KR100280713B1 - Plastic lithium ion battery - Google Patents
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Abstract
플라스틱 리튬 이온 전지(Plastic Lithium-Ion battery)가 개시된다. 개시된 플라스틱 리튬 이온 전지는, 양극판들과 세퍼레이터들 및 음극판들이 적층되며 상기 양극판들과 연결된 양극탭 및 상기 음극판들과 연결된 음극탭을 가지는 전극조립체; 상기 전극조립체를 감싸며 플랙시블한 포일로 이루어지며 상기 전극조립체를 감싸 밀봉하는 케이스; 상기 전극조립체의 일측에 설치되어 상기 전극조립체의 팽창을 억제하기 위한 팽창방지수단;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전반적인 전지의 성능을 향상되는 이점이 있다.A plastic lithium-ion battery is disclosed. The disclosed plastic lithium ion battery includes: an electrode assembly having positive electrode plates, separators, and negative electrode plates stacked thereon, the electrode assembly having a positive electrode tab connected to the positive electrode plates and a negative electrode tab connected to the negative electrode plates; A case surrounding the electrode assembly and made of a flexible foil, the case surrounding and sealing the electrode assembly; It is installed on one side of the electrode assembly; expansion prevention means for inhibiting the expansion of the electrode assembly; characterized in that it comprises a. According to the present invention, there is an advantage to improve the performance of the overall battery.
Description
본 발명은 플라스틱 리튬 이온 전지(Plastic Lithium-Ion battery)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극조립체가 팽창되지 않도록 개선된 플라스틱 리튬 이온 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plastic lithium-ion battery, and more particularly, to an improved plastic lithium-ion battery such that an electrode assembly is not expanded.
통상적으로 이차 전지(secondary battery)중 리튬 이차 전지는 전자 장비 전원으로서 많이 사용되고 있는 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지나 니켈-수소(Ni-Mh) 전지보다 작동 전압이 3배에 해당되고, 단위 중량당 에너지 밀도가 우수하다는 점에서 많은 연구개발이 진행되고 있다In general, lithium secondary batteries of secondary batteries have three times the operating voltage than nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries or nickel-hydrogen (Ni-Mh) batteries, which are widely used as power supplies for electronic equipment. A lot of research and development is in progress because of the excellent sugar density.
이러한 리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬-이온 전지, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬-폴리머 전지라고 부른다.The lithium secondary battery may be classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery according to the type of electrolyte. Generally, a battery using a liquid electrolyte is a lithium-ion battery and a battery using a polymer electrolyte is a lithium-polymer battery. Call.
그리고, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬-이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 리튬-폴리머 전지는 안정성과 형상의 자유도가 뛰어나고, 중량이 가벼워 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 대하여 다른 어떠한 전지보다도 유리하다.In addition, the lithium secondary battery may be manufactured in various shapes, and typical shapes include cylindrical and square shapes mainly used in lithium-ion batteries. Lithium-polymer batteries are excellent in stability and freedom in shape, and are light in weight, which is advantageous over slimmer and lighter portable electronic devices.
이러한 이차전지중 플라스틱 리튬 이온 전지는 양극과 음극에 폴리머(polymer)와 가소제(plasticizer)를 넣어 전극판을 제조한 후, 상기 가소제를 추출하여 형성된 빈 공간에 액체 전해질을 주입한다. 그리고 상기 전극판들은 종이처럼 얇아, 이들을 적층하므로서 박형 전지의 제조가 가능하고, 무게도 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전지의 크기와 외관 디자인을 다양하게 실시할 수 있다.The plastic lithium ion battery of the secondary battery has a polymer and a plasticizer in the positive electrode and the negative electrode to prepare an electrode plate, and then the liquid electrolyte is injected into the empty space formed by extracting the plasticizer. In addition, the electrode plates are as thin as paper, and by stacking them, a thin battery can be manufactured, a weight can be reduced, and the size and appearance of the battery can be variously implemented.
