KR100502446B1 - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬 이온 2차 전지에 관한 것으로, 비딩부를 제거하여 전극 조립체의 높이를 높임으로써, 전지 용량을 극대화시킬 수 있도록, 양극 전극판, 음극 전극판 및 분리막이 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면이 형성되고, 상기 원통형 측면의 하부에는 하면이 형성되며, 상부에는 개구가 형성된 동시에, 상기 원통형 측면의 내측 상부에 상기 전극 조립체가 상부로 이탈하지 않도록 일정길이의 돌기부가 형성된 원통형 캔과, 상기 원통형 캔의 돌기부 상부에 결합된 캡 조립체와, 상기 원통형 캔에 주입된 전해액을 포함하여 이루어진 리튬 이온 2차 전지를 특징으로 하여, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA 등의 전원 용도로 사용됨.The present invention relates to a lithium ion secondary battery, and by removing the bead to increase the height of the electrode assembly, to maximize the battery capacity, the electrode assembly formed by winding the cathode electrode plate, cathode electrode plate and separator a plurality of times; A cylindrical side surface having a predetermined space is formed to couple the electrode assembly, a lower surface is formed at a lower portion of the cylindrical side surface, and an opening is formed at an upper portion thereof, and at the same time, the electrode assembly is not separated from the upper portion of the cylindrical side surface. Laptops, mobile phones, characterized in that the cylindrical can formed with a predetermined length of the projection, the cap assembly coupled to the upper portion of the cylindrical can, and a lithium ion secondary battery comprising an electrolyte injected into the cylindrical can, Used for power supply such as PDA.
Description
본 발명은 리튬 이온 2차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 비딩부(beading portion)를 제거하여 전극 조립체의 높이를 높임으로써, 전지 용량을 극대화시킬 수 있는 리튬 이온 2차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery, and more particularly, to a lithium ion secondary battery capable of maximizing battery capacity by removing a beading portion and increasing the height of an electrode assembly.
일반적으로 리튬 이온 2차 전지는 그 외형에 따라 원통형, 각형 및 파우치(pouch) 형태로 분류된다. 이중에서 위의 원통형 리튬 이온 2차 전지는 양극 활물질이 부착된 양극 전극판, 음극 활물질이 부착된 음극 전극판 및 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 분리막이 원통 형태로 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되는 원통형 캔과, 상기 캔을 막아 상기 전극 조립체의 이탈을 억제하는 캡 조립체와, 상기 캔 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다.In general, lithium ion secondary batteries are classified into cylindrical, rectangular and pouch types according to their appearance. Above, the cylindrical lithium ion secondary battery is located between the positive electrode plate with the positive electrode active material, the negative electrode plate with the negative electrode active material and between the positive electrode plate and the negative electrode plate to prevent the short and to move the lithium ions only. An electrode assembly in which a separator is wound in a cylindrical shape, a cylindrical can to which the electrode assembly is coupled, a cap assembly that blocks the can to prevent the electrode assembly from being separated, and is injected into the can to prevent movement of lithium ions. It consists of electrolyte solution etc. which enable it.
이러한 리튬 이온 2차 전지는 양극 활물질이 부착된 양극 전극판, 음극 활물질이 부착된 음극 전극판 및 분리막을 적층한 후, 이를 원통 형태로 권취하여 전극 조립체를 제조한다. 이어서, 위의 전극 조립체를 원통형의 캔에 넣은 후 상기 전극 조립체가 이탈되지 않도록 위의 전극 조립체 상부인 캔의 소정 영역을 비딩(beading)하고, 이어서 전해액을 주입한다. 이어서 캔의 상부에 캡 조립체를 조립한 후, 마지막으로, 위의 캔 상단을 크리핑(criping)함으로써, 상기 캡 조립체가 원통형 캔에 강하게 결합 및 고정되도록 하여 리튬 이온 2차 전지를 완성한다.The lithium ion secondary battery stacks a positive electrode plate with a positive electrode active material, a negative electrode plate with a negative electrode active material, and a separator, and then winds them up in a cylindrical shape to manufacture an electrode assembly. Subsequently, the electrode assembly is placed in a cylindrical can, and then a predetermined region of the can, which is the upper portion of the electrode assembly, is beaded so that the electrode assembly is not separated, and then electrolyte is injected. The cap assembly is then assembled on top of the can, and finally, by crimping the top of the can above, the cap assembly is tightly coupled and secured to the cylindrical can to complete the lithium ion secondary battery.
