KR 20240039536A KR 1020220118219 A KR1020220118219 A KR 1020220118219A KR 20220118219 A KR20220118219 A KR 20220118219A KR 20240039536 A KR20240039536 A KR 20240039536A
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electrode
electrode active
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coating layer
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KR1020220118219A
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Inventor
이광수
김형권
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Priority to CN202380059364.4A priority patent/CN119698716A/zh
Priority to PCT/KR2023/014194 priority patent/WO2024063515A1/ko
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Abstract

본 발명의 전극조립체는, 제1 전극활물질층이 코팅된 제1 전극, 제2 전극활물질층이 코팅된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하며, 상기 분리막은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 상기 제1 전극활물질층에 접촉되는 다공성 기재; 및 상기 제2 전극활물질층에 접촉되며, 상기 다공성 기재의 표면에 구비되는 코팅층을 포함하며, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층의 사이는 대응하는 마찰계수를 가진다.

Description

전극조립체, 그의 제조방법 및 이차전지{ELECTRODE ASSEMBLY, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND SECONDARY BATTERY}
본 발명은 양극과 분리막, 음극과 분리막 사이의 마찰력 차이를 개선한 전극조립체, 그의 제조방법 및 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
상기 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 원통형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류된다.
상기 원통형 이차전지는 전극조립체, 전극조립체를 수용하는 캔, 캔의 개구부에 실장되는 캡 조립체를 포함한다.
상기 파우치형 이차전지는 전극조립체와, 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하며, 상기 파우치는 전극조립체를 수용하는 수용부와, 수용부를 밀봉하는 실링부를 포함한다.
한편, 전극조립체는 전극과 분리막이 교대로 배치되는 구조를 가지며, 전극은 양극 및 음극을 포함한다.
상기 원통형 이차전지는 분리막을 개재한 상태로 양극과 음극을 교대로 배치한 다음, 젤리-롤 형태로 권취하여 전극조립체를 제조한다.
여기서, 원통형 이차전지는, 충방전시 양극과 음극에 수축과 팽창이 반복적으로 발생하게 되는데, 이때 양극과 분리막, 음극과 분리막 사이에 마찰이 반복적으로 발생하게 된다.
그러나 원통형 이차전지는, 양극과 분리막, 음극과 분리막 사이의 마찰력 차이로 인해 마찰력이 큰 전극 쪽으로 마모와 비틀림이 발생하는 문제점이 있었고, 그 결과 성능 문제와 내부 쇼트가 발생하는 문제점이 있었다.
특허공개번호 제2015-0015918호.
본 발명의 과제는 양극과 분리막, 음극과 분리막 사이의 마찰력 차이를 개선함으로써 양극과 분리막, 음극과 분리막 사이의 마모와 비틀림 발생을 방지할 수 있고, 그 결과 성능 문제 및 내부 쇼트 발생을 방지할 수 있는 전극조립체, 그의 제조방법 및 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 전극조립체는, 제1 전극활물질층이 코팅된 제1 전극, 제2 전극활물질층이 코팅된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하며, 상기 분리막은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 상기 제1 전극활물질층에 접촉되는 다공성 기재; 및 상기 제2 전극활물질층에 접촉되며, 상기 다공성 기재의 표면에 구비되는 코팅층을 포함하며, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층의 사이는 대응하는 마찰계수를 가질 수 있다.
상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층의 사이는 동일한 마찰계수를 가질 수 있다.
상기 분리막은, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 제1 전극활물질층의 표면조도와 상기 제2 전극활물질층의 표면 조도를 기초로 하여 상기 다공성 기재와 상기 코팅층이 정해질 수 있다.
상기 제2 전극활물질층은, 상기 제1 전극활물질층 보다 표면조도가 거친 표면을 가지고, 상기 분리막은, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 다공성 기재는, 상기 코팅층 보다 표면 조도가 거친 표면을 가질 수 있다.
