KR100307452B1 - Electrode of secondary battery - Google Patents

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Abstract

목적 : 세퍼레이터를 개재하여 롤 상으로 권취되는 정극 및 부극과 같은 이차전지의 전극에 관한 것으로서, 특히 전극 탭에 의한 롤의 두께 증가와 그 부분에서의 충·방전시 불균일 반응을 제거함에 목적을 두고 있다.PURPOSE: The present invention relates to electrodes of secondary batteries, such as positive and negative electrodes, which are wound onto a roll via a separator. In particular, the objective is to eliminate the increase in thickness of the roll by the electrode tab and the uneven reaction during charging and discharging thereon. have.

구성 : 베이스 플레이트의 양면에 활물질을 도포하고, 이것을 건조 및 롤 프레스한 다음 소정의 크기로 절단하여서 전극을 형성함에 있어서, 상기 활물질이 도포되지 않은 무지부(12a)에 탭(160)을 부착하되, 무지부에 부착되는 높이가 무지부 전체 높이의 1/4 ~ 3/4이 되게 하고, 무지부에 부착되는 너비가 전극 롤의 편평한 너비의 1/5 ~ 1/3 이 되게 한다.Composition: When the active material is applied to both sides of the base plate, dried and roll pressed, and cut into a predetermined size to form an electrode, the tab 160 is attached to the uncoated portion 12a to which the active material is not applied. To make the height attached to the uncoated portion is 1/4 to 3/4 of the total height of the uncoated portion, the width attached to the uncoated portion is 1/5 to 1/3 of the flat width of the electrode roll.

효과 : 상기한 전극 탭은 전극 롤의 한 곳에 집중되지 않고 넓게 펼쳐지므로, 전극 롤의 압착 후에도 급격한 두께 변화를 방지할 수 있으며, 그에 따라 전극 활물질의 불균일 반응 영역이 제거되고, 그 만큼 충·방전 영역이 증대하여 성능을 향상시킬 수 있다.Effect: Since the electrode tab is spread out widely without being concentrated in one place of the electrode roll, it is possible to prevent a sudden change in thickness even after the electrode roll is pressed, thereby eliminating the non-uniform reaction region of the electrode active material, thereby charging and discharging. The area can be increased to improve performance.

Description

이차전지의 전극{Electrode of secondary battery}Electrode of secondary battery {Electrode of secondary battery}

본 발명은 세퍼레이터를 개재하여 롤 상으로 권취되는 정극 및 부극과 같은 이차전지의 전극에 관한 것으로서, 특히 전극 탭에 의한 롤의 두께 증가와 그 부분에서의 충·방전시 불균일 반응을 제거할 수 있도록 한 이차전지의 전극에 관한것이다.The present invention relates to an electrode of a secondary battery such as a positive electrode and a negative electrode wound on a roll via a separator, and in particular, to increase the thickness of the roll by the electrode tab and to eliminate the uneven reaction during charging and discharging thereon. It relates to an electrode of a secondary battery.

이차전지는 재충전이 가능한 것이며, 대표적으로 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li) 및 리튬이온(Li-ion)전지가 주로 사용되고 있다.Rechargeable batteries are rechargeable and typically include nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries and lithium (Li) and lithium-ion (Li-ion) batteries.

여기서 리튬이온전지는 정극 활물질로 리튬-금속산화물을 사용하고, 부극 활물질로 탄소 혹은 탄소복합체를 사용하며, 유기용매에 리튬염을 녹인 액체 전해질을 함침하여, 정극과 부극의 사이에서 리튬 이온이 이동되어 충·방전이 이루어지도록 한다.Here, the lithium ion battery uses lithium-metal oxide as the positive electrode active material, uses carbon or a carbon complex as the negative electrode active material, impregnates a liquid electrolyte in which lithium salt is dissolved in an organic solvent, and moves lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. To be charged and discharged.

