KR100294497B1 - Can used in prismatic type secondary battery - Google Patents

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Abstract

목적 : 나선형 전극 롤의 충·방전시 부피 팽창에 의해 전지가 변형되고, 전지의 특성이 열화되는 문제점을 해소하는 각형 이차전지의 캔에 관한 것이다.PURPOSE: The present invention relates to a can of a rectangular secondary battery that solves the problem of deformation of a battery due to volume expansion during charging and discharging of a spiral electrode roll and deterioration of characteristics of the battery.

구성 : 장변(22)의 내측 방향 두께를 크게 형성하여 전극 롤(4)의 부피 팽창을 억제할 수 있도록 한다. 여기서 장변의 라운드형 내향 돌기(26)는 단변(24)의 두께 보다 1.2∼1.5배의 크기로 하나 혹은 다수개로 형성한다. 이렇게 형성된 캔(4)은 내부로 수납되는 전극 롤과 탄성적으로 접촉하여서 스프링 작용을 하며, 캔 자체의 내구성을 증가시킨다.Structure: The inner side thickness of the long side 22 is made large so that the volume expansion of the electrode roll 4 can be suppressed. Here, the long side rounded inward projections 26 are formed in one or a plurality of 1.2 to 1.5 times the thickness of the short side 24. The can 4 thus formed has a spring function by elastically contacting with the electrode roll accommodated therein, and increases the durability of the can itself.

효과 : 전극 롤의 부피 팽창에 대한 캔의 강성이 증가하여 전지의 변형을 방지할 수 있다. 또 전극 활물질의 열화 및 불균일 반응을 해소할 수 있다.Effect: The rigidity of the can with respect to the volume expansion of the electrode roll is increased to prevent deformation of the battery. In addition, deterioration and heterogeneous reaction of the electrode active material can be eliminated.

Description

각형 이차전지의 캔{Can used in prismatic type secondary battery}Can used in prismatic type secondary battery

본 발명은 충·방전시 발생하는 나선형 전극 롤의 부피 팽창을 억제하여, 전지의 변형과 불균일 반응을 해결할 수 있도록 한 각형 이차전지의 캔에 관한 것이다.The present invention relates to a can of a rectangular secondary battery that can suppress the expansion of the spiral electrode roll generated during charging and discharging, thereby solving the deformation and heterogeneous reaction of the battery.

이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지, 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 주로 사용되고 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분되고 있다.Rechargeable batteries can be recharged, miniaturized and large-capacity. Representatively, secondary batteries include nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium-ion (Li-ion) batteries. It is divided into a square battery.

도 2는 각형 전지의 일반적인 구조를 나타내고 있다. 도면에서 캔(2)은 정극과 세퍼레이터 및 부극을 함께 권취한 후 압착하여서 된 전극 롤(4)를 수납하고, 그 전극 롤(4)과 캔의 사이에 판 스프링(6)을 설치하여서 충·방전시 발생하는 전극 롤의 팽창, 수축을 억제하며, 그 상부에 캡 어셈블리(8)를 설치한 구성으로 도어 있다.2 shows a general structure of a square battery. In the drawing, the can 2 accommodates the electrode roll 4 obtained by winding the positive electrode, the separator, and the negative electrode together, and press-fits the plate spring 6 between the electrode roll 4 and the can. The expansion and contraction of the electrode roll generated at the time of discharge is suppressed, and the door is provided in the structure which installed the cap assembly 8 in the upper part.

전극 롤(4)의 부극은 관벽 접촉식 혹은 도시하지 않은 탭을 이용하여 캔(2)과 연결되고, 전극 롤(4)의 정극은 탭(10)을 이용하여 캡 어셈블리(8)에 연결된다.The negative electrode of the electrode roll 4 is connected to the can 2 using a tube wall contact or a tab not shown, and the positive electrode of the electrode roll 4 is connected to the cap assembly 8 using the tab 10. .

여기서 전극 롤(4)은 종류에 따라 다소 차이가 있지만, 기재에 활물질을 도포 및 충전하여 정극 및 부극과 같은 전극을 제조하고, 양 전극의 사이에 세퍼레이터를 개재한 상태에서 맨드렐을 이용하여 권취하는 것이며, 각형 캔(2)에 맞도록 압착한 후 그 내부로 수납하고 있다.Here, the electrode roll 4 is somewhat different depending on the type, but by applying and filling the active material to the substrate to produce an electrode such as a positive electrode and a negative electrode, and using a mandrel with a separator between both electrodes After pressing so as to fit the square can 2, it is stored therein.

