KR100329854B1 - 리튬이온 이차전지 - Google Patents

Abstract

높은 에너지 밀도를 가질 뿐 아니라 내구성이 우수한 리튬이온 이차전지에 관해 개시하고 있다. 본 발명의 리튬이온 이차전지는, 외장재의 재질 및 구조, 외장재에 삽입되는 양극판, 음극판, 분리막을 포함한 적층체의 적층 정렬구조, 양극단자 및 음극단자의 연결구조 등을 개량하여 전지 조립성, 생산성, 전지 안정성, 전지 전해액의 누액방지 성능 등을 높인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 특히 4㎜ 이하 두께의 박형 리튬 이차전지에서 보호회로와 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자가 부착된 상태에서의 부피당 에너지 밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.

Description

리튬이온 이차전지 {Lithium ion secondary battery}

본 발명은 리튬이온 이차전지에 관한 것으로, 특히 조립생산성이 높을 뿐 아니라 전해액의 누액을 방지할 수 있는 고 에너지 밀도의 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.

휴대전화, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자기기 시장이 확대되고 다양화됨에 따라 재충전이 가능한 전원 공급용 이차 전지에 대한 수요도 확대되고 있다. 휴대용 전자기기의 소형화, 경량화, 고성능화 및 다기능화는 전력원으로 사용되는 이차 전지의 에너지 저장밀도의 계속적인 향상을 요구하고 있다. 따라서, 이를 충족하기 위한 다년간의 연구결과, 현재 리튬의 가역적인 삽입, 방출이 가능한 탄소음극과 리튬의 가역적인 삽입, 방출이 가능한 양극물질을 채용한 리튬이온 이차 전지가 등장하였다. 이 리튬이온 이차 전지는, 기존의 니켈-카드뮴 및 니켈-수소와 같은 수용액계 이차 전지와 비교할 경우, 단위무게당 에너지 밀도 및 충방전수명이 상대적으로 크기 때문에 최근 휴대용 전자기기의 새로운 에너지원으로 급속히 기존 전지를 대치하고 있다. 그러나, 휴대용 전자기기의 급속한 발전과 다변화에 따라 더 높은 에너지 밀도와 다양한 규격의 전지 선택에 대한 요구가 급증하고 있는 바, 현재 리튬이온 이차 전지는 이와 같은 요구를 충족시켜 주지는 못하고 있는 실정이다. 특히, 전자기기의 급속한 박형화와 소형화는 얇은 두께의 박형 리튬이온 이차 전지에 대한 수요를 급속히 확대시키고 있는 반면, 기존의 리튬이온 이차 전지의 구조를 그대로 적용하는 경우, 박형화에 따르는 부피당 에너지 밀도의 하락이 지나치게 큰 편이다. 따라서, 통상 5㎜ 이하의 박형 전지를 휴대전화, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 고성능 휴대용 전자기기에 채용할 경우, 충분한 구동시간을 얻기 힘든 실정이다. 따라서, 부피당 에너지 밀도가 높은 박형 리튬이온 이차 전지의 개발은 다양한 휴대용 전자기기의 소형화, 경량화, 박형화를 이룩하는 데 필수적이라고 판단된다.

따라서, 본 발명자들은 종래기술의 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법의 문제점을 밝히고, 이를 개선하기 위해 고에너지 밀도와 내구성을 갖는 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법을 개발하여 한국특허출원 제2000-21513호를 통하여 개시한 바 있다. 한국특허출원 제2000-21513호에 개시된 기술에 의하면, 외장재의 재질 및 구조, 외장재에 삽입되는 양극판, 음극판, 분리막을 포함한 적층체의 적층 정렬구조 등이 개량되기 때문에 두 전극의 내부 단락 및 모서리 불일치 문제를 제거할 뿐 아니라, 생산성, 전지 안정성을 높인 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. 그러나, 리튬이온 이차전지의 조립과정에서, 다수의 양극판, 음극판, 분리막을 적층, 정렬함에 있어서 정렬봉을 사용하기 때문에 생산성의 측면에서 다소간의 불편함이 있었다.

따라서, 본 발명자들은 이를 개량한 기술을 개발하고 이를 한국특허출원 제2000-25609호를 통하여 개시하였다. 한국특허출원 제2000-25609호에는, 양극판들의 무지부들끼리, 음극판들의 무지부들끼리가 각각 서로 용접되어 있으며, 양극판은 양극탭에 의해, 음극판은 음극탭에 의해 금속 캡과 금속 캔에 각각 전기적으로 접속되어 금속 캡은 양극단자로서, 금속 캔은 음극단자로서 각각 기능하도록 되어 있는 리튬이온 이차전지의 구조가 개시된다.

