KR100406793B1 - secondary battery - Google Patents

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KR100406793B1
KR100406793B1 KR10-2001-0017943A KR20010017943A KR100406793B1 KR 100406793 B1 KR100406793 B1 KR 100406793B1 KR 20010017943 A KR20010017943 A KR 20010017943A KR 100406793 B1 KR100406793 B1 KR 100406793B1
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Abstract

이차 전지를 개시한다. 본 발명은 외장 용기와, 상기 외장 용기 내부에 주입되는 고분자 전해질과, 상기 외장 용기 내에 설치되는 것으로, 고분자 전해질이 중심부까지 투입될 수 있도록 둘 중 적어도 하나에는 제 1 관통공이 형성된 애노드 및 캐소드와, 상기 애노드와 캐소드 사이에 개지된 세퍼레이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Disclosed is a secondary battery. The present invention provides an outer container, a polymer electrolyte injected into the outer container, installed in the outer container, at least one of an anode and a cathode having a first through hole formed therein so that the polymer electrolyte can be introduced to the center portion; It characterized in that it comprises a separator interposed between the anode and the cathode.

Description

이차 전지{secondary battery}Secondary battery

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 애노드, 캐소드 및세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체가 개선된 이차 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to secondary batteries, and more particularly, to secondary batteries with improved electrode assemblies consisting of anodes, cathodes, and separators.

이차 전지는 충전과 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로 최근에는 전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속하게 발전함에 따라 고성능, 고안전성의 리튬 이차 전지에 대한 수요가 점차 증대되고 있으며, 특히 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화가 급속도로 확산되면서 이의 소형화, 박형화의 요구가 날로 증대되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 최근 가장 많은 관심을 갖고 있는 것이 리튬 이온 폴리머 전지이다.Secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged. Recently, as the electric, electronic, communication, and computer industries develop rapidly, the demand for high performance and high safety lithium secondary batteries is gradually increasing, and in particular, the miniaturization of electronic devices Increasingly, the demand for miniaturization and thinning is increasing day by day. In order to meet these demands, a lithium ion polymer battery has been most interested in recent years.

리튬 이온 폴리머 전지는 크기나 모양을 원하는 대로 조절할 수 있으며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높고, 적층에 의해 고전압화, 대용량화가 가능하다는 많은 장점을 지니고 있는 첨단 전지이다.Lithium-ion polymer battery is a high-tech battery that can control the size and shape as desired, high energy density per unit weight, high voltage and large capacity by lamination.

그러나, 이러한 리튬 이온 폴리머 전지의 상업화가 아직 부진한데 그 이유는 기존의 리튬 이차 전지인 리튬 이온 전지에 비해 제조 단가가 너무 높으며, 또한 리튬 폴리머 전지에 응용가능한 적절한 고분자 전해질 소재의 개발이 부진하기 때문이다.However, the commercialization of such lithium ion polymer batteries is still sluggish because the manufacturing cost is too high compared to the lithium ion batteries, which are conventional lithium secondary batteries, and the development of suitable polymer electrolyte materials applicable to lithium polymer batteries is sluggish. to be.

종래 개발된 리튬 이온 폴리머 전지의 제조공정은 애노드, 캐소드 및 고분자 전해질을 각각 제조하여 라미네이션하거나, 캐소드 또는 애노드 상에 고분자 전해질을 직접 코팅 및 라미네이션하여 전지 조립체를 제조한 후에 전극 및 고분자 전해질에 함유된 가소제를 추출하여 기공을 형성한 후에 리튬염을 포함하는 유기용매(즉, 전해액)을 주입하는 공정으로 이루어져 있다. 그러나, 이러한 제조공정은 모든 공정은 건조 조건에서 수행하여야 하기 때문에 리튬 이온 폴리머 전지의제조 단가를 높게 한다는 문제점이 있다.In the conventional manufacturing process of the lithium ion polymer battery, an anode, a cathode, and a polymer electrolyte are prepared and laminated, or a polymer electrolyte is directly coated and laminated on the cathode or the anode, and then a battery assembly is prepared. After the plasticizer is extracted to form pores, an organic solvent (ie, electrolyte) containing lithium salt is injected. However, this manufacturing process has a problem in that the manufacturing cost of the lithium ion polymer battery is high because all the processes must be carried out under dry conditions.