이렇게 수납된 전극 롤(4)은 전지의 충·방전시 팽창, 수축을 반복하게 되는 바, 이때 판 스프링(6)은 기재에 도포된 활물질의 탈락 및 열화를 방지한다. 한편 도 5에서는 판 스프링(6)을 도시생략하고 있다.The electrode roll 4 accommodated in this way repeats expansion and contraction during charging and discharging of the battery, and the leaf spring 6 prevents dropping and deterioration of the active material applied to the substrate. 5, the leaf spring 6 is shown in figure.

그러나 지금까지의 이차전지는 도 5에서와 같이 전극 롤(4)의 충·방전시캔(2)이 함께 팽창 및 수축하게 되므로, 판 스프링(6)의 작용이 미약할 뿐 아니라 전지가 변형하는 문제점이 있다.However, since the secondary battery so far can expand and contract together when charging and discharging the electrode roll 4 as shown in FIG. 5, the action of the leaf spring 6 is weak and the battery deforms. There is a problem.

특히 전극 롤(4)은 권취 시작점에서 선 권취되는 세퍼레이터의 여분에 의해 또한 정극 탭(10)의 두께로 인해 장축 방향을 기준으로 좌, 우측 보다 중간 부분의 두께가 더 크게 형성되고 있지만, 장측 및 단측의 폭이 동일한 각형 캔(4) 내부에 그대로 수납하기 때문에, 부피 팽창시 상기 중간 부분의 압력이 증가하고, 충·방전의 계속적인 진행에 따라 전극의 활물질 열화 및 불균일 반응이 초래되는 문제점이 있다.In particular, the electrode roll 4 has a larger thickness in the middle portion than the left and right sides in the long axis direction due to the excess of the separator pre-wound at the winding start point and also due to the thickness of the positive electrode tab 10. Since the short side is stored in the same rectangular can 4 as it is, the pressure of the middle portion increases during volume expansion, and the active material deterioration and heterogeneous reaction of the electrode are caused by the continuous progress of charging and discharging. have.

앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전극 롤의 부피 팽창과 그에 따른 전지 변형을 억제하는 것이며, 아울러 전극의 활물질 열화 및 불균일 반응을 방지할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.In order to solve the problems of the prior art described above, the present invention is to suppress the volume expansion of the electrode roll and the resulting battery deformation, and also to prevent the degradation of the active material and heterogeneous reaction of the electrode.

이러한 목적에 따라 본 발명에서는 장변의 내측 방향 두께를 크게 형성하여 전극 롤의 부피 팽창을 억제하는 각형 이차전지의 캔을 제공한다.According to this object, the present invention provides a can of a rectangular secondary battery that has a large inner side thickness of a long side to suppress volume expansion of an electrode roll.

장변의 내향 돌기는 단변의 두께 보다 1.2∼1.5배의 크기로 하나 이상 다수개를 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 캔은 내부로 수납되는 전극 롤과 탄성적으로 접촉하여서 스프링 역할을 하게 되며, 내구성이 증가하여서 전극 롤의 부피 팽창을 억제하게 된다.The inward protrusion of the long side may be formed at least one or more in size 1.2 to 1.5 times the thickness of the short side. The can is formed in such a manner that the can is elastically in contact with the electrode roll accommodated therein to serve as a spring, and durability increases, thereby suppressing volume expansion of the electrode roll.

따라서 본 발명에 의하면 전극 롤 및 전지의 변형을 방지할 수 있으며, 그결과로 전극 활물질의 열화 및 불균일 반응을 해소할 수 있다.Therefore, according to the present invention, deformation of the electrode roll and the battery can be prevented, and as a result, deterioration and heterogeneous reaction of the electrode active material can be eliminated.

도 1은 본 발명에 의한 각형 이차전지를 보인 분리 사시도.1 is an exploded perspective view showing a rectangular secondary battery according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 각형 이차전지의 횡단면도.2 is a cross-sectional view of a rectangular secondary battery according to the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 예를 보인 횡단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing another example of the present invention.