통상적으로 상기와 같은 플라스틱 리튬 이온 전지는 전극조립체를 알루미늄으로 이루어진 파우치에 삽입하고 열융착을 가해 제조하는데, 이렇게 제조된 전지의 충방전시에 리튬의 흡착 및 탈착으로 인한 활물질의 팽창으로 인하여 전극판의 두께가 증가하게 된다. 이러한 전극판의 증가는 전극조립체를 팽창시키게 되어, 전지 전체의 두께 증가되는 것은 물론, 파우치의 밀폐성 및 신뢰성을 떨어뜨리고, 전해액의 분포가 불량하게 되며, 전극조립체의 과도한 팽창시 파우치가 파손될 우려가 있으며, 양극판 및 음극판의 충방전 면적 차이 등의 문제점이 발생한다. 이러한 문제점들로 인하여 전반적인 전지의 성능을 떨어뜨린다.Typically, such a plastic lithium ion battery is manufactured by inserting an electrode assembly into a pouch made of aluminum and applying thermal fusion. An electrode plate is formed due to expansion of an active material due to adsorption and desorption of lithium during charging and discharging of the battery. The thickness of is to be increased. The increase of the electrode plate causes the electrode assembly to expand, thereby increasing the thickness of the entire battery, degrading the sealability and reliability of the pouch, poor distribution of the electrolyte, and the possibility of breaking the pouch upon excessive expansion of the electrode assembly. In addition, problems such as the difference between the charge and discharge area of the positive electrode plate and the negative electrode plate occurs. These problems reduce overall battery performance.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전극판의 두께 증가를 억제하여 전극조립체의 팽창이 억제되는 플라스틱 리튬 이온 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a plastic lithium ion battery in which the expansion of the electrode assembly is suppressed by suppressing an increase in the thickness of the electrode plate.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 리튬 이온 전지의 일 실시예를 나타낸 개략적인 부분 단면 조립 사시도.1 is a schematic partial cross-sectional perspective view showing an embodiment of a plastic lithium ion battery according to the present invention.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 플라스틱 리튬 이온 전지의 다른 실시예를 나타낸 개략적인 분해 사시도.Figure 3 is a schematic exploded perspective view showing another embodiment of a plastic lithium ion battery according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10. 전극조립체 11. 양극판10. Electrode Assembly 11. Bipolar Plate
12. 음극판 13. 세퍼레이터12. Negative plate 13. Separator
14. 양극탭 15. 음극탭14. Anode Tab 15. Anode Tab
20. 케이스 30. 두께증가 방지 고정체20. Case 30. Thickness increase fixture
40. 두께증가 방지 테이프40. Anti-Thickness Tape
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라스틱 리튬 이온 전지는, 양극판들과 세퍼레이터들 및 음극판들이 적층되며 상기 양극판들과 연결된 양극탭 및 상기 음극판들과 연결된 음극탭을 가지는 전극조립체; 상기 전극조립체를 감싸며 플랙시블한 포일로 이루어지며 상기 전극조립체를 감싸 밀봉하는 케이스; 상기 전극조립체의 일측에 설치되어 상기 전극조립체의 팽창을 억제하기 위한 팽창방지수단;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Plastic lithium ion battery of the present invention for achieving the above object, the electrode assembly having a positive electrode tab and the separator and the negative electrode plate is laminated and connected to the positive electrode plate and the negative electrode tab connected to the negative electrode plate; A case surrounding the electrode assembly and made of a flexible foil, the case surrounding and sealing the electrode assembly; It is installed on one side of the electrode assembly; expansion prevention means for inhibiting the expansion of the electrode assembly; characterized in that it comprises a.
본 발명에 있어서, 상기 팽창방지수단은, 상기 케이스 내부의 측벽과 상기 전극조립체 사이의 공간부에 상기 전극조립체를 가압하며 적어도 하나 이상 설치된 두께증가 방지 고정체를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, the expansion preventing means, it is preferable to include a thickness increase prevention fixture is installed at least one by pressing the electrode assembly in the space between the side wall and the electrode assembly inside the case.
본 발명에 있어서, 상기 팽창방지수단은, 상기 전극조립체의 외부면을 테이핑하여 상기 전극조립체를 가압하는 두께증가 방지 테이프를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the expansion preventing means includes a tape for increasing the thickness of the electrode assembly by taping the outer surface of the electrode assembly.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는 본 발명에 따른 플라스틱 리튬 이온 전지의 일 실시예를 나타낸 조립 단면 사시도가 개략적으로 도시되어 있다.1 is a schematic cross-sectional perspective view showing an embodiment of a plastic lithium ion battery according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 플라스틱 리튬 이온 전지는, 각각의 집전체에 활물질과 접가제로 이루어진 활물질층이 형성된 양극판(11)들과, 음극판(12)들과, 상기 음극판(12)들과 양극판(11)들의 상에 개재되어 이들을 절연시키는 세퍼레이터(13)와, 상기 각 양극판(11)들을 상호 연결하는 양극탭(14)과 상기 각 음극판(12)들을 연결하는 음극탭(15)을 가지는 전극조립체(10)를 구비한다.Referring to the drawings, the plastic lithium ion battery according to the present invention, the positive electrode plate 11, the negative electrode plate 12, the negative electrode plate 12 and the negative electrode plate 12 having the active material layer formed of an active material and a tackifier in each current collector A separator 13 interposed on the positive electrode plates 11 to insulate them, a positive electrode tab 14 interconnecting the positive electrode plates 11, and a negative electrode tab 15 connecting the negative electrode plates 12. An electrode assembly 10 is provided.