한편, 이러한 리튬 이온 2차 전지는 전극 조립체의 면적 또는 높이와 전지 용량이 비례 관계에 있다. 즉, 상기 전극 조립체의 면적 또는 높이가 크면 클수록 전지 용량이 증가하고, 상기 전극 조립체의 면적 또는 높이가 작으면 작을수록 전지 용량이 감소한다.On the other hand, such a lithium ion secondary battery has a proportional relationship with the area or height of the electrode assembly and the battery capacity. That is, the larger the area or height of the electrode assembly, the larger the battery capacity. The smaller the area or height of the electrode assembly, the smaller the battery capacity.
그러나, 종래의 원통형 리튬 이온 2차 전지는 캔의 상부 부근에 비딩부가 형성되어 있음으로써, 전극 조립체의 높이가 상기 비딩부의 높이 이하로 제한되는 단점이 있다. 즉, 상기 비딩부가 전지 용량을 저하시키는 영역으로 작용하고 있다.However, the conventional cylindrical lithium ion secondary battery has a disadvantage in that the bead portion is formed near the upper portion of the can, so that the height of the electrode assembly is limited to the height of the bead portion or less. In other words, the bead portion acts as a region to lower the battery capacity.
또한, 제조 공정중 반듯이 비딩부를 형성해야 함으로써, 추가적인 장비 및 인력이 필요하고, 이로 인해 공정이 복잡해짐은 물론 제조 비용도 증가하는 문제가 있다.In addition, since the beading part must be formed during the manufacturing process, additional equipment and manpower are required, which causes a complicated process and an increase in manufacturing cost.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 비딩부를 제거하여 전극 조립체의 높이를 높임으로써, 전지 용량을 극대화시킬 수 있는 리튬 이온 2차 전지를 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above conventional problems, an object of the present invention is to increase the height of the electrode assembly by removing the bead portion, to provide a lithium ion secondary battery that can maximize the battery capacity It is.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 리튬 이온 2차 전지는 양극 전극판, 음극 전극판 및 분리막이 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면이 형성되고, 상기 원통형 측면의 하부에는 하면이 형성되며, 상부에는 개구가 형성된 동시에, 상기 원통형 측면의 내측 상부에 상기 전극 조립체가 상부로 이탈하지 않도록 일정길이의 돌기부가 형성된 원통형 캔과, 상기 원통형 캔의 돌기부 상부에 결합된 캡 조립체와, 상기 원통형 캔에 주입된 전해액을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a lithium ion secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly formed by winding a plurality of positive electrode plates, negative electrode plates, and separators a plurality of times, and a cylindrical side surface having a predetermined space to couple the electrode assemblies to each other. A lower surface is formed at a lower portion of the cylindrical side surface, an opening is formed at an upper portion of the cylindrical side, and a cylindrical can having a protrusion having a predetermined length so that the electrode assembly is not separated from the upper portion of the inner side of the cylindrical side surface; And a cap assembly coupled to the upper portion of the protrusion and an electrolyte injected into the cylindrical can.
여기서, 상기 원통형 캔의 내측에 형성된 돌기부는 상기 전극 조립체의 상부와 접촉되어 상기 전극 조립체가 유동하지 않도록 상부로 일정 각도를 갖는 경사면이 형성되고, 상기 경사면의 상부에는 상기 캡 조립체의 둘레 하면이 대략 수평하게 안착되도록 상기 원통형 캔의 원통형 측면과 대략 직각을 갖는 수평면이 형성될 수 있다.Here, the protrusion formed on the inner side of the cylindrical can is in contact with the upper portion of the electrode assembly is formed with an inclined surface having a predetermined angle so that the electrode assembly does not flow, the upper surface of the inclined surface of the cap assembly is approximately A horizontal plane may be formed that is substantially perpendicular to the cylindrical side of the cylindrical can to be seated horizontally.