이러한 문제를 해결하기 위하여 최근 개발되고 있는 공정은 종래의 리튬 이온 전지의 제조공정을 그대로 이용하는 대신에 리튬염과 유기용매에 모노머 또는 프리폴리머를 혼합한 전해액을 주입한 후에 열중합하여 겔형의 고분자 전해질을 만드는 단계로 이루어진 공정이다. 이러한 공정은 "전지 내 중합 공정"이라 불리워지며, 이러한 공정이 상용화되기 위해서는 중합되어 형성되는 고분자 전해질이 우수한 이온 전도 특성, 전기화학적 안정성 등의 기본적 특성을 만족시키고, 또한 모노머 또는 프리폴리머를 포함하는 전해액이 전지 내로 주입되기 용이하게 점도가 낮아야하는 특성을 만족시켜야 한다.In order to solve this problem, a recently developed process is to prepare a gel polymer electrolyte by injecting an electrolyte solution in which a lithium salt and an organic solvent are mixed with a monomer or a prepolymer, instead of using a conventional lithium ion battery manufacturing process. It is a process consisting of steps. Such a process is called a "in-cell polymerization process", and in order to commercialize such a process, a polymer electrolyte formed by polymerization satisfies basic characteristics such as excellent ion conducting properties and electrochemical stability, and also includes an electrolyte solution containing a monomer or a prepolymer. It should satisfy the property that the viscosity should be low so as to be easily injected into this battery.

리튬 이차 전지는 전극 조립체를 밀봉하는 외장 용기로서 원통형 케이스 또는 각형 케이스를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 최근에는 파우치를 사용하는 방법이 각광받고 있다. 그 이유는 파우치를 사용하면, 단위중량 및 체적당 에너지밀도가 보다 높아지고 전지의 박형화 및 경량화가 가능해질 뿐만 아니라 외장 용기의 재료비가 적게 들기 때문이다.The lithium secondary battery generally uses a cylindrical case or a rectangular case as an outer container for sealing the electrode assembly. Recently, however, a method of using a pouch has been in the spotlight. This is because the use of the pouch not only increases the energy density per unit weight and volume, makes the battery thinner and lighter, but also lowers the material cost of the outer container.

종래의 리튬 이차 전지는 충전과 방전을 반복함에 따라 전지내의 부반응에 의해 애노드와 캐소드가 부푸는 현상이 발생하여 전지의 두께가 증가될 수 있다. 이에 따라 애노드와 세퍼레이터간, 캐소드와 세퍼레이터간, 및 애노드와 캐소드의 집전체와 전극 활물질층간 밀착력이 약화되어 틈이 생겨 계면 저항이 증가하는 현상이 발생될 수 있다.In a conventional lithium secondary battery, anode and cathode swell due to side reactions in a battery as charging and discharging are repeated, thereby increasing the thickness of the battery. As a result, adhesion between the anode and the separator, between the cathode and the separator, and between the current collector of the anode and the cathode and the electrode active material layer may be weakened, resulting in a gap, thereby increasing the interface resistance.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 애노드, 캐소드 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체내의 부착력이 강화되고, 계면 저항의 증가를 막을 수 있는 성능이 향상된 이차 전지를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the adhesion in the electrode assembly consisting of the anode, the cathode and the separator, the performance that can prevent the increase of the interface resistance is improved It is to provide a secondary battery.

도 1은 전극 조립체가 권취형이며 외장 용기로서 파우치를 사용하는 본 발명인 이차 전지의 일 실시예를 도시한 분리사시도1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a secondary battery according to the present invention in which the electrode assembly is a wound type and uses a pouch as an outer container.

도 2는 전극 조립체가 적층형이며 외장 용기로서 파우치를 사용하는 본 발명인 이차 전지의 일 실시예를 도시한 분리사시도Figure 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of a secondary battery according to the present invention in which the electrode assembly is stacked and uses a pouch as an outer container.