그러나, 한국특허출원 제2000-21513호 및 제2000-25609호에 개시된 기술에 의할 경우, 전지의 넓은 둘레가 캔과 캡, 그리고 개스켓(gasket)에 의해 밀봉된 구조를 취하고 있으므로, 특히 전지의 넓이가 넓어지고 용량이 증가됨에 따라, 구성부품 및 조립의 불량이 있을 경우, 전해액의 누액이 발생할 가능성이 증가할 염려가 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 한국특허출원 제2000-21513호 및 제2000-25609호에 개시된 적층 정렬구조를 이용하되, 캔과 캡을 전기적으로 일체화시키면서 전지의 조립성능을 획기적으로 향상시키는 리튬이온 이차전지를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 캔과 캡 사이의 밀봉성이 증대되어 전해액의누액을 방지할 수 있는 리튬이온 이차전지를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 캔과 캡의 전기적 일체화에 따라 별도의 전극단자를 마련하되 이들 사이의 절연을 양호하게 유지하는 구조를 가진 리튬이온 이차전지를 제공하는 데 있다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 양극판 및 음극판을 만들기 위한 극판 재료를 나타낸 평면도들;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 양극판 및 음극판에 대한 타발형상의 레이아웃을 나타낸 도면;

도 3a 및 3b는 타발된 음극판을 분리막과 일체형으로 만드는 과정을 설명하기 위한 도면들;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 적층체의 적층순서 및 적층체 형성을 위한 적층틀을 나타낸 도면;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 적층체의 일부분만의 평면도;

도 6a 및 6b는 다수의 양극판과 다수의 음극판의 전기적 연결방식을 나타낸 도면들; 및

도 7a 내지 7c는 본 발명의 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 적층체의 금속 캔 수납상태를 나타낸 도면들;

도 8은 본 발명의 리튬이온 이차전지의 적층체를 수납하는 외장재의 밀봉방식 중 레이저 용접방식을 설명하기 위한 도면;

도 9는 본 발명의 리튬이온 이차전지의 적층체를 수납하는 외장재의 밀봉방식 중 크림핑 방식을 설명하기 위한 도면; 및

도 10은 본 발명의 리튬이온 이차전지의 적층체를 수납하는 외장재의 밀봉방식 중 전기용접 방식을 설명하기 위한 도면이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 리튬이온 이차전지는: 양극 활물질인 리튬 금속 복합 산화물의 코팅층 및 제1 무지 돌출부를 그 각각이 가지는 동일 형상의 다수의 양극판들과, 상기 리튬을 흡장, 방출할 수 있는 탄소질 음극활물질 코팅층 및 제2 무지 돌출부를 그 각각이 가지는 동일 형상의 다수의 음극판들과, 상기 양극판들의 각각을 상기 제1 무지 돌출부만이 노출되도록 포케팅하여 상기 음극판들로부터 분리하되 비수 유기용매와 리튬염으로 이루어진 전해액을 함유하는 다수의 분리막들이, 정렬 적층되어 이루어진 적층체와; 상기 제1 무지 돌출부들 및 제2 무지 돌출부들이 서로 이격된 위치에서 정렬되고, 상기 제1 무지 돌출부들은 제1 무지 돌출부들끼리, 상기 제2 무지 돌출부들은 제2 무지 돌출부들끼리, 각각 전기적으로 연결한 제1 및 제2 연결부들과; 상기 적층체를 자신의 내부에 삽입하되, 그 자체에 절연된 양극단자를 포함하는 금속 캔과; 상기 금속 캔의 상단에 위치하며 상기 금속 캔과 더불어 밀봉된 금속용기를 형성하는 캡과; 상기 제1 연결부와 양극단자를 전기적으로 연결시키는 양극 탭 및 상기 제2 연결부와 금속 캔을 전기적으로 연결시키는 음극탭을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 금속 캔에 삽입되는 적층체가: 단면코팅 음극판, 분리막에 포케팅된 양면코팅 양극판, 양면코팅 음극판, 분리막, 단면 코팅 양극판의 순서로 적층되되, 상기 분리막에 포케팅된 양면코팅 양극판과 양면코팅 음극판은 적어도 1회 이상 반복 적층되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 금속 캔과 캡이 레이저 융착, 크림핑에 의한 기계적 압착, 저항에 의한 전기 용접 중 적어도 하나의 방법에 의해 용접되어 밀봉되는 것이 바람직하다.