상기 코팅층은, 무기물을 포함하고, 상기 무기물은 세라믹으로 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 전극조립체는 제1 전극활물질층이 코팅된 제1 전극, 제2 전극활물질층이 코팅된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하며, 상기 분리막은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 다공성 기재; 상기 제1 전극활물질층에 접촉되며, 상기 다공성 기재의 표면에 구비되는 제1 코팅층; 및 상기 제2 전극활물질층에 접촉되며, 상기 다공성 기재의 표면에 구비되는 제2 코팅층을 포함하며, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 제1 코팅층 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 제2 코팅층 사이는 대응하는 마찰계수를 가질 수 있다.
상기 제1 전극활물질층 및 상기 제1 코팅층 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 제2 코팅층 사이는 동일한 마찰계수를 가질 수 있다.
상기 분리막은, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 제1 코팅층 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 제2 코팅층 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 제1 전극활물질층의 표면조도와 상기 제2 전극활물질층의 표면 조도를 기초로 하여 상기 제1 코팅층과 상기 제2 코팅층이 정해질 수 있다.
상기 제2 전극활물질층은, 상기 제1 전극활물질층 보다 표면조도가 거친 표면을 가지고, 상기 분리막은, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 제1 코팅층 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 제2 코팅층 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 제1 코팅층은, 상기 제2 코팅층 보다 표면 조도가 거친 표면을 가질 수 있다.
상기 제1 코팅층과 상기 제2 코팅층은 무기물을 포함하고, 상기 무기물은 세라믹으로 마련될 수 있다.
상기 제1 코팅층과 상기 제2 코팅층은 서로 다른 표면 조도를 가진 소재로 마련될 수 있다.
상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극으로 마련될 수 있다.
상기 다공성 기재는, 절연성을 가진 고분자 필름으로 마련될 수 있다.
상기 고분자 필름은, 폴리에틸렌(PolyethylEne), 폴리우레탄(propylene oxide) 및 폴리프로필렌(polypropylene) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
상기 세라믹은, 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3n4), 지르코리아(ZrO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 보헤마이트AlO(OH) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지는 전극조립체를 포함할 수 있다.
본 발명의 전극조립체는 다공성 기재와 코팅층을 구비한 분리막을 포함하되, 제1 전극의 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 제2 전극의 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층의 사이는 대응하는 마찰계수를 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 제1 전극과 분리막, 제2 전극과 분리막 사이의 마모와 비틀림 발생을 방지할 수 있고, 그 결과 성능 문제를 해결할 수 있고, 내부 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체의 표면 조도를 나타낸 표.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(10)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 전극(11), 제2 전극(12), 상기 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 배치되는 분리막(13)을 포함한다.
제1 전극
제1 전극(11)은, 긴 시트 형태를 가진 제1 집전체(111), 상기 제1 집전체(111)의 일면 또는 양면에 코팅되는 제1 전극활물질층(112)을 포함한다.
한편, 제1 전극(11)은 양극이고, 제1 집전체(111)는 양극 집전체이며, 제1 전극활물질층(112)은 양극활물질층이다.
여기서 상기 제1 전극활물질층(112)은 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 중 어느 하나 일 수 있다.
제2 전극
제2 전극(12)은, 긴 시트 형태를 가진 제2 집전체(121), 상기 제2 집전체(121)의 일면 또는 양면에 코팅되는 제2 전극활물질층(122)을 포함한다.
한편, 제2 전극(12)은 음극이고, 제2 집전체(121)는 음극 집전체이며, 제2 전극활물질층(122)은 음극 활물질층일 수 있다.
상기 제2 전극활물질층(122)은 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료; 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 제1 집전체(111)와 제2 집전체(121)는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예로, 제1 집전체(111)와 제2 집전체(121)는 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 중 어느 하나일 수 있다.
분리막
분리막(13)은 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12) 사이에 배치되고 상기 제1 전극활물질층(112)에 접촉되는 다공성 기재(131), 및 상기 제2 전극활물질층(122)에 접촉되며 상기 다공성 기재(131)의 표면에 구비되는 코팅층(132)을 포함한다.