도 3은 본 발명인 이차 전지 내에 설치되는 전극 조립체의 일 실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도3 is a partial cross-sectional view schematically showing an embodiment of an electrode assembly installed in the secondary battery of the present invention.

도 4는 본 발명인 이차 전지 내에 설치되는 전극 조립체의 다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도Figure 4 is a partial cross-sectional view schematically showing another embodiment of the electrode assembly installed in the secondary battery of the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10,21...전극 조립체 11,22...파우치10,21 ... electrode assembly 11,22 ... pouch

16,17,25,26... 전극 단자 31,41...캐소드16,17,25,26 ... electrode terminals 31,41 ... cathode

34,44...애노드 37,47...세퍼레이터34,44 ... Anode 37,47 ... Separator

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 외장 용기와, 상기 외장 용기 내부에 주입되는 고분자 전해질과, 상기 외장 용기 내에 설치되는 것으로, 상기 고분자 전해질이 중심부까지 투입될 수 있도록 제 1 관통공이 형성된 애노드 및 캐소드와, 상기 애노드와 캐소드 사이에 개지되며 제 2 관통공이 형성된 세퍼레이터를 포함하며, 상기 제 1 관통공 및 제 2 관통공은 동일한 축상에 위치하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides an outer container, a polymer electrolyte injected into the outer container, and installed in the outer container so that the first through hole may be introduced to the center of the outer container. And a separator formed between the anode and the cathode and a second through hole formed between the anode and the cathode, wherein the first through hole and the second through hole are positioned on the same axis.

본 발명은 상기 적층된 애노드, 세퍼레이터 및 캐소드가 롤상으로 감기거나, 상기 적층 위에 세퍼레이터, 애노드, 세퍼레이터, 캐소드 순으로 부가 적층되어 상기 외장 용기 내에 설치되는 것을 일 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the laminated anode, the separator and the cathode is wound in a roll, or the separator, the anode, the separator, and the cathode are additionally laminated on the stack and installed in the outer container.

본 발명은 상기 애노드와 캐소드가 익스팬디드 메탈(expanded metal), 펀치드 메탈(punched metal) 또는 포일(foil)로 이루어진 집전체와, 상기 집전체의 표면에 코팅된 활물질을 포함하여 구성된 것을 일 특징으로 한다.The present invention is that the anode and the cathode is configured to include a current collector consisting of expanded metal (punched metal), punched metal (punched metal) or foil (foil), and an active material coated on the surface of the current collector It features.

본 발명은 상기 고분자 전해질이 비닐리덴플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 공중합체인 프리폴리머와 리튬염을 포함하는 유기 용매로 이루어진 조성물을 열중합하여 형성된 것을 일 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the polymer electrolyte is formed by thermally polymerizing a composition consisting of an organic solvent comprising a prepolymer and a lithium salt which is a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene.

본 발명은 상기 고분자 전해질이 불소계 모노머, 에테르계 모노머, 아크릴레이트계 모노머 및 이들의 프리폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 리튬염을 포함하는 유기 용매에 부가하여 혼합한 조성물의 열중합으로부터 형성된 것을 일 특징으로 한다.The present invention is that the polymer electrolyte is formed from the thermal polymerization of a composition in which any one selected from the group consisting of fluorinated monomers, ether monomers, acrylate monomers and prepolymers thereof is added to an organic solvent containing a lithium salt and mixed. It features one.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 이차 전지를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 전극 조립체가 권취형이며 외장 용기로서 파우치를 사용하는 본 발명인 이차 전지의 일 실시예를 도시한 분리사시도이다.1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a secondary battery of the present invention in which the electrode assembly is a wound type and uses a pouch as an outer container.