상기 양극단자는 금속 캔의 어느 부위에도 형성될 수 있으나, 바람직하게는 상기 금속 캔의 측벽에 형성될 수 있다.

이 때, 상기 양극단자와 상기 금속 캔 사이의 전기적 절연은 개스켓에 의해 이룰 수 있다.

또한, 상기 금속 캔의 내면에 접착된 절연테이프에 의해 상기 양극탭이 상기 음극판에 연결된 모든 도전체와의 접촉이 방지되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 양극탭 및 음극탭은 상기 제1 및 제2 무지 돌출부에 각각 그 돌출방향으로 연장 접속되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1a 및 1b는 본 발명 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 양극판 및 음극판을 만들기 위한 극판 재료를 나타낸 평면도들이다.

도 1a를 참조하면, 양극활물질(102)이 양극판 재료(100)의 양면에 일치되게줄무늬 형상으로 코팅되어 있다. 코팅은 통상의 코터(coater)를 통해 이루어지며, 코팅 후 기존 전지 제조공정에서 사용되는 통상의 압착기(presser)를 사용하여 코팅된 양극판 재료(100)를 압착한다. 도 1b를 참조하면, 양극판 재료와 동일한 방법으로 음극판 재료(110)에도 음극활물질(112)이 양면에 일치되게 줄무늬 형상으로 코팅된다. 그러나, 양극에서 방출되는 리튬이온을 안정적으로 흡장시키기 위해, 음극판 재료의 코팅면적을 양극판 재료의 코팅면적보다 크게 한다. 한편, 적층될 전극판들 중 최외측에 위치하는 것에는 단면 코팅된 양극판 및 단면 코팅된 음극판을 사용한다. 그 이유는 최외측의 양극 또는 음극은 마주보는 반대 전극이 없기 때문에 전지의 성능을 발휘하지 못한 채 낭비되므로 이를 방지하기 위함이다.

도 2는 본 발명 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 양극판 및 음극판에 대한 타발형상의 레이아웃을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 양극활물질(102)이 코팅된 양극판 재료(100) 또는 음극활물질(112)이 코팅된 음극판 재료(110)를 점선에 따라 타발함으로써 양극판 또는 음극판이 형성됨을 알 수 있다. 타발된 양극판 또는 음극판은 활물질이 코팅되지 않은 무지 돌출부(104)를 포함한다. 도 2에서는 양극판과 음극판을 동일하게 도시하였는데, 이는 타발과정을 설명하기 위한 것으로서, 실제적으로 음극판의 활성물질 코팅면의 가로와 세로의 길이가 양극판의 활성물질 코팅면의 가로와 세로의 길이보다 더 길어야 하며, 양극판의 크기도 음극판의 크기보다 작도록 타발형상이 결정되어야 한다. 이는 양극에서 방출되는 리튬이온을 안정적으로 흡장시키기 위해 필수적이다.

도 3a 및 3b는 타발된 양극판을 분리막과 일체형으로 만드는 과정을 설명하기 위한 도면들이다. 조립공정을 단면으로 나타낸 도 3a를 참조하면, 도 2에 설명된 바와 같이 타발된 양면코팅(300)의 양극판(301)이 분리막(302)에 의해 둘러싸인 상태로 분리막(302)의 테두리가 고온 융착기(304)에 의해 융착되는 것을 볼 수 있다. 도 3a에 도시된 단면은 양극판(301)을 그 단축길이 방향으로 절단하여 나타낸 것이다. 따라서, 양극판에 포함되어 있는 제1 무지 돌출부는 나타나지 않는다.