상기 다공성 기재(131)는, 폴리올레핀계 수지, 불소계 수지, 폴리에스터계 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지 및 셀룰로오스계 재질로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물로 이루어진 미세다공막 또는 부직포를 들 수 있다.
또한, 다공성 기재(131)는 절연성을 가진 고분자 필름으로 마련될 수 있다. 예로, 고분자 필름은 폴리에틸렌(PolyethylEne), 폴리우레탄(propylene oxide) 및 폴리프로필렌(polypropylene) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
상기 코팅층(132)은 무기물일 수 있다. 상기 무기물은 세라믹으로 마련될 수 있다. 일례로, 세라믹은 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3n4), 지르코리아(ZrO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 보헤마이트AlO(OH) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 분리막(13)을 기초로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(10)를 획득하게 된다. 즉, 분리막(13)을 개재한 상태로 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 교대로 배치한 다음, 젤리-롤 형태로 권취하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(10)를 획득하게 된다. 그리고 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(10)를 케이스(20)에 수용하여 이차전지를 제조하게 되고, 상기 이차전지는 전지성능을 높이기 위해 충방전 공정을 거치게 된다.
이때 종래의 전극조립체는 제1 전극 및 분리막 사이와, 제2 전극 및 분리막 사이의 마찰계수 차이로 인해 마찰력이 큰 전극 쪽으로 마모와 비틀림이 발생하는 문제점이 있었으며, 그 결과 성능 문제 및 내부 쇼트가 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(10)는 제1 전극(11) 및 분리막(13) 사이와, 제2 전극(12) 및 분리막(13) 사이가 대응하는 마찰계수를 가진다.
즉, 상기 제1 전극(11)의 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재(131) 사이와, 상기 제2 전극(12)의 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층(132)의 사이는 대응하는 마찰계수를 가진다. 이에 따라 제1 전극(11) 및 분리막(13) 사이, 제2 전극(12)및 분리막(13) 사이의 마찰력 차이가 없기 때문에 마모 및 비틀림 발생을 방지할 수 있고, 그 결과 성능 문제 해결 및 내부 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
특히, 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 다공성 기재(131) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 코팅층(132)의 사이는 동일한 마찰계수를 가질 수 있다. 이에 따라 전극조립체(10)는 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 다공성 기재(131) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 코팅층(132) 사이의 마찰계수 편차가 없기 때문에 마모 및 비틀림 발생을 크게 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 다공성 기재(131) 사이의 마찰계수와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 코팅층(132) 사이의 마찰계수를 대응되게 맞추기 어렵기 때문에 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 다공성 기재(131) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 코팅층(132) 사이의 마찰계수에는 오차 허용 범위가 존재할 수 있다. 즉, 오차 허용 범위 내에 위치한 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 다공성 기재(131) 사이의 마찰계수와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 코팅층(132) 사이의 마찰계수라면 대응되는 것으로 판단한다. 상기 오차 허용범위는 0.05~0.50일 수 있다. 바람직하게는 0.1~0.2일 수 있다. 여기서 오차 허용범위가 0.05 이하이면 정밀 공정이 필요하여 작업성이 떨어지고, 0.50이상이면, 종래와 동일하게 마모 및 비틀림이 발생할 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(10)는 제1 전극활물질층(112)의 표면조도, 제2 전극활물질층(122)의 표면조도를 기초로하여 분리막(13)의 다공성 기재(131)와 코팅층(132)이 정해진다. 이에 따라 제1 전극(11) 및 분리막(13) 사이와, 제2 전극(12) 및 분리막(13) 사이는 대응하는 마찰계수를 가지게 된다.
제1 예로, 상기 제2 전극활물질층(122)은, 상기 제1 전극활물질층(112) 보다 표면조도가 거친 표면을 가진다. 이에 따라 상기 분리막(13)은, 제1 전극활물질층(112)의 표면조도와 상기 제2 전극활물질층(122)의 표면 조도를 기초로 하여 상기 코팅층(132) 보다 표면 조도가 거친 표면을 가진 상기 다공성 기재(131)가 정해진다.