이러한 리튬이온전지는 외관상 원통형과 각형 전지로 구분되어 지는 바, 그 중에서 각형 전지는 도 1에 도시한 바와 같이 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취하고 압착한 전극 롤(2)을 판스프링(4)과 함께 각형 캔(6)의 내부에 수납하고, 그 각형 캔(6)의 상부에 캡 어셈블리(8)를 용접한 후 액체 전해질을 주입하여 밀봉한 구성으로 이루어진다.The lithium ion battery is divided into a cylindrical and a rectangular battery in appearance. Among them, the rectangular battery is a plate of an electrode roll 2 wound and crimped together through a separator between a positive electrode and a negative electrode as shown in FIG. 1. It accompanies the inside of the rectangular can 6 with the spring 4, and welds the cap assembly 8 to the upper part of the rectangular can 6, and injects liquid electrolyte, and is sealed.

여기서 정극 및 부극과 같은 전극(電極)은 전지의 종류에 따라 다소 차이가 있지만, 도 2와 같이 베이스 플레이트(12)의 양면에 활물질(14)을 도포하고 이를 건조 및 롤 프레스한 다음 소정의 크기로 절단하여 제조한다. 이렇게 제조된 전극(10)은 일측에 활물질이 도포되지 않는 무지부(12a)를 갖추어, 여기에 탭(16)을 용접하는 것이며, 그 탭(16)은 전지 조립시 캔(6) 혹은 캡 어셈블리(8)와 용접되어서 연결 단자로 사용된다.Herein, the electrodes such as the positive electrode and the negative electrode are somewhat different depending on the type of the battery. However, as shown in FIG. 2, the active material 14 is coated on both sides of the base plate 12, dried and roll pressed, and then, the predetermined size. Prepared by cutting. The electrode 10 manufactured as described above has a non-coating portion 12a on which one side is not coated with an active material, and welds the tabs 16 to the cans 16 or the cap assembly during battery assembly. Welded with (8) and used as connecting terminal.

이렇게 제조된 2개의 전극(10)은 사이에 세퍼레이터를 개재하여 롤 상으로 권취하고 다시 압착한 후 각형 캔(6)에 수납되는 것이며, 그 구조상 전지의 충·방전 반응시에는 상호 대향하는 정극 및 부극 활물질 간에 리튬 이온이 탈·삽입되어서 충·방전이 이루어지도록 한다.The two electrodes 10 thus manufactured are wound in a roll shape with a separator therebetween and pressed again, and then stored in the square can 6. In the structure thereof, the two electrodes 10 are opposed to each other during charging and discharging reaction of the battery. Lithium ions are removed and inserted between the negative electrode active materials so that charge and discharge are performed.

그러나 상술한 종래의 전극(10)은 탭(16)이 부착된 부분과 그렇지 않은 부분에서 두께의 편차가 발생하게 되는 바, 이것은 전극 롤(2)의 권취후에도 해당 부분의 두께를 증가시키게 되므로 전지의 충·방전 반응시 탭(16)의 주변에서 미 반응 영역을 만들게 된다.However, in the conventional electrode 10 described above, a variation in thickness occurs between a portion where the tab 16 is attached and a portion where the tab 16 is not attached, which increases the thickness of the portion even after winding of the electrode roll 2. During the charging and discharging reaction of the non-reacted region is made around the tab 16.

이러한 현상은 전지를 분해한 후 전극(10)을 펼쳐 놓고 보면 잘 알 수 있는데, 탭(16)으로 인하여 두께가 증가된 부분과 그렇지 않은 부분은 전극 활물질의 사용에서 현격한 차이를 보이게 된다.This phenomenon can be clearly seen when the electrode 10 is unfolded after disassembling the battery, and the portion where the thickness is increased due to the tab 16 and the portion that is not is significantly different in the use of the electrode active material.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극 탭에 의한 전극 롤의 급격한 두께 편차를 완만하게 하거나 제거하여, 그 결과로 전극 활물질의 불균일 반응 영역을 없애고 전지의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는데 적합한 이차전지의 전극을 제공함에 목적을 두고 있다.The present invention has been made to solve the above problems, a secondary secondary suitable to smooth or eliminate the abrupt thickness deviation of the electrode roll by the electrode tab, as a result to eliminate the non-uniform reaction region of the electrode active material and improve the performance of the battery It is aimed at providing the electrode of a battery.