또한, 상기 원통형 캔의 내측에 형성된 돌기부는 상기 전극 조립체의 상부와 접촉되어 상기 전극 조립체가 유동하지 않도록 상부로 일정 곡률을 갖는 하부 곡면이 형성되고, 상기 하부 곡면의 상부에는 상기 캡 조립체의 둘레 하면이 접촉되며 일정 곡률을 갖는 상부 곡면이 형성될 수 있다.In addition, the protrusion formed on the inner side of the cylindrical can is formed in contact with the upper portion of the electrode assembly has a lower curved surface with a certain curvature upwards so that the electrode assembly does not flow, the upper surface of the lower curved surface of the cap assembly The upper curved surface which is in contact and has a predetermined curvature can be formed.
또한, 상기 캡 조립체는 상기 양극 리드가 용접되는 도전성 안전 벤트와, 상기 도전성 안전 벤트 상부에 전기적 및 기계적으로 연결된 인쇄회로기판(PCB)과, 상기 인쇄회로기판 상부에 전기적 및 기계적으로 연결된 양성 온도 소자(PTC)와, 상기 양성 온도 소자의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결된 양극캡과, 상기 안전 벤트, 인쇄회로기판, 양성 온도 소자 및 양극캡의 측부 둘레를 감싸는 형태를 하며 상기 원통형 캔과 전기적으로 절연된 절연 가스켓으로 이루어질 수 있다.The cap assembly may further include a conductive safety vent to which the anode lead is welded, a printed circuit board (PCB) electrically and mechanically connected to the conductive safety vent, and a positive temperature device electrically and mechanically connected to the upper portion of the printed circuit board. (PTC), an anode cap electrically and mechanically connected to the upper portion of the positive temperature element, and a shape surrounding the sides of the safety vent, the printed circuit board, the positive temperature element and the anode cap, and electrically insulating the cylindrical can. Can be made of insulating gaskets.
또한, 상기 절연 가스켓은 상기 안전 벤트, 인쇄회로기판, 양성 온도 소자 및 양극캡의 둘레와 접촉되는 제1영역과, 상기 제1영역의 하부로 연장되어 상기 안전벤트의 하면 일부 및 돌기부 사이에 밀착되는 제2영역과, 상기 양극캡의 상면 일부와 접촉되는 제3영역으로 이루어질 수 있다.In addition, the insulating gasket may extend between the first region in contact with the circumference of the safety vent, the printed circuit board, the positive temperature element, and the positive electrode cap, and extends below the first region to closely contact a portion of the lower surface of the safety vent and the protrusion. And a third region in contact with a portion of the upper surface of the anode cap.
또한, 상기 원통형 캔은 상부에 상기 캡 조립체의 절연 가스켓을 하부 방향으로 압박하도록 안쪽으로 휘어진 크리핑부가 더 형성될 수 있다.In addition, the cylindrical can may be further formed with a creeping portion bent inward to press the insulating gasket of the cap assembly in the downward direction.
또한, 상기 원통형 캔의 내측에 형성된 돌기부는 돌출된 길이가 상기 가스켓의 제2영역 길이와 같거나 이하일 수 있다.In addition, the protrusion formed on the inner side of the cylindrical can may have a protruding length equal to or less than the length of the second region of the gasket.