도 4는 종래 공지된 각형 이차전지를 보인 분리 사시도.Figure 4 is an exploded perspective view showing a conventionally known square secondary battery.

도 5는 종래 공지된 각형 이차전지의 횡단면도.Figure 5 is a cross-sectional view of a conventionally known square secondary battery.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

4-전극 롤 8-캡 어셈블리4-electrode roll 8-cap assembly

20-캔 22-장변20-can 22-long side

24-단변 26-돌기24-short side 26-protrusion

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어 종래 기술에서 인용한 부분과 동일한 구성에 대하여는 설명의 명료성을 위해 동일 부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments for realizing the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. For reference, in the description of the present invention, the same reference numerals are used for the same configuration as those cited in the related art.

도 1은 본 발명에 의한 각형 이차전지를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 요부를 확대 도시한 횡단면도이다.Figure 1 shows a rectangular secondary battery according to the present invention, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the present invention.

도면에서와 같이 본 발명의 각형 이차전지는 정극과 부극 및 그 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취하고, 이것을 압착하여 전극 롤(4)을 형성한 것이며, 이렇게 형성한 전극 롤(4)을 캔(20)의 내부에 수납하고, 그 캔(20)의 개구에 캡 어셈블리(8)를 설치한 다음 액체 전해질을 주입하고 밀봉한다.As shown in the drawing, the rectangular secondary battery of the present invention is wound together with a positive electrode, a negative electrode, and a separator therebetween, and pressed to form an electrode roll 4, and the electrode roll 4 thus formed can be 20, the cap assembly 8 is installed in the opening of the can 20, and then the liquid electrolyte is injected and sealed.

여기서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 특징적인 구성으로, 정극 탭(10)과 권취 중심부에서의 세퍼레이터 여분에 의한 전극 롤(4)의 두께 증가와 충·방전시의 전극 롤의 부피 팽창에 대응하기 위하여, 캔(20)을 횡단면으로 절개하여 볼 때 장변(22) 내측 방향 두께를 단변(24)의 두께 보다 크게 형성하므로, 캔(20) 자체의 내구성을 향상시킨 것이며, 전극 롤(2)에 대하여 소정의 탄성력을 갖도록 한다.The present invention is a characteristic configuration for solving the problems of the prior art, the increase in the thickness of the electrode roll (4) due to the separator separator in the positive electrode tab 10 and the winding center and the volume expansion of the electrode roll during charging and discharging In order to cope with, the can 20 is formed in a cross-sectional view, so that the inner side thickness of the long side 22 is greater than the thickness of the short side 24, thereby improving durability of the can 20 itself, It has a predetermined elastic force with respect to 2).

이를 위하여 본 발명에서는 장변(22)에 라운드형 내향 돌기(26)를 형성할 수 있으며, 이것은 도 2 및 3과 같이 하나 혹은 둘 이상의 라운드형 돌기(26)로 형성할 수 있다.To this end, in the present invention, a round inward protrusion 26 may be formed on the long side 22, which may be formed of one or more round protrusions 26 as shown in FIGS. 2 and 3.

보다 구체적으로 장변(22)의 내향 돌기(26)는 단면(22)의 두께 보다 1.2∼1.5배의 두께로 형성할 수 있다.More specifically, the inward protrusion 26 of the long side 22 may be formed to a thickness 1.2 to 1.5 times the thickness of the end face 22.

따라서 본 발명의 각형 캔(20)은 전극 롤(4)의 부피 팽창 특히, 중간 부분에서의 두께 증가를 억제하는 것이며, 전극 롤(4)을 균일하게 압착하여 그 형태를 유지하므로, 전극의 활물질 열화와 불균일 반응을 방지할 수 있는 것이다.Therefore, the rectangular can 20 of the present invention suppresses the volume expansion of the electrode roll 4, in particular, an increase in the thickness in the middle portion, and uniformly compresses the electrode roll 4 to maintain its shape, thereby making it an active material of the electrode. Degradation and heterogeneous reaction can be prevented.

한편 본 발명의 각형 캔(20)은 Fe 혹은 Al 재료를 사용하여 제조할 수 있다.Meanwhile, the rectangular can 20 of the present invention can be manufactured using Fe or Al material.