상기 목적에 따라 본 발명에서는 베이스 플레이트의 양면에 활물질을 도포하고, 이것을 건조 및 롤 프레스한 다음 소정의 크기로 절단하여서 전극을 형성함에 있어서, 상기 활물질이 도포되지 않은 무지부에 탭을 부착하되, 무지부에 부착되는 높이가 무지부 전체 높이의 1/4 ~ 3/4 이 되게 하고, 무지부에 부착되는 너비가 전극 롤의 편평한 너비의 1/5 ~ 1/3 이 되게 한다.According to the above object, in the present invention, the active material is coated on both sides of the base plate, and dried and roll pressed, and then cut into a predetermined size to form an electrode, wherein the tab is attached to a non-coated non-active material, The height to be attached to the uncoated portion is 1/4 to 3/4 of the total height of the uncoated portion, and the width to be attached to the uncoated portion is 1/5 to 1/3 of the flat width of the electrode roll.

이러한 구성에 따라 본 발명의 전극 탭은 전극 롤의 한 곳에 집중되지 않고 넓게 펼쳐지므로, 전극 롤의 압착 후에도 급격한 두께 변화를 방지할 수 있다.According to this configuration, the electrode tab of the present invention is spread out widely without being concentrated in one place of the electrode roll, so that a sudden thickness change can be prevented even after the electrode roll is pressed.

또한 본 발명에서는 전극의 무지부를 활물질이 도포된 영역 보다 크게 형성하고, 그 확대된 부분에 탭을 부착하므로, 그 탭에 의한 두께 변화를 제거할 수 있다.In the present invention, since the non-coated portion of the electrode is formed larger than the region coated with the active material, and the tab is attached to the enlarged portion, the thickness change caused by the tab can be removed.

도 1은 일반적인 각형 이차전지를 분해 도시한 사시도.1 is an exploded perspective view showing a typical rectangular secondary battery.

도 2는 종래 공지된 이차전지의 전극을 도시한 전개도.2 is a development view showing an electrode of a conventionally known secondary battery.

도 3은 본 발명에 의한 이차전지의 전극을 도시한 전개도.3 is an exploded view showing an electrode of a secondary battery according to the present invention;

도 4는 본 발명의 다른 예를 도시한 전개도.4 is an exploded view showing another example of the present invention.

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

12-베이스 플레이트12a-무지부12b-연장부14-활물질100,102-전극160,162-탭12-base plate 12a-blank 12b-extension 14-active material 100,102-electrode 160,162-tab

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 발명의 구성에 대하여는 설명의 중복을 피하기 위해 동일 부호를 사용하기로 한다.도 3은 본 발명에 의한 이차전지의 전극 구조를 도시한 것으로, 롤 상으로 권취하기 전의 전개 상태를 보여주고 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described in detail based on an accompanying drawing. For reference, the same reference numerals will be used to refer to the same structure as the drawings cited in the prior art. FIG. 3 illustrates an electrode structure of a secondary battery according to the present invention. It shows the development state before winding up.