더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 리튬 이온 2차 전지는 양극 전극판, 음극 전극판 및 분리막이 다수회 권취되어 형성된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 내부에 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면이 형성되고, 상기 원통형 측면의 하부에는 하면이 형성되며, 상부에는 개구가 형성된 동시에, 상기 원통형 측면의 내측 상부에 전극 조립체가 외부로 이탈되지 않도록 일정길이의 돌기부가 형성된 각형 캔과, 상기 각형 캔의 상부에 용접되어, 상기 전극 조립체가 외부로 이탈되지 않도록 하는 캡 조립체와, 상기 캔에 주입된 전해액을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, a lithium ion secondary battery according to the present invention has an electrode assembly formed by winding a plurality of positive electrode plates, negative electrode plates, and separators multiple times, and has a predetermined space such that the electrode assembly is coupled therein. A cylindrical side surface is formed, a lower surface is formed at a lower portion of the cylindrical side surface, an opening is formed in the upper portion, and a rectangular can having a predetermined length of protrusions formed on the inner upper portion of the cylindrical side so as not to be separated outward, The cap assembly is welded to an upper portion of the prismatic can to prevent the electrode assembly from escaping to the outside, and an electrolyte solution injected into the can.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 리튬 이온 2차 전지에 의하면, 종래의 비딩부를 제거하고 돌기부를 형성함으로써, 전극 조립체의 면적 또는 높이를 증가시키고, 이에 따라 전지 용량을 현저히 증가시킬 수 있게 된다.According to the lithium ion secondary battery according to the present invention as described above, by removing the conventional bead portion and forming the projection portion, it is possible to increase the area or height of the electrode assembly, thereby significantly increasing the battery capacity.
또한, 종래의 비딩부 형성 공정을 생략하여, 전체적인 전지 공정을 단축시킴과 동시에 전지 제조 비용을 낮출 수 있게 된다.In addition, by omitting the conventional bead portion forming process, the overall battery process can be shortened and the battery manufacturing cost can be lowered.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 의한 리튬 이온 2차 전지(100)의 사시도가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면, 도 1a의 1a-1a선 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1A, a perspective view of a lithium ion secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention is shown, and referring to FIG. 1B, a cross-sectional view taken along the line 1a-1a of FIG. 1A is shown.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 리튬 이온 2차 전지(100)는 전압차를 발생시키는 전극 조립체(110)와, 상기 전극 조립체(110)가 수납되는 대략 원통형 캔(120)과, 상기 원통형 캔(120)의 상부에 조립되어 상기 전극 조립체(110)가 이탈되지 않도록 하는 캡 조립체(130)와, 상기 원통형 캔(120)에 주입되어 전극 조립체(110)간에 이온 이동이 가능하게 하는 전해액(140)으로 이루어져 있다.As shown, the lithium ion secondary battery 100 according to the present invention includes an electrode assembly 110 for generating a voltage difference, an approximately cylindrical can 120 in which the electrode assembly 110 is accommodated, and the cylindrical can ( Cap assembly 130 is assembled on top of the 120 so that the electrode assembly 110 is not separated, and the electrolyte solution 140 is injected into the cylindrical can 120 to enable ion movement between the electrode assembly 110 Consists of
상기 전극 조립체(110)는 양극 활물질(예를 들면 코발트산리튬(LiCoO2))(도시되지 않음)이 부착된 양극 전극판(115), 음극 활물질(예를 들면 흑연)(도시되지 않음)이 부착된 음극 전극판(113) 및 양극 전극판(115)과 음극 전극판(113) 사이에 위치되어 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 분리막(114)으로 이루어져 있으며, 위의 양극 전극판(115), 음극 전극판(113) 및 분리막(114)은 대략 원통 형태로 권취되어 원통형 캔(120)에 수납되어 있다. 여기서, 상기 양극 전극판(115)은 알루미늄(Al) 포일, 상기 음극 전극판(113)은 구리(Cu) 포일, 상기 분리막(114)은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 양극 전극판(115)에는 상부로 일정 길이 돌출된 양극 리드(111)가 용접되어 있고, 상기 음극 전극판(113)에는 하부로 일정 길이 돌출된 음극 리드(117)가 용접되어 있다. 