도 1의 이차 전지는 리튬 이차 전지로서 캐소드(11), 애노드(12) 및 세퍼레이터(13)를 포함하는 전극 조립체(10)와, 이 전극 조립체(10)를 감싸서 밀봉하는 파우치(11) 및 파우치(11)의 내부 공간에 채워지는 주입되는 고분자 전해질(미도시)을 구비하여 이루어진다. 상기 전극 조립체(10)는 캐소드(11)와 애노드(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 삽입하고 이를 롤상으로 감아서 형성한 것으로 상기 고분자 전해질(미도시)이 상기 전극 조립체(10)의 중심부까지 용이하게 투입될 수 있도록 관통공(18)이 형성되어 있다. 그리고 상기 전극 조립체(10)와 외부간의 전기적 통로 역할을 하는 캐소드탭(14) 및 애노드탭(15)은 캐소드(11) 및 애노드(12)로부터인출되어 전극 단자(16,17)를 형성한다.The secondary battery of FIG. 1 is an electrode assembly 10 including a cathode 11, an anode 12, and a separator 13 as a lithium secondary battery, a pouch 11 and a pouch that wrap and seal the electrode assembly 10. And a polymer electrolyte (not shown) to be filled in the internal space of (11). The electrode assembly 10 is formed by inserting the separator 13 between the cathode 11 and the anode 12 and winding the separator 13 in a roll shape to the center of the electrode assembly 10. The through hole 18 is formed to be easily injected. The cathode tab 14 and the anode tab 15, which serve as an electrical path between the electrode assembly 10 and the outside, are drawn out of the cathode 11 and the anode 12 to form electrode terminals 16 and 17.

도 2는 전극 조립체가 적층형이며 외장 용기로서 파우치를 사용하는 본 발명인 이차 전지의 일 실시예를 도시한 분리사시도이다.Figure 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of a secondary battery of the present invention in which the electrode assembly is stacked and uses a pouch as an outer container.

도 2의 이차 전지도 또한 리튬 이차 전지로서 캐소드, 애노드 및 세퍼레이터를 교대로 적층하여 형성한 전극 조립체(21)와, 상기 전극 조립체(21)를 감싸서 밀봉하는 파우치(22) 및 파우치(22)의 내부 공간에 채워지는 고분자 전해질(미도시)을 구비하여 이루어진다. 상기 전극 조립체(21)는 상기 고분자 전해질(미도시)이 상기 전극 조립체(21)의 중심부까지 용이하게 투입될 수 있도록 관통공(27)이 형성되어 있다.그리고 상기 전극 조립체(21)에서 형성된 전류를 외부로 유도하기 위한 전기적 통로 역할을 하는 전극 단자(또는 리드선)(25,26)는 캐소드 및 애노드에 마련된 캐소드탭 및 애노드탭(23,24)에 연결되며 파우치(22) 밖으로 소정 길이 노출되도록 위치한다.The secondary battery of FIG. 2 is also a lithium secondary battery of an electrode assembly 21 formed by alternately stacking a cathode, an anode, and a separator, and a pouch 22 and a pouch 22 that wrap and seal the electrode assembly 21. It comprises a polymer electrolyte (not shown) to be filled in the inner space. The electrode assembly 21 has a through hole 27 so that the polymer electrolyte (not shown) can be easily introduced to the center of the electrode assembly 21. A current formed in the electrode assembly 21 is formed. The electrode terminals (or lead wires) 25 and 26, which serve as electrical passages for guiding the outside thereof, are connected to the cathode tabs and the anode tabs 23 and 24 provided on the cathode and the anode and exposed to a predetermined length out of the pouch 22. Located.

도 1 또는 도 2의 리튬 이차 전지의 경우, 전극 단자(16,17) 및 (25,26)의 일부분만을 노출시킨 채 파우치(11, 22) 내에 전극 조립체(10, 21)를 넣고 고분자 전해질의 조성물을 주입한 후 상부 파우치의 가장자리 부분과 하부 파우치의 가장자리 부분의 열접착성 물질끼리 접착시켜 밀봉하고 상술한 전지 내 중합 공정으로 겔 상태의 고분자 전해질을 형성함으로써 전지를 완성한다.In the case of the lithium secondary battery of FIG. 1 or 2, the electrode assemblies 10 and 21 are placed in the pouches 11 and 22 while only part of the electrode terminals 16 and 17 and 25 and 26 are exposed. After injecting the composition, the heat-adhesive material between the edge portion of the upper pouch and the edge portion of the lower pouch is adhered and sealed to form a polymer electrolyte in a gel state by the above-described in-cell polymerization process.