본 발명에서는 이차전지의 일 예로서 리튬이온전지에 사용되는 정극 및 부극에 대하여 설명한다. 리튬이온전지는 정극 활물질로 리튬-천이금속산화물을 사용하고, 부극 활물질로 카본을 사용하는 것이며, 상기 활물질을 각각 바인더, 도전재등과 혼합하여 베이스 플레이트의 양면에 도포 및 충전하고, 이것을 건조, 롤 프레스 및 절단하여 도시한 바와 같은 편평한 전극(100)을 제조한다.In the present invention, a positive electrode and a negative electrode used in a lithium ion battery as an example of a secondary battery will be described. The lithium ion battery uses lithium-transition metal oxide as a positive electrode active material and carbon as a negative electrode active material. The active material is mixed with a binder, a conductive material, etc., respectively, and coated and filled on both sides of the base plate. Roll pressing and cutting are performed to produce a flat electrode 100 as shown.

도면에서 전극(100)은 정극을 나타내고 있다. 이러한 전극(100)은활물질(14)이 도포된 영역과 활물질이 도포되지 않는 베이스 플레이트(12) 상태의 무지부(12a)로 구분되며, 무지부(12a)에는 연결 단자로서 탭(160)을 용접 부착한다.In the figure, the electrode 100 represents a positive electrode. The electrode 100 is divided into an uncoated portion 12a in a state where the active material 14 is coated and a base plate 12 in which an active material is not coated, and a tab 160 is connected to the uncoated portion 12a as a connection terminal. Weld on.

여기서 본 발명의 목적물인 탭(160)은 상기 정극을 부극 및 세퍼레이터와 함께 권취하고 이것을 압착하여 전극 롤을 형성함에 있어, 탭이 부착되지 않은 부분에 비해 두께가 크게 증가하는 것을 방지하기 위해, 무지부(12a)에 부착되는 탭의 높이(H)를 무지부 전체 높이의 1/4 ~ 3/4 이 되게 하고, 무지부(12a)에 부착되는 너비(W)를 전극 롤 권취시의 편평한 너비의 1/5 ~ 1/3 이 되게 형성한다.Here, the tab 160, which is an object of the present invention, is wound to form the electrode roll by winding the positive electrode together with the negative electrode and the separator and compressing the positive electrode, so as to prevent the thickness of the tab 160 from being increased. The height H of the tab attached to the portion 12a is 1/4 to 3/4 of the total height of the plain portion, and the width W attached to the plain portion 12a is the flat width at the time of winding the electrode roll. Form 1/5 to 1/3 of.

이렇게 형성된 탭(160)은 전극 롤의 한 곳에 집중되지 않고 넓게 펼쳐지므로, 전극 롤의 권취 및 압착 시에도 그 전극 롤의 두께를 급격하게 변화시키지 않고 완만한 상태로 변화되게 한다.The tabs 160 formed as described above are widely spread without being concentrated in one place of the electrode roll, so that even when the electrode roll is wound and pressed, the tab 160 is changed to a smooth state without suddenly changing the thickness of the electrode roll.

한편 본 발명은 전극의 다른 예로서 도 4의 탭 구조를 제안한다.Meanwhile, the present invention proposes the tab structure of FIG. 4 as another example of the electrode.

도면에서 전극(102)은 활물질(14)이 도포된 영역과 활물질이 도포되지 않는 베이스 플레이트(12) 상태의 무지부(12a)로 구분되며, 무지부(12a)는 활물질(14)이 도포된 영역 보다 크게 형성된 연장부(12b)를 갖고 있다.In the drawing, the electrode 102 is divided into a region to which the active material 14 is applied and a plain portion 12a in a state of the base plate 12 on which the active material is not applied, and the plain portion 12a is coated with the active material 14. It has the extension part 12b formed larger than the area | region.

연장부(12b)는 베이스 플레이트(12)의 형성 단계에서 상부 혹은 하부로 약간 돌출된 상태로 일체로 형성되는 것이며, 그 연장부(12b)에는 본 발명의 목적물인 연결 단자로서의 탭(162)이 용접 부착되어진다.The extension part 12b is integrally formed in the state which protrudes slightly to the upper part or the lower part in the formation stage of the base plate 12, The extension part 12b has the tab 162 as a connection terminal which is an object of this invention. Welding is attached.