도 3b는 도 3a에 설명된 공정 결과물의 평면도이다. 명확화를 위해, 분리막(302) 내의 양극판(301)을 투시하여 나타내었다. 도 3b를 참조하면, 양면 코팅층(300)을 갖는 양극판(301)이 분리막(302)에 의해 둘러싸여 있다. 빗금으로 표시된 4개의 테두리 부분이 분리막(302)의 융착부위인데, 이 융착부위는 전극 단자와의 연결을 위한 제1 무지 돌출부(104a)가 외부로 노출되는 부분을 제외하고는 모두 둘러싸고 있다. 이와 같은 방식의 조립을 포케팅(pocketing)이라 하는데, 이는 유연성이 커서 정렬하기 어려운 분리막을 어느 정도의 강도를 가진 양극판과 일체형으로 만들어 줌으로써 이후 전극 적층 공정의 속도와 수율을 높임과 동시에 음극과 양극의 활성면 간의 모서리 불일치 가능성을 배제하기 위한 조립방법이다. 포케팅에 의해 형성된 양극판-분리막 조립체는 음극판의 크기와 동일하게 만들어진다. 이와 같이 양극판-분리막 조립체와 음극판의 테두리가 서로 일치하게 하여, 양극을 대향하는 모든 면이 음극으로 덮여야 하는 조건이 자동적으로 만족되게 한다. 포케팅에 사용되는 기기는 통상의 진공포장기와 같은 원리로 작동되는 기기이다. 이 기기는 양극판(301)의 아래, 위에 두 장의 분리막(302)을 위치시킨 후 제1 무지 돌출부(104a)를 제외한 모든 테두리에 적절한 압력과 온도를 가해 분리막(302)을 융착시킨다. 이 때 사용되는 압력은 통상 0.5㎏/㎝²이하의 어떤 압력도 사용가능하며, 온도는 분리막(302)의 융점을 기준으로 ±20℃ 이내로 조절하는 것이 좋다. 접착시간은 통상 수 초 정도이면 충분하며 바람직하게는 0.1∼3초이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 적층체의 적층순서 및 적층체 형성을 위한 적층틀을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 단면 코팅된 음극판(403a)이 적층체의 최하부에, 단면 코팅된 양극판(404a)이 적층체의 최상부에 각각 위치하고 있다. 그 사이에는 분리막에 의해 포케팅된 양극판(400) 및 양면 코팅된 음극판(403)이 교대로 적어도 1회 이상 반복 적층된다. 한편, 적층체의 최상부의 단면 코팅 양극판(404a)의 바로 아래에는 한 장의 분리막(402)만이 놓여져, 단면 코팅 양극판(404a)과 양면 코팅된 음극판(403)을 분리시킨다. 이와 같은 순서로 적층되는 적층체는, 자신의 3면이 상기 적층체를 최종 수납하게 될 금속 캔과 동일한 형상을 가지는 적층틀(420) 내에서 정렬된다. 적층틀(420)의 3면은 막혀 있고, 후술할 전극 탭 및 전극의 용접이 이루어지는 부분의 1면이 개방되어 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 적층체의 일부분만의 평면도이다. 도 5에 도시된 것은, 분리막(302)에 의해 포케팅된 양극판(301) 및 양면 코팅된 음극판이다. 음극판은 분리막(302)에 의해 포케팅된 양극판(301)에 의해 가려져 제2 무지 돌출부(104b)만이 나타나 있다. 제1 무지 돌출부(104a)와 제2 무지 돌출부(104b)는 적층시 서로 이격된 위치에 놓이게 되므로다수의 분리막-양극판 조립체와 다수의 음극판이 적층되더라도 돌출부들(104a, 104b)은 서로 이격된 위치에서 정렬되게 된다.

도 6a 및 6b는 다수의 양극판과 다수의 음극판의 전기적 연결방식을 나타낸 도면들이다. 도 6a에서는 분리막에 의해 포케팅된 양극판들끼리의, 도 6b에서는 음극판들끼리의 전기적 연결방식을 나타내었다. 도시의 명확화를 위해, 도 6a는 적층체 구조에서 음극판의 존재를 생략하여 나타내었다. 분리막(302)에 의해 포케팅된 모든 양극판들의 제1 무지 돌출부(104a)들은 통상 종래기술에서 사용하는 용접방식인 레이저 용접(laser welding), 한 점 용접(spot welding), 초음파 용접(ultra-sonic welding) 등의 방법에 의해 레이저 열 전기적 저항열 또는 초음파에 의한 계면 구조 교란을 이용하여 전기적으로 접합된다. 이렇게 용접된 제1 무지 돌출부(104a)들은 다시 최상단에 놓인 양극탭(304a)과 용접 또는 리벳팅에 의해 전기적으로 접합된다. 이 양극탭은 후술할 절연물질로 전기적으로 분리된 양극 단자에 용접된다.

도시의 명확화를 위해, 도 6b에서도 분리막과 양극판을 생략하고 음극판들만 나타내었다. 적층된 음극판(403)들의 제2 무지 돌출부(104b)들도 도 6a에 설명된 바와 마찬가지로 용접된 후, 최하단에 놓인 음극탭(304b)과 다시 전기적으로 접합된다.