도 3은 본 발명인 이차 전지의 전극 조립체 부분의 일 실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도로서 도 1 또는 도 2의 전극 조립체(10,21)의 단면의 일 부분에 대응하는 것이다.3 is a partial cross-sectional view schematically showing an embodiment of an electrode assembly portion of the secondary battery of the present invention, which corresponds to a portion of a cross section of the electrode assembly 10 or 21 of FIG. 1 or 2.

도면을 참조하면, 캐소드(31), 애노드(34) 및 세퍼레이터(37)로 구성된 전극 조립체는 도1 또는 도 2의 파우치(11,22) 내에 내장되며 상기 파우치(11,22)와 전극 조립체 사이의 공간에는 고분자 전해질(미도시)이 채워져 있다. 상기 고분자 전해질은 고분자 매트릭스와 리튬염을 함유한 유기 용매를 조성물로 하여 파우치 내에서 열중합하는 전지 내 중합 공정에 의해 형성된다. 상기 고분자 매트릭스는 비닐리덴플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 공중합체인 프리폴리머로 이루어질 수 있다. 또한 상기 고분자 매트릭스는 불소계 모노머, 에테르계 모노머, 아크릴레이트계 모노머 및 이들의 프리폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 리튬염 및 유기 용매는 본 발명에 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 것이라면 특별한 제한없이 사용 가능하나, 상기 리튬염으로는 과염소산 리튬(LiClO4), 사불화붕산 리튬(LiBF4), 육불화인산 리튬(LiPF6), 삼불화메탄술폰산 리튬(LiCF3SO3) 및 리튬 비스트리플루오로메탄술포닐아미드(LiN(CF3SO2)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 유기 용매로는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 테트라하이드로 퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 디에톡시에탄, 메틸포르메이트, 에틸포르메이트 및 γ-부티로락톤 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 조성물을 전극 조립체가 내장된 파우치에 주입하고, 파우치를 밀봉한 후 소정 온도로 조절된 오븐에서 소정 시간 방치하면 상기 고분자 매트릭스가 열중합하여 겔 상태의 고분자 전해질이 형성된다.Referring to the drawings, an electrode assembly consisting of a cathode 31, an anode 34 and a separator 37 is embedded in the pouches 11 and 22 of FIG. 1 or 2 and between the pouches 11 and 22 and the electrode assembly. The space is filled with a polymer electrolyte (not shown). The polymer electrolyte is formed by an in-cell polymerization step of thermally polymerizing in a pouch using an organic solvent containing a polymer matrix and a lithium salt as a composition. The polymer matrix may be made of a prepolymer which is a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene. In addition, the polymer matrix may be made of any one selected from the group consisting of fluorine monomers, ether monomers, acrylate monomers, and prepolymers thereof. The lithium salt and the organic solvent may be used without particular limitation as long as it is widely known in the art, but the lithium salt may include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and lithium hexafluorophosphate ( LiPF 6 ), lithium trimethane sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) and lithium bistrifluoromethanesulfonylamide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ) are preferably one or more selected from the group consisting of: Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, methylethyl carbonate, diethyl carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, diethoxyethane, methylformate, ethylformate and γ-butyrolactone It is preferably at least one selected from the group consisting of. The composition is injected into a pouch in which the electrode assembly is embedded, the pouch is sealed, and then left in an oven controlled at a predetermined temperature for a predetermined time to thermally polymerize the polymer matrix to form a polymer electrolyte in a gel state.