이와 같은 전극조립체(10)는 플랙시블(flexible)한 소재로 이루어진 케이스(20)에 감싸여져 밀봉되는데, 상기 양극탭(14)과 음극탭(15)은 케이스(20)의 외부로 노출되어 전지 단자로서의 역할을 하게 된다. 통상 상기 케이스(20)는 알루미늄의 파우치(pouch) 형태로 이루어지며 특히, 알루미늄 포일에 나일론(nylon), EAA(Polyethylene - co - acrylic acid), PE 필름 등이 코팅되어 이루어진다. 상기 케이스(20)의 재료는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 소정의 인장력을 가지며 상기 전극조립체(10)와 절연될 수 있는 플랙시블한 재질이면 어느 것이나 가능하다.The electrode assembly 10 is wrapped and sealed in a case 20 made of a flexible material, and the positive electrode tab 14 and the negative electrode tab 15 are exposed to the outside of the case 20 so that the battery is exposed. It serves as a terminal. In general, the case 20 is made of a pouch (a pouch) of aluminum, in particular, the aluminum foil is made of nylon (nylon), EAA (polyethylene-co-acrylic acid), PE film is coated. The material of the case 20 is not limited to the above-described embodiment, and any material may be used as long as it is a flexible material that has a predetermined tensile force and may be insulated from the electrode assembly 10.
이러한 케이스(20)에는 전해액의 과충전 또는 쇼트 발생시 전해액의 열분해 방전으로 발생된 가스를 설정된 압력에서 방출하는 안전장치(미도시)가 설치되기도 한다.The case 20 may be provided with a safety device (not shown) for discharging the gas generated by the thermal decomposition discharge of the electrolyte at a set pressure when overcharging or shorting of the electrolyte occurs.
그리고 상기 케이스(20)의 내부 또는 전극조립체(10)에는 전지의 충전 및 방전시에 리튬의 흡착으로 인한 활물질의 팽창에 따른 양극판(11) 및 음극판(12)의 두께 팽창을 억제하는 두께증가 방지수단이 설치된다. 상기 두께증가 방지수단은 도 1 및 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면도와 같이, 상기 케이스(20) 내부와 전극조립체(10) 사이의 소정 공간에 설치된 두께증가 방지 고정체(30)로 이루어진다. 상기 두께증가 방지 고정체(30)는 유기 용매에 견딜 수 있는 플라스틱 소재로 이루어지며, 약 0.1㎜ 두께의 PTPE, PE, PA, 및 PTFE 등으로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히 상기 두께증가 방지 고정체(30)는 전극조립체(10)의 상면 및 하면에 전극조립체(10)가 가압되도록 설치하며, 필요에 따라 전극조립체(10)의 측면에도 이 전극조립체(10)를 밀착 및 가압되게 설치한다.In addition, the inside of the case 20 or the electrode assembly 10 prevents the increase in thickness that suppresses the thickness expansion of the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 12 due to the expansion of the active material due to the adsorption of lithium at the time of charging and discharging the battery. Means are installed. The thickness increase preventing means is a thickness increase preventing fixture 30 installed in a predetermined space between the inside of the case 20 and the electrode assembly 10, as shown in section taken along the line II-II ′ of FIGS. 1 and 1. ) The thickness increase preventing fixture 30 is made of a plastic material that can withstand an organic solvent, preferably made of PTPE, PE, PA, PTFE, and the like having a thickness of about 0.1 mm. In particular, the thickness increase preventing fixture 30 is installed so that the electrode assembly 10 is pressurized to the upper and lower surfaces of the electrode assembly 10, and the electrode assembly 10 is also provided on the side of the electrode assembly 10 as necessary. Install close and pressurized.