도 7a 내지 7c는 본 발명의 실시예에 따른 리튬이온 이차전지에 사용되는 적층체의 금속 캔 수납상태를 나타낸 도면들로서, 도 7a는 평면도, 도 7b는 도 7a의 A-A' 선에 따른 단면도, 도 7c는 도 7a의 B-B' 선에 따른 단면도이다. 도 7a를 참조하면, 적층되어 일체형이 된 적층체가 금속 캔(700) 내에 삽입된다. 이 때, 양극판-분리막 조립체들, 즉 분리막에 의해 포케팅된 양극판들과, 음극판들은 그 3면이 캔의 내측벽에 완전히 밀착, 삽입되는 방식으로 정렬된다. 단면 코팅된 양극판(404a)은 적층체의 최상층에 있기 때문에 노출되어 있으며, 제1 무지 돌출부(104a)들과 제2 무지 돌출부(104b)들은 서로 다른 위치에 정렬되어 있다. 양극탭(304a)은 전기적으로 연결된 제1 무지 돌출부(104a)들의 최상부에, 음극탭(304b)은 전기적으로 연결된 제2 무지 돌출부(104b)들의 최하부에 각각 위치한다.

도 7b를 참조하면, 전기적으로 연결된 제2 무지 돌출부(104b)들에 연결된 음극탭(304a)은 금속 캔(700)의 바닥면에 용접되어 있다. 한편, 도 7c를 참조하면, 전기적으로 연결된 제1 무지 돌출부(104a)들에 용접된 양극탭(304a)은 절연테이프(710)에 의해 음극판에 연결된 모든 도전체와의 접촉이 방지되는 동시에 금속 캔(700)의 측벽에 마련된 양극단자(730)에 접속된다. 양극단자(730)는 개스켓(720)에 의해 금속 캔(700)으로부터 전기적으로 격리된다.

상기와 같은 방식으로 음극탭과 양극탭을 연결하고 후술할 밀봉방식에 의해 금속 캔과 금속 캡을 밀봉하면, 금속용기 전체가 음극단자 역할을 하게 된다.

도 8은 본 발명의 리튬이온 이차전지의 적층체를 수납하는 외장재의 밀봉방식 중 레이저 용접방식을 설명하기 위한 도면으로, 도 8의 (a)는 금속 캡(750a)을, 도 8의 (b)는 금속 캔(700a)을 각각 나타낸다. 도 8의 (b)를 참조하면, 금속 캔(700a)의 측벽에 양극단자(730)가 형성되어 있으며, 그 둘레에 개스켓(720)이 위치하여 밀봉 후에 그 전체가 음극단자로 기능하는 금속용기와 양극단자 사이를 전기적으로 격리해주고 있다. 도 8의 (c)는 금속 캡(750a)과 금속 캔(700a)이 레이저 용접된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 8의 (d)는 도 8의 (c)의 정면도이다.

도 9는 본 발명의 리튬이온 이차전지의 적층체를 수납하는 외장재의 밀봉방식 중 크림핑 방식을 설명하기 위한 도면으로, 도 9의 (a)는 금속 캡(750b)을, 도 9의 (b)는 금속 캔(700b)을 각각 나타낸다. 도 9의 (c)는 크림핑 밀봉 후의 외장재의 정면도이다. 도 9의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 크림핑 공정에 용이하도록 금속 캡(750b)과 금속 캔(700b) 각각의 꼭지점이 곡선형으로 마무리되어 있음을 알 수 있다.

도 10은 본 발명의 리튬이온 이차전지의 적층체를 수납하는 외장재의 밀봉방식 중 전기용접 방식을 설명하기 위한 도면으로, 도 10의 (a)는 금속 캡(750c)을, 도 10의 (b)는 금속 캔(700c)을 각각 나타낸다. 도 10의 (c)는 전기용접 밀봉 후의 외장재의 정면도이다. 도 10의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 크림핑 공정의 경우와는 달리 금속 캡(750b)과 금속 캔(700b)이 직사각형의 형상을 가짐을 알 수 있다.