캐소드(31)와 애노드(34)는 각각 집전체(32,35)와 이에 직접 코팅되거나 별도의 지지체에서 코팅 및 건조된 후 이 지지체로부터 박리하여 얻어지는 필름을 집전체(32,35) 상에 라미네이팅하여 형성되는 전극 활물질층(33,36)으로 이루어진다. 캐소드(31)의 집전체(32)로는 알루미늄으로 이루어진 익스팬디드(expanded) 메탈, 펀치드(punched) 메탈, 또는 호일(foil)이 사용되고, 애노드(34)의 집전체(35)로는 구리로 된 익스팬디드(expanded) 메탈, 펀치드(punched) 메탈, 또는 호일(foil)이 사용된다. 상기 전극 활물질층(33,36)은 전극 활물질, 결합제, 도전제 및 용매를 포함하여 이루어지며, 캐소드(31)의 전극 활물질로는 LiCoO2 등의 리튬 복합 산화물이, 애노드(34)의 전극 활물질로는 카본, 그래파이트 등이 사용된다. 또한 도전제로는 카본 블랙 등이 사용되고, 결합제로는 폴리비닐알콜, 메틸 셀룰로오즈, 카르복시메틸 셀룰로오즈, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리비닐리덴플루오라이드 등과 같은 불소계 폴리머 중에서 선택된 하나 이상이 사용되며, 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤 또는 그 혼합물이 사용된다.The cathode 31 and the anode 34 are respectively coated on the current collectors 32 and 35 and the films obtained by being directly coated or dried on a separate support and then peeled from the support, onto the current collectors 32 and 35. And the electrode active material layers 33 and 36 formed. As the current collector 32 of the cathode 31, an expanded metal, a punched metal, or a foil made of aluminum is used, and the current collector 35 of the anode 34 is made of copper. Expanded metal, punched metal, or foil is used. The electrode active material layers 33 and 36 include an electrode active material, a binder, a conductive agent, and a solvent. As the electrode active material of the cathode 31, a lithium composite oxide such as LiCoO 2 is used as the electrode active material of the anode 34. Carbon, graphite, etc. are used. In addition, carbon black is used as the conductive agent, and at least one selected from fluorine-based polymers such as polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyethylene glycol and polyvinylidene fluoride is used as the binder, and N-methyl is used as the solvent. 2-pyrrolidone, acetone or mixtures thereof are used.

집전체(32,35)에 전극 활물질층(33,36)이 상하로 적층되어 형성된 캐소드(31) 및 애노드(34)에 펀치를 사용하여 관통공(38a,38b)을 형성한다. 도면에 의하면 상기 관통공(38a,38b)이 캐소드(31) 및 애노드(34)에 모두 형성되어 있으나 둘 중의 하나에만 형성되는 것도 가능하다. 상기 관통공(38a,38b)이 형성된 캐소드(31) 및 애노드(34) 사이에 세퍼레이터(37)가 위치하도록 적층하여 단위 전극 조립체(30)를 만든다. 상기 세퍼레이터(37)는 특별히 제한되지 않으나 폴리에틸렌 세퍼레이터 등을 사용하는 경우 롤상으로 감기가 용이하여 바람직하다.The through holes 38a and 38b are formed by punching the cathode 31 and the anode 34 formed by stacking the electrode active material layers 33 and 36 on the current collectors 32 and 35. According to the drawings, the through holes 38a and 38b are formed in both the cathode 31 and the anode 34, but may be formed in only one of them. The unit electrode assembly 30 is formed by stacking the separator 37 between the cathode 31 and the anode 34 on which the through holes 38a and 38b are formed. The separator 37 is not particularly limited, but in the case of using a polyethylene separator or the like, the separator 37 is preferably wound in a roll shape.

상기 단위 전극 조립체(30)는 좌우로 동일하게 연장되는 것을 도면상에 생략하여 나타낸 것이다. 도 1과 같은 권취형의 경우 상기 단위 전극 조립체(30)를 롤상으로 감아서 파우치에 넣어 전지를 제작하며, 도 2와 같은 적층형의 경우 상기 단위 조립체(30)에 세퍼레이터(37)와 전극(31,34)을 교대로 부가하여 적층하고 파우치에 넣어 전지를 제작한다.The unit electrode assembly 30 is shown to omit on the drawing the same extending from side to side. In the case of the winding type as shown in FIG. 1, the unit electrode assembly 30 is rolled up into a pouch to manufacture a battery. In the case of the stacked type as illustrated in FIG. 2, the separator 37 and the electrode 31 are formed in the unit assembly 30. 34) are alternately added, stacked, and placed in a pouch to fabricate a battery.