제2 예로, 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122) 및 코팅층(132)의 표면조도를 기초로하여 다공성 기재(131)가 정해진다. 다시 말해, 제2 전극활물질층(122)과 코팅층(132)의 표면조도 합과, 제1 전극활물질층(112)과 다공성 기재(131)의 표면조도 합이 대응되도록 다공성 기재(131)가 정해진다. 정리하면, 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122) 및 코팅층(132)의 표면조도를 구한 다음, 대응관계가 되게 다공성 기재(131)가 정해진다.
제3 예로, 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122) 및 다공성 기재(131)의 표면조도를 기초로 하여 코팅층(132)이 정해진다. 즉, 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122) 및 다공성 기재(131)의 표면조도를 구한 다음, 대응관계가 되게 코팅층(132)이 정해진다.
실험예로, 도 2를 참조하면, 제1 전극활물질층(112)의 표면조도는 0.1이고, 제2 전극활물질층(122)의 표면 조도는 0.25이며, 제1 전극활물질층(112)에 접촉되는 다공성 기재(131)의 표면 조도는 0.3로 측정되었다. 이에 따라 코팅층(132)은 0.15의 표면 조도를 가진 소재로 정하게 된다.
이와 같은 방법으로 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 다공성 기재(131) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 코팅층(132) 사이는 대응하는 마찰계수를 가질 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(10)는 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 다공성 기재(131) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 코팅층(132)의 사이가 대응하는 마찰계수를 가지며, 이에 따라 제1 전극(11)과 분리막(13), 제2 전극(12)과 분리막(13) 사이의 마모와 비틀림 발생을 방지할 수 있고, 그 결과 성능 문제 해결 및 내부 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체]
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 전극활물질층(112)이 코팅된 제1 전극(11), 제2 전극활물질층(122)이 코팅된 제2 전극(12), 및 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12) 사이에 배치되는 분리막(13)을 포함한다.
여기서 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 앞에서 설명한 제1 실시예에 따른 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)과 동일한 구성과 기능을 가지며, 이에 따라 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
분리막
상기 분리막(13)은 상기 제1 전극(11)과 상기 제2 전극(12) 사이에 배치되는 다공성 기재(131), 상기 제1 전극활물질층(112)에 접촉되며 상기 다공성 기재(131)의 표면에 구비되는 제1 코팅층(133), 및 상기 제2 전극활물질층(122)에 접촉되며 상기 다공성 기재(131)의 표면에 구비되는 제2 코팅층(134)을 포함한다.
한편, 상기 다공성 기재(131)는 앞에서 설명한 제1 실시예에 따른 다공성 기재(131)와 동일한 구성과 기능을 가지며, 이에 따라 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
제1 코팅층(133)과 제2 코팅층(134)은 무기물을 포함하고, 상기 무기물은 세라믹으로 마련될 수 있다. 일례로, 세라믹은 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3n4), 지르코리아(ZrO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 보헤마이트AlO(OH) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
여기서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)는 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 제1 코팅층(133) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 제2 코팅층(134) 사이가 대응하는 마찰계수를 가진다.
특히 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)는 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 제1 코팅층(133) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 제2 코팅층(134) 사이가 동일한 마찰계수를 가질 수 있다.
한편, 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 제1 코팅층(133) 사이의 마찰계수와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 제2 코팅층(134) 사이의 마찰계수를 대응되게 맞추기 어렵다. 물론 마찰계수를 맞추더라도 정밀 가공이 필요하여 작업성이 떨어진다. 이에 따라 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 제1 코팅층(133) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 제2 코팅층(134) 사이의 마찰계수에는 오차 허용 범위가 존재할 수 있다. 즉, 오차 허용 범위 내에 위치한 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 다공성 기재(131) 사이의 마찰계수와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 코팅층 사이의 마찰계수는 대응되는 것으로 판단한다. 상기 오차 허용범위는 0.05~0.50일 수 있다. 바람직하게는 0.1~0.2일 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)는 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122), 제1 코팅층(133) 및 제2 코팅층(134)의 표면조도를 기초로 하여 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 제1 코팅층(133) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 제2 코팅층(134) 사이의 마찰계수를 대응되게 정해진다.