상기 양극 리드(111)는 알루미늄(Al) 재질, 상기 음극 리드(117)는 니켈(Al) 재질일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 더불어, 상기 전극 조립체(110)의 상,하부에는 각각 직접적인 캡 조립체(130) 또는 원통형 캔(120)과의 접촉을 피하기 위해 상,하부 절연 플레이트(112,115)가 부착되어 있다.The electrode assembly 110 may include a cathode electrode plate 115 having a cathode active material (eg, lithium cobalt (LiCoO 2 )) (not shown) and an anode active material (eg, graphite) (not shown). It is composed of a separator 114 which is located between the attached cathode electrode plate 113 and the anode electrode plate 115 and the cathode electrode plate 113 to prevent short (short) and to allow only the movement of lithium ions. The positive electrode plate 115, the negative electrode plate 113, and the separator 114 are wound in a cylindrical shape and housed in a cylindrical can 120. Here, the positive electrode plate 115 may be an aluminum (Al) foil, the negative electrode plate 113 may be a copper (Cu) foil, and the separator 114 may be polyethylene (PE) or polypropylene (PP). It does not limit the above material in the present invention. In addition, the positive electrode lead 111 protruding a predetermined length upward is welded to the positive electrode plate 115, and the negative electrode lead 117 protruding a predetermined length downwardly is welded to the negative electrode plate 113. The anode lead 111 may be made of aluminum (Al), and the cathode lead 117 may be made of nickel (Al), but the present invention is not limited thereto. In addition, upper and lower insulating plates 112 and 115 are attached to upper and lower portions of the electrode assembly 110 to avoid direct contact with the cap assembly 130 or the cylindrical can 120, respectively.
상기 원통형 캔(120)은 상기 원통형 전극 조립체(110)가 결합될 수 있도록 소정 공간을 가지며 일정 직경을 갖는 원통형 측면(121)이 형성되어 있고, 상기 원통형 측면(121)의 하부에는 그 원통형 측면(121)의 공간을 막는 하면(122)이 형성되어 있으며, 상기 원통형 측면(121)의 상부는 개구(開口)되어 있다. 또한, 상기 원통형 측면(121)의 내측 상부 근처에는 상기 조립된 전극 조립체(110)가 상부로 이탈하지 않도록 일정 길이의 돌기부(124)가 내측으로 돌출 형성되어 있다. 물론, 상기 원통형 캔(120)의 하면(122)에서 돌기부(124)까지의 길이와 상기 전극 조립체(110)의 길이는 대략 같거나 또는 상기 전극 조립체(110)의 길이가 약간 작게 되어 있다. 따라서, 종래 기술에서 많은 길이를 차지하던 비딩부가 없어지고, 작은 길이를 차지하는 돌기부(124)가 형성됨으로써, 종래에 비해 높이 또는 면적이 큰 전극 조립체(110)를 수용할 수 있게 되고, 이에 따라 전지 용량이 증가하게 된다. 실제로 상기 비딩부의 제거로 인해 전지 용량이 대략 3~10% 정도 향상된다. 한편, 상기 원통형 캔(120)은 통상 알루미늄(Al), 철(Fe), 합금 또는 이의 등가물로 형성 가능하며, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 더불어, 상기 원통형 캔(120)에는 상기 음극 리드(117)가 직접 용접됨으로써, 원통형 캔(120) 자체가 음극 역할을 한다.The cylindrical can 120 has a cylindrical side 121 having a predetermined diameter and a predetermined diameter so that the cylindrical electrode assembly 110 can be coupled, and the cylindrical side (120) below the cylindrical side 121. The lower surface 122 which blocks the space of 121 is formed, and the upper part of the said cylindrical side surface 121 is opening. In addition, a protruding portion 124 having a predetermined length protrudes inward so that the assembled electrode assembly 110 does not escape upward near the inner upper portion of the cylindrical side surface 121. Of course, the length from the bottom surface 122 of the cylindrical can 120 to the protrusion 124 and the length of the electrode assembly 110 are approximately the same or the length of the electrode assembly 110 is slightly smaller. Therefore, the beading portion that takes up a lot of length in the prior art is eliminated, and the protrusion 124 taking up a small length is formed, so that it is possible to accommodate the electrode assembly 110 having a height or an area larger than that of the prior art, and thus the battery. The capacity will increase. In fact, the battery capacity is improved by about 3 to 10% due to the removal of the bead portion. Meanwhile, the cylindrical can 120 may be formed of aluminum (Al), iron (Fe), an alloy, or an equivalent thereof, but the material is not limited thereto. In addition, since the negative electrode lead 117 is directly welded to the cylindrical can 120, the cylindrical can 120 itself serves as a negative electrode.