도 8 내지 도 10의 금속 캔의 재질로는 통상 종래기술에서 사용되는 스틸이나, 스테인레스 스틸이 사용되며, 금속 캡의 재질로는 알루미늄 또는 그 합금, 또는 내식성이 우수한 스테인레스 스틸이 이용될 수 있다. 본 발명의 리튬이온 이차전지에서 이용하는 캔은 종래기술의 캔과는 달리 캔의 높이가 낮기 때문에 높이가 높은 종래의 각형 전지의 캔 제조에 비하여 그 제조가 용이하며 그 제조 단가가 싸다는 장점을 갖는다. 본 발명에서는 통상 1∼7㎜, 바람직하게는 1∼5㎜, 더욱 바람직하게는 1.5∼4㎜ 정도의 캔 높이가 좋다. 따라서, 이와 같은 캔은 그 제조가 단순하며 캔의 두께를 종래기술의 경우에 비해 더 얇게 할 수 있는데, 사용되는 캔의 두께는 통상 0.1∼0.3㎜, 바람직하게는 0.1∼0.2㎜, 더욱 바람직하게는 0.15∼0.2㎜가 좋다. 이와 같이 금속 캔에 적층체가 삽입된 후에는 금속 캡을 덮고 레이저 용접, 크림핑, 전기용접 등의 방식으로 밀봉하여 전지를 완성한다.

상기한 바와 같은 곡률 각형의 리튬이온 이차전지의 성능에 대해 조사한 결과는 다음과 같다.

[제1 예]

두께 3.2㎜, 단직경 54㎜, 장직경 85㎜의 각형으로 제조된 전지의 경우, 가역용량은 1650mAh이었다. 이는 부피당 에너지 밀도로 환산하면 411Wh/liter에 해당하는 것이다.

[제2 예]

두께 2.0㎜, 단직경 80㎜, 장직경 120㎜의 각형으로 제조된 전지의 경우, 가역용량은 2250mAh이었다. 이는 부피당 에너지 밀도로 환산하면 420Wh/liter에 해당하는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 새로운 내부구조, 외장재, 적층방식 및 전극연결방식을 통해 높은 에너지 밀도와 우수한 저온/고온 성능, 그리고 종래의 전지보다 안정성이 향상된 리튬이온 이차전지를 만들 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (4)

1. 양극 활물질인 리튬 금속 복합 산화물의 코팅층 및 제1 무지 돌출부를 그 각각이 가지는 동일 형상의 다수의 양극판들과,

   상기 리튬을 흡장, 방출할 수 있는 탄소질 음극활물질 코팅층 및 제2 무지 돌출부를 그 각각이 가지는 동일 형상의 다수의 음극판들과,

   상기 양극판들의 각각을 상기 제1 무지 돌출부만이 노출되도록 포케팅하여 상기 음극판들로부터 분리하되 비수 유기용매와 리튬염으로 이루어진 전해액을 함유하는 다수의 분리막들이, 정렬 적층되어 이루어진 적층체와;

   상기 제1 무지 돌출부들 및 제2 무지 돌출부들이 서로 이격된 위치에서 정렬되고, 상기 제1 무지 돌출부들은 제1 무지 돌출부들끼리, 상기 제2 무지 돌출부들은 제2 무지 돌출부들끼리, 각각 전기적으로 연결한 제1 및 제2 연결부들과;

   상기 적층체를 자신의 내부에 삽입하되, 그 자체에 절연된 양극단자를 포함하는 금속 캔과;

   상기 금속 캔의 상단에 위치하며 상기 금속 캔과 더불어 밀봉된 금속용기를 형성하는 캡과;

   상기 제1 연결부와 양극단자를 전기적으로 연결시키는 양극 탭 및 상기 제2 연결부와 금속 캔을 전기적으로 연결시키는 음극탭을 구비하는 리튬이온 이차전지.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속 캔에 삽입되는 적층체가:

   단면코팅 음극판, 분리막에 포케팅된 양면코팅 양극판, 양면코팅 음극판, 분리막, 단면 코팅 양극판의 순서로 적층되되, 상기 분리막에 포케팅된 양면코팅 양극판과 양면코팅 음극판은 적어도 1회 이상 반복 적층되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
3. 제2항에 있어서, 상기 금속 캔과 캡이 레이저 융착, 크림핑에 의한 기계적 압착, 저항에 의한 전기 용접 중 적어도 하나의 방법에 의해 용접되어 밀봉된 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.
4. 제2항에 있어서, 상기 양극단자가 상기 금속 캔의 측벽에 형성되어 있으며, 상기 양극단자가 개스켓에 의해 상기 금속 캔과 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.