또한, 도 3에 도시된 본 발명에 따른 플라스틱 리튬 이온 전지의 다른 실시예를 참조하면, 도시된 바와 같이 두께증가 방지수단은 전극조립체(10)의 외부면을 가압하여 테이핑(taping)하는 두께증가 방지 테이프(tape)(40)를 포함한다. 마찬가지로, 상기 두께증가 방지 테이프(40)도 유기 용매에 견딜 수 있는 플라스틱 소재로 이루어지고, PE, DP, 및 PTFE 등으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 두께증가 방지 테이프(40)의 테이핑은 도 3에 도시된 실시예와 같이 전극조립체(10) 외부면의 전방 및 후방 2개소에 테이핑을 실시하였으나, 상기 두께증가 방지 테이프(40)에 의한 테이핑은 도 3에 도시된 실시예에 한정되지 않고 전극조립체(10)의 형태에 따라 다양하게 실시할 수 있다. 도 3에 도시된 참조부호중 조 1 및 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.In addition, referring to another embodiment of the plastic lithium ion battery according to the present invention shown in Figure 3, the thickness increase preventing means is to increase the thickness by taping the outer surface of the electrode assembly (10) as shown Prevention tape 40. Similarly, the thickness increase prevention tape 40 is also made of a plastic material that can withstand organic solvents, preferably made of PE, DP, PTFE, or the like. Taping of the thickness increase prevention tape 40 was carried out to the front and rear two places of the outer surface of the electrode assembly 10, as shown in the embodiment shown in Figure 3, taping by the thickness increase prevention tape 40 3 is not limited to the embodiment illustrated in FIG. 3, and may be variously performed according to the shape of the electrode assembly 10. In the reference numerals shown in Fig. 3, the same reference numerals as those in Fig. 1 and Fig. 2 indicate the same members.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 플라스틱 리튬 이온 전지는 전극조립체(10)를 두께증가 방지 테이프(40)를 테이핑하여 알루미늄으로 이루어진 케이스(20) 내부에 설치하거나, 전극조립체(10)의 외부면에 두께증가 방지 고정체(30)를 전극조립체(10)가 압착되게 설치하여 전극조립체(10)를 감싸서 케이스(20) 내부에 설치한다. 이와 같이 전극조립체(10)를 케이스(20)에 설치하므로써 상기 두께증가 방지 고정체(30)이나, 두께증가 방지 테이프(40)는 전극조립체(10)를 외부에서 가압하게 되므로써 전지의 충전 및 방전시 리튬의 흡착 및 탈착으로 인한 활물질의 팽창으로 인한 전극판의 두께가 증가되는 것을 억제한다. 따라서 전극조립체(10)는 케이스(20) 내부에서 팽창되지 않고, 케이스(20) 내부에 안정되게 설치될 수 있게 된다.Plastic lithium ion battery according to the present invention configured as described above is installed in the case 20 made of aluminum by taping the thickness increase prevention tape 40, the electrode assembly 10, or the outer surface of the electrode assembly 10 The thickness increase preventing fixture 30 is installed to compress the electrode assembly 10 so that the electrode assembly 10 may be wrapped and installed inside the case 20. Thus, by installing the electrode assembly 10 in the case 20, the thickness increase preventing fixture 30 or the thickness increase preventing tape 40 pressurizes the electrode assembly 10 from the outside to charge and discharge the battery. The increase in the thickness of the electrode plate due to the expansion of the active material due to the adsorption and desorption of lithium is suppressed. Therefore, the electrode assembly 10 may be stably installed in the case 20 without expanding in the case 20.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플라스틱 리튬 이온 전지는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the plastic lithium ion battery according to the present invention has the following effects.
전극조립체가 팽창되지 않도록 함으로써 전극판 두께의 증가가 억제되며, 이에 따라 케이스의 파손이 발생되지 않고, 계면저항의 증가가 억제되며, 전해액의 고르게 분포되어 전반적인 전지의 성능을 향상시키게 된다.By preventing the electrode assembly from expanding, the increase in the thickness of the electrode plate is suppressed. Accordingly, the breakage of the case is not generated, the increase in the interfacial resistance is suppressed, and the electrolyte is evenly distributed to improve overall battery performance.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
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| KR100573097B1 (en) * | 1999-06-30 | 2006-04-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | secondary battery |
-
1998
- 1998-12-09 KR KR1019980053944A patent/KR100280713B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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