상기 캡 조립체(130)는 상기 양극 리드(111)가 용접된 동시에, 과충전 또는 이상 발열시 형태가 반전되는 도전성 안전 벤트(131)와, 상기 도전성 안전 벤트(131) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어, 상기 안전 벤트(131)의 반전시 회로가 끊어지는 인쇄회로기판(132)과, 상기 인쇄회로기판(132) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어, 소정 온도 이상에서 회로가 끊어지는 양성 온도 소자(133)와, 상기 양성 온도 소자(133)의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어, 실제의 전류를 외부로 인가하는 도전성 양극캡(134)과, 상기 안전 벤트(131), 인쇄회로기판(132), 양성 온도 소자(133) 및 양극캡(134)의 측부 둘레를 감싸는 형태를 하며 상기 원통형 캔(120)으로부터 위에 나열한 것들을 절연시키는 절연 가스켓(135)으로 이루어져 있다.The cap assembly 130 is electrically connected to the conductive safety vent 131 and the conductive safety vent 131 and the upper portion of the conductive safety vent 131 and the anode lead 111 is welded at the same time, the shape is reversed when overcharged or overheated A positive temperature element that is electrically and mechanically connected to an upper portion of the printed circuit board 132, the circuit being cut off when the safety vent 131 is inverted, and the circuit is cut off at a predetermined temperature or more; 133, an electrically conductive anode cap 134 electrically and mechanically connected to an upper portion of the positive temperature element 133 to apply an actual current to the outside, the safety vent 131, and a printed circuit board 132. , Wrap around the sides of the positive temperature element 133 and the positive electrode cap 134, and consists of an insulating gasket 135 that insulates those listed above from the cylindrical can 120.
여기서, 상기 절연 가스켓(135)은 상기 안전 벤트(131), 인쇄회로기판(132), 양성 온도 소자(133) 및 양극캡(134)의 둘레와 접촉되는 원통형의 제1영역(135a)과, 상기 제1영역(135a)의 하부로 연장 및 절곡되어 상기 안전 벤트(131) 및 돌기부(124) 사이에 밀착되는 제2영역(135b)과, 상기 제1영역(135a)의 상부로 연장 및 절곡되어 상기 양극캡(134)의 상면 일부와 접촉되는 제3영역(135c)으로 이루어져 있다. 더불어, 상기 원통형 캔(120)은 상부에 상기 캡 조립체(130)의 절연 가스켓(135)을 하부 방향으로 압박하여 외측으로 이탈되지 않도록 안쪽으로 휘어진 크리핑부(123)가 더 형성되어 있다.Here, the insulating gasket 135 may include a cylindrical first region 135a which is in contact with the circumference of the safety vent 131, the printed circuit board 132, the positive temperature element 133, and the positive electrode cap 134. A second region 135b extended and bent to the lower portion of the first region 135a and closely contacted between the safety vent 131 and the protrusion 124, and extended and bent to an upper portion of the first region 135a. And a third region 135c contacting a portion of the upper surface of the anode cap 134. In addition, the cylindrical can 120 is further formed with a creeping portion 123 that is bent inward so that the insulating gasket 135 of the cap assembly 130 is pressed downward in a downward direction.
한편, 상기 전해액(140)은 충방전시 전지 내부의 양극 및 음극에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액(140)은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으며, 여기서 상기 전해액의 종류를 한정하는 것은 아니다.On the other hand, the electrolyte 140 serves as a moving medium of lithium ions generated by the electrochemical reaction at the positive and negative electrodes inside the battery during charge and discharge, which is a non-aqueous organic electrolyte that is a mixture of lithium salts and high purity organic solvents Can be. In addition, the electrolyte 140 may be a polymer using a polymer electrolyte, and the type of the electrolyte is not limited thereto.