이렇게 제조된 본 발명의 각형 캔(20)은 전극 롤(4)의 부극과 접속된 상태로 그 전극 롤(4)을 수납할 때, 자체 내구성이 향상되고 탄성력을 보유하므로 별도의 판 스프링을 설치할 필요가 없다.When the rectangular can 20 of the present invention manufactured as described above has its own durability and elasticity when the electrode roll 4 is stored in the state of being connected with the negative electrode of the electrode roll 4, a separate leaf spring is installed. no need.

전극 롤(4)이 수납된 캔(20)은 상측 개구에 부극 플레이트(12), 절연판(14) 및 정극 플레이트(16)를 함께 리벳(18)으로 조립하여서 된 캡 어셈블리(8)를 용접한 다음, 부극 플레이트에 형성된 전해액 주입구(12a)를 통해 액체 전해질을 주입하고, 플러그를 이용하여 밀봉함으로써 전지로 제작되어 진다.The can 20 in which the electrode roll 4 is housed is welded to the cap assembly 8 by assembling the negative electrode plate 12, the insulating plate 14, and the positive electrode plate 16 together with rivets 18 in the upper opening. Next, the liquid electrolyte is injected through the electrolyte injection hole 12a formed in the negative electrode plate, and sealed using a plug, thereby producing a battery.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 각형 이차전지의 캔은 자체의 내구성을 향상시키고 탄성을 보유할 수 있도록 함으로써 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.As can be seen through the configuration and operation described above, the can of the rectangular secondary battery according to the present invention substantially solves the problems of the prior art by improving its durability and retaining elasticity.

즉 본 발명의 캔은 전극 롤의 부피 팽창 특히, 중간 부분에서의 두께 증가를방지하므로 전극 롤 및 전지의 변형 문제를 해결할 수 있다.That is, the can of the present invention prevents the volume expansion of the electrode roll, in particular, the increase in thickness in the middle portion, thereby solving the problem of deformation of the electrode roll and the battery.

따라서 본 발명에 의하면 전지의 충·방전시에도 전극 롤의 형태를 균일하게 유지할 수 있는 것이며, 그 결과로 전극 활물질의 열화 및 종래 두께가 증가하였던 특정 부위에서의 불균일 반응을 해소할 수 있다. 아울러 상기와 같은 이유로 전지의 충·방전시 전극에서 흐르는 전류를 일정하게 하므로 전지의 품질 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, even when the battery is charged or discharged, the shape of the electrode roll can be maintained uniformly. As a result, the deterioration of the electrode active material and the nonuniform reaction at a specific site where the conventional thickness is increased can be eliminated. In addition, since the current flowing through the electrode during the charging and discharging of the battery is made constant, the quality and lifespan characteristics of the battery may be improved.

또한 본 발명은 종래의 판 스프링을 제거하므로, 부품 수를 줄이고 전극 롤의 수납 및 제조 공정을 단축하며 그 공정을 용이하게 실현할 수 있다.In addition, since the present invention eliminates the conventional leaf spring, it is possible to reduce the number of parts, to shorten the process of receiving and manufacturing the electrode roll, and to easily realize the process.

Claims (3)

정극과 부극 및 세퍼레이터를 함께 권취 형성한 전극 롤이 수납되는 것으로, 상기 전극 롤에 대한 압력을 균일하게 형성하기 위해 그 전극 롤을 기준으로 횡방향으로 절개하여 볼 때, 장변을 단변 보다 두껍게 형성한 것을 특징으로 하는 각형 이차전지의 캔.The electrode roll, which is formed by winding the positive electrode, the negative electrode, and the separator together, is accommodated. The long side is formed thicker than the short side when viewed in the transverse direction relative to the electrode roll to uniformly form the pressure on the electrode roll. Can of the rectangular secondary battery, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 장변 두께를 단변 보다 1.2∼1.5배 더 크게 한 것을 특징으로 하는 각형 이차전지의 캔.The can of a rectangular secondary battery according to claim 1, wherein the long side thickness is 1.2 to 1.5 times larger than the short side. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 장변에 하나 혹은 다수개의 돌기를 형성한 것을 특징으로 하는 각형 이차전지의 캔.The can of a rectangular secondary battery according to claim 1 or 2, wherein one or a plurality of protrusions are formed on the long side.
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