상기한 단위 전극 조립체(30)로 전지를 구성하는 경우 열중합에 의해 형성된 겔 상태의 고분자 전해질이 관통공(38a,38b) 사이로 침투하므로 단위 전극 조립체(30)가 견고하게 조여질 수 있다. 도면상에는 캐소드(31)의 관통공(38a)과 애노드(34)의 관통공(38b)이 동일 수직선상에 대응되게 형성되어 있으나 동일 선상에 형성되지 않은 경우도 본 발명에 속하며 동일한 작용을 나타냄을 알 수 있을 것이다.When the battery is configured with the unit electrode assembly 30, the polymer electrolyte in a gel state formed by thermal polymerization penetrates between the through holes 38a and 38b, so that the unit electrode assembly 30 may be firmly tightened. In the drawing, the through hole 38a of the cathode 31 and the through hole 38b of the anode 34 are formed to correspond to the same vertical line, but they are not formed on the same line. You will know.

도 4는 본 발명인 이차 전지의 전극 조립체 부분의 다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 부분 단면도로서 이도 또한 도 1 또는 도 2의 전극 조립체(10,21)의 단면의 일 부분에 대응하는 것이다.4 is a partial cross-sectional view schematically showing another embodiment of the electrode assembly portion of the secondary battery of the present invention, which also corresponds to a portion of the cross section of the electrode assembly 10, 21 of FIG.

도면을 참조하면, 도 4의 실시예는 도 3에서 보인 바와 같은 구성 요소로 이루어져 있으나 캐소드(41), 애노드(44) 및 세퍼레이터(47)에 각각 형성된 관통공(48a,48b,48c)이 동일한 수직축상에 위치하여 상기 캐소드(41), 애노드(44) 및 세퍼레이터(47)가 차례로 적층되었을 때 단위 전극 조립체(40) 자체로서도 통공이 형성된다는 데 구성의 특징이 있다. 상기한 통공은 캐소드(41), 애노드(44) 및 세퍼레이터(47)를 적층한 후 펀칭으로 한 번에 형성하는 경우 펀칭한 통공의 테두리에 노치(notch)가 형성되어 쇼트(short)가 발생할 가능성이 커지므로, 각각 별도로 관통공을 형성한 후 위치정렬하여 적층하는 것이 바람직하다. 상기한 단위 전극 조립체(40)로 전지를 구성하는 경우 열중합에 의해 형성된 겔 상태의 고분자 전해질이 통공을 통하여 서로 연결될 수 있어 단위 전극 조립체(40)가 더욱 견고하게 조여질 수 있다.Referring to the drawings, the embodiment of FIG. 4 is composed of the components as shown in FIG. 3, but the through holes 48a, 48b, and 48c formed in the cathode 41, the anode 44, and the separator 47, respectively, are the same. When the cathode 41, the anode 44, and the separator 47 are sequentially stacked on the vertical axis, the unit electrode assembly 40 itself also has a hole. When the above holes are formed at once by stacking the cathode 41, the anode 44, and the separator 47, a notch is formed at the edge of the punched hole, and a short may occur. Since it becomes large, it is preferable to form a through hole separately, and to arrange by lamination | stacking. When the battery is configured with the unit electrode assembly 40, the polymer electrolyte in a gel state formed by thermal polymerization may be connected to each other through the through hole, and thus the unit electrode assembly 40 may be more firmly tightened.

상기한 실시예는 리튬 이차 전지를 중심으로 언급되었으나 고분자 전해질이 사용되는 모든 이차 전지에서 본 발명이 적용될 수 있음을 알 것이다.Although the above embodiment has been mentioned based on the lithium secondary battery, it will be appreciated that the present invention can be applied to all secondary batteries in which a polymer electrolyte is used.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이차 전지는 다음과 같은 효과를 같는다.As described above, the secondary battery according to the present invention has the following effects.