즉, 제1 전극활물질층(112)과 제2 전극활물질층(122)의 표면조도에 기초로 하여 제1 코팅층(133)과 제2 코팅층(134)을 서로 같은 표면조도를 가지게 정하거나 또는 서로 다른 표면 조도를 가지게 정할 수 있다. 이에 따라 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 제1 코팅층(133) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 제2 코팅층(134) 사이의 마찰계수를 대응되게 정할 수 있다.
제1 예로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)는 상기 제2 전극활물질층(122)이, 상기 제1 전극활물질층(112) 보다 표면조도가 거친 표면을 가지면, 상기 분리막(13)은, 상기 제1 전극활물질층(112)의 표면조도와 상기 제2 전극활물질층(122)의 표면 조도를 기초로 하여 상기 제1 코팅층(133)과 상기 제2 코팅층(134)이 정해진다. 즉, 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 제1 코팅층(133) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 상기 제2 코팅층(134) 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 제1 코팅층(133)은, 상기 제2 코팅층(134) 보다 표면 조도가 거친 표면을 가진다.
제2 예로, 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122) 및 제1 코팅층(133)의 표면조도를 기초로하여 제2 코팅층(134)이 정해진다. 다시 말해, 제1 전극활물질층(112)과 제1 코팅층(133)의 표면조도 합과, 제2 전극활물질층(122)과 제2 코팅층(134)의 표면조도 합이 대응되도록 제2 코팅층(134)이 정해질 수 있다. 정리하면, 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122) 및 제1 코팅층(133)의 표면조도를 구한 다음, 대응관계가 되게 제2 코팅층(134)이 정해진다.
제3 예로, 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122) 및 제2 코팅층(134)의 표면조도를 기초로 하여 제1 코팅층(133)이 정해질 수도 있다. 즉, 제1 전극활물질층(112), 제2 전극활물질층(122) 및 제2 코팅층(134)의 표면조도를 구한 다음, 대응관계가 되게 제1 코팅층(133)이 전해진다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)는 상기 제1 코팅층(133)과 상기 제2 코팅층(134)이 서로 다른 표면 조도를 가진 소재 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 즉, 전극조립체(10)는 제1 전극활물질층(112)과 제2 전극활물질층(122)의 표면조도에 기초로 하여 상기 제1 코팅층(133)과 상기 제2 코팅층(134)은 서로 다른 소재를 선택하여 마찰 계수가 대응되게 정해질 수 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)는 상기 제1 전극활물질층(112) 및 상기 제1 코팅층(133) 사이와, 상기 제2 전극활물질층(122) 및 제2 코팅층(134) 사이가 대응하는 마찰계수를 가진다. 이에 따라 제1 전극과 분리막(13), 제2 전극과 분리막(13) 사이의 마모와 비틀림 발생을 방지할 수 있고, 그 결과 성능 문제 및 내부 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
[본 발명의 제3실시예에 따른 이차전지]
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지(1)는 앞에서 설명한 제1 실시예에 따른 전극조립체(10) 또는 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)를 포함하는 구조를 가진다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지(1)는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(10)와 전극조립체(10)를 수용하는 케이스(20)를 포함한다.
여기서 상기 전극조립체(10)는 앞에서 설명한 제1 실시예에 따른 전극조립체(10) 또는 제2 실시예에 따른 전극조립체(10)와 동일한 구성과 기능을 가진다.
따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지(1)는 양극과 분리막(13), 음극과 분리막(13) 사이의 마찰력 차이를 개선함으로써 안전성을 높일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 전극, 그의 제조방법, 전극조립체를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.