이에 따라 상기한 전극 탭(162)은 전극 롤의 권취 및 압착 시에도 다른 부분과 겹쳐지지 않게 되므로, 전극 롤의 두께를 전혀 증가시키지 않게 된다.Accordingly, the electrode tab 162 does not overlap with other portions even when the electrode roll is wound and pressed, so that the thickness of the electrode roll is not increased at all.

이렇게 구성된 본 발명의 전극 탭(160)(162) 구조에 의거하여, 전극 즉, 정극 및 부극은 그 사이에 2장의 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취하고 다시 압착하여 전극 롤을 형성하더라도, 급격한 두께 변화를 방지하거나 혹은 완전히 제거할 수 있다.According to the structure of the electrode tabs 160 and 162 of the present invention configured as described above, even when the electrodes, that is, the positive electrode and the negative electrode, are wound together through two separators and pressed again to form an electrode roll, there is a sudden change in thickness. Can be prevented or completely removed.

이상에서 설명한 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.As can be seen through the configuration and operation described above, the present invention substantially solves the problems of the prior art.

즉 본 발명은 전극 탭에 의한 전극 롤의 급격한 두께 편차를 완만하게 하거나 그 편차를 완전히 제거하므로, 전극 롤의 권취 수를 보다 많게 할 수 있는 것이며, 그 결과 용량이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.That is, according to the present invention, since the abrupt thickness variation of the electrode roll due to the electrode tab is smoothed or the deviation is completely eliminated, the number of windings of the electrode roll can be increased. As a result, the effect of improving the capacity can be obtained.

또한 본 발명은 전극 활물질의 불균일 반응 영역을 제거하므로, 그 해당 부분만큼 충·방전 반응에 기여하는 영역을 확대하게 되므로, 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.In addition, since the present invention removes the nonuniform reaction region of the electrode active material, the region contributing to the charge / discharge reaction by the corresponding portion is enlarged, and thus the performance of the battery can be improved.

Claims (4)

베이스 플레이트의 양면에 활물질을 도포하고, 활물질이 도포되지 않은 무지부에 연결된 탭을 이용하여 캔 혹은 캡 어셈블리와 전기적으로 연결하는 이차전지의 전극에 있어서, 상기 무지부에 부착되는 탭의 높이를 무지부 전체 높이의 1/4 ~ 3/4 이 되게 하고, 무지부에 부착되는 너비를 전극 롤 권취시의 편평한 너비의 1/5 ~ 1/3 이 되게 한 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극.In the electrode of the secondary battery that the active material is coated on both sides of the base plate, and electrically connected to the can or cap assembly by using a tab connected to an uncoated portion where the active material is not coated, the height of the tab attached to the uncoated portion is unknown. An electrode of a secondary battery, characterized in that the total height is 1/4 to 3/4, and the width attached to the plain portion is 1/5 to 1/3 of the flat width at the time of winding the electrode roll. 제 1 항에 있어서, 전극은 정극인 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극.The electrode of a secondary battery according to claim 1, wherein the electrode is a positive electrode. 베이스 플레이트의 양면에 활물질을 도포하고, 활물질이 도포되지 않은 무지부에 연결된 탭을 이용하여 캔 혹은 캡 어셈블리와 전기적으로 연결하는 이차전지의 전극에 있어서, 상기 무지부를 활물질이 도포된 높이 보다 크게 형성하고, 그 확대된 부분에 탭을 부착한 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극.In the electrode of the secondary battery that the active material is coated on both sides of the base plate, and electrically connected to the can or cap assembly by using a tab connected to the non-coated non-active material, the non-coated portion is formed larger than the height of the active material coated And a tab attached to the enlarged portion of the electrode of the secondary battery. 제 3 항에 있어서, 전극은 정극인 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극.4. The electrode of a secondary battery according to claim 3, wherein the electrode is a positive electrode.
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