첫째, 관통공에 충진된 겔 상태의 고분자 전해질로 인해 캐소드와 애노드의 집전체와 전극 활물질층이 견고하게 조여지므로 부착력이 강화된다.First, due to the gel polymer electrolyte filled in the through-holes, the current collector of the cathode and the anode and the electrode active material layer are tightly tightened, thereby enhancing adhesion.

둘째, 전지의 충방전 반복에 따른 부반응으로 인해 캐소드와 애노드의 부피가 팽창한다 하더라도 관통공의 직경이 줄어드는 방식으로 보상될 수 있어 전지의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.Second, even if the volume of the cathode and the anode is expanded due to side reactions due to the repeated charging and discharging of the battery can be compensated in a way that the diameter of the through hole is reduced to prevent the increase in the thickness of the battery.

셋째, 상기와 같이 전지의 반복 사용에 불구하고 전극 조립체내의 각 층간에 견고한 밀착이 유지됨으로써 계면 저항의 증가를 방지할 수 있다.Third, despite the repeated use of the battery as described above, it is possible to prevent the increase of the interfacial resistance by maintaining a strong contact between the layers in the electrode assembly.

넷째, 캐소드와 애노드 형성 과정에서 그 평면상에 관통공이 형성되므로 표면적이 증가되어 건조시간을 단축할 수 있다.Fourth, since the through-hole is formed on the plane during the formation of the cathode and the anode, the surface area is increased to shorten the drying time.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (7)

외장 용기와,With an outer container, 상기 외장 용기 내부에 주입되는 겔 상태의 고분자 전해질과,A gel polymer electrolyte injected into the outer container; 상기 외장 용기 내에 설치되는 것으로, 상기 고분자 전해질이 중심부까지 투입될 수 있도록 제 1 관통공이 형성된 애노드 및 캐소드와,An anode and a cathode installed in the outer container, the first through-holes of which are formed so that the polymer electrolyte can be injected to the center; 상기 애노드와 캐소드 사이에 개지되며 제 2 관통공이 형성된 세퍼레이터를 포함하며,A separator interposed between the anode and the cathode and having a second through hole formed therein; 상기 제 1 관통공 및 제 2 관통공은 동일한 축상에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.And the first through hole and the second through hole are positioned on the same axis. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적층된 애노드, 세퍼레이터 및 캐소드는 롤상으로 감기거나, 상기 적층 위에 세퍼레이터, 애노드, 세퍼레이터, 캐소드 순으로 부가 적층되어 상기 외장 용기 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The laminated anode, separator, and cathode may be wound in a roll, or may be additionally stacked in the order of separator, anode, separator, and cathode on the stack and installed in the outer container. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 애노드와 캐소드는 익스팬디드 메탈(expanded metal), 펀치드 메탈(punched metal) 또는 포일(foil)로 이루어진 집전체와, 상기 집전체의 표면에 코팅된 활물질을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.The anode and the cathode are secondary, characterized in that comprises a current collector made of expanded metal, punched metal (foil) or foil and an active material coated on the surface of the current collector battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자 전해질은 비닐리덴플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌의 공중합체인 프리폴리머와 리튬염을 포함하는 유기 용매로 이루어진 조성물을 열중합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The polymer electrolyte is a secondary battery, characterized in that formed by thermal polymerization of a composition consisting of an organic solvent comprising a prepolymer and a lithium salt which is a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자 전해질은 불소계 모노머, 에테르계 모노머, 아크릴레이트계 모노머 및 이들의 프리폴리머로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 리튬염을 포함하는 유기 용매에 부가하여 혼합한 조성물의 열중합으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지The polymer electrolyte is formed from thermal polymerization of a composition in which any one selected from the group consisting of fluorinated monomers, ether monomers, acrylate monomers, and prepolymers thereof is added to an organic solvent containing a lithium salt and mixed. Rechargeable battery
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