1: 이차전지
10: 전극조립체
11: 제1 전극
111: 제1 집전체
112: 제2 전극활물질층
12: 제2 전극
121: 제2 집전체
122: 제2 전극활물질층
13: 분리막
131: 다공성 기재
132: 코팅층
133: 제1 코팅층
134: 제2 코팅층
20: 케이스

Claims (16)

  1. 제1 전극활물질층이 코팅된 제1 전극, 제2 전극활물질층이 코팅된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하며,
    상기 분리막은,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 상기 제1 전극활물질층에 접촉되는 다공성 기재; 및
    상기 제2 전극활물질층에 접촉되며, 상기 다공성 기재의 표면에 구비되는 코팅층을 포함하며,
    상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층의 사이는 대응하는 마찰계수를 가지는 전극조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층의 사이는 동일한 마찰계수를 가지는 전극조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리막은, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 제1 전극활물질층의 표면조도와 상기 제2 전극활물질층의 표면 조도를 기초로 하여 상기 다공성 기재와 상기 코팅층이 정해지는 전극조립체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 전극활물질층은, 상기 제1 전극활물질층 보다 표면조도가 거친 표면을 가지고,
    상기 분리막은, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 다공성 기재 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 코팅층 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 다공성 기재는, 상기 코팅층 보다 표면 조도가 거친 표면을 가지는 전극조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은, 무기물을 포함하고,
    상기 무기물은 세라믹으로 마련되는 전극조립체.
  6. 제1 전극활물질층이 코팅된 제1 전극, 제2 전극활물질층이 코팅된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 분리막을 포함하며,
    상기 분리막은,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 다공성 기재;
    상기 제1 전극활물질층에 접촉되며, 상기 다공성 기재의 표면에 구비되는 제1 코팅층; 및
    상기 제2 전극활물질층에 접촉되며, 상기 다공성 기재의 표면에 구비되는 제2 코팅층을 포함하며,
    상기 제1 전극활물질층 및 상기 제1 코팅층 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 제2 코팅층 사이는 대응하는 마찰계수를 가지는 전극조립체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 전극활물질층 및 상기 제1 코팅층 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 제2 코팅층 사이는 동일한 마찰계수를 가지는 전극조립체.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 분리막은, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 제1 코팅층 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 제2 코팅층 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 제1 전극활물질층의 표면조도와 상기 제2 전극활물질층의 표면 조도를 기초로 하여 상기 제1 코팅층과 상기 제2 코팅층이 정해지는 전극조립체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 전극활물질층은, 상기 제1 전극활물질층 보다 표면조도가 거친 표면을 가지고,
    상기 분리막은, 상기 제1 전극활물질층 및 상기 제1 코팅층 사이와, 상기 제2 전극활물질층 및 상기 제2 코팅층 사이의 마찰계수가 대응되도록 상기 제1 코팅층은, 상기 제2 코팅층 보다 표면 조도가 거친 표면을 가지는 전극조립체.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 코팅층과 상기 제2 코팅층은 무기물을 포함하고,
    상기 무기물은 세라믹으로 마련되는 전극조립체.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 코팅층과 상기 제2 코팅층은 서로 다른 표면 조도를 가진 소재로 마련되는 전극조립체.
  12. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극으로 마련되는 전극조립체.
  13. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 다공성 기재는, 절연성을 가진 고분자 필름으로 마련되는 전극조립체.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 고분자 필름은, 폴리에틸렌(PolyethylEne), 폴리우레탄(propylene oxide) 및 폴리프로필렌(polypropylene) 중 어느 하나로 마련되는 전극조립체.
  15. 청구항 5 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 세라믹은, 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3n4), 지르코리아(ZrO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 보헤마이트AlO(OH) 중 어느 하나로 마련되는 전극조립체.
  16. 청구항 1 또는 청구항 6에 따른 전극조립체를 포함하는 이차전지.
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