도 2a를 참조하면, 도 1b의 1b 영역을 확대한 단면도가 도시되어 있고, 도 2b를 참조하면, 1b 영역의 다른 가능한 형태인 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 2A, there is shown an enlarged cross-sectional view of region 1b of FIG. 1B, and with reference to FIG. 2B, a cross-sectional view of another possible form of region 1B is shown.
먼저 도 2a를 참조하면, 상기 원통형 캔(120)의 내측 상부에 형성된 돌기부(124)는 상기 전극 조립체(110)의 상부(엄밀히 말하면, 상부 절연 플레이트(112))와 접촉되어 상기 전극 조립체(110)가 상,하 방향으로 유동하지 않도록 상부로 일정 각도를 갖는 경사면(124a)이 형성되어 있고, 상기 경사면(124a)의 상부에는 상기 캡 조립체(130)의 둘레 하면이 대략 수평하게 안착되도록 상기 원통형 캔(120)의 원통형 측면(121)과 대략 직각을 갖는 수평면(124b)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 돌기부(124)와 접촉되는 캡 조립체의 하면은 절연 가스켓(135)의 제2영역(135b)이다. 따라서, 상기 절연 가스켓(135)의 제2영역(135b)은 하면이 상기 돌기부(124)의 수평면(124b)과 밀착되고, 제2영역(135b)의 상면은 안전 벤트(131)의 하면에 밀착된다.First, referring to FIG. 2A, the protrusion 124 formed on the inner upper portion of the cylindrical can 120 is in contact with the upper portion of the electrode assembly 110 (in other words, the upper insulation plate 112) and the electrode assembly 110. ) Is formed with an inclined surface 124a having a predetermined angle to the top so as not to flow in the up and down directions, and the cylindrical surface is disposed on the upper portion of the inclined surface 124a so that the circumferential lower surface of the cap assembly 130 is horizontally seated. A horizontal plane 124b is formed that is substantially perpendicular to the cylindrical side 121 of the can 120. Here, the bottom surface of the cap assembly in contact with the protrusion 124 is the second region 135b of the insulating gasket 135. Accordingly, the bottom surface of the second region 135b of the insulating gasket 135 is in close contact with the horizontal surface 124b of the protrusion 124, and the top surface of the second region 135b is in close contact with the bottom surface of the safety vent 131. do.
다음으로, 도 2b를 참조하며, 원통형 캔(120')의 내측 상부에 형성된 돌기부(124')는 전극 조립체의 상부와 접촉되어 상기 전극 조립체가 유동하지 않도록 상부로 일정 곡률을 갖는 하부 곡면(124a')이 형성되고, 상기 하부 곡면(124a')의 상부에는 캡 조립체의 둘레 하면이 접촉되며 일정 곡률을 갖는 상부 곡면(124b')이 형성되어 있다.Next, referring to FIG. 2B, the protrusion 124 ′ formed on the inner upper portion of the cylindrical can 120 ′ is in contact with the upper portion of the electrode assembly and has a lower curved surface 124 a having a predetermined curvature upward so that the electrode assembly does not flow. ') Is formed, and an upper curved surface 124b' having a predetermined curvature is formed on the upper portion of the lower curved surface 124a 'to contact the lower surface of the cap assembly.
여기서, 상기 돌기부(124,124')는 상술한 형태 외에도 다양한 형태로 변경 가능하며, 상기의 형태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Here, the protrusions 124 and 124 'may be changed in various forms in addition to the above-described forms, and the present invention is not limited to the above-described forms.
더불어, 상기 원통형 캔의 내측에 형성된 돌기부(124,124')는 돌출된 길이가 상기 절연 가스켓(135)의 제2영역(135b) 길이와 같거나 이하로 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 돌기부(124,124')가 상기 제2영역(135b)의 길이보다 크게 되면, 통상 상기 전극 조립체(110)의 결합이 어려워지고, 또한, 상기 돌기부(124,124')가 상기 제2영역(135b)의 길이보다 과도하게 작게 되면, 상기 전극 조립체(110) 및 캡 조립체(130)의 지지력이 저하된다.In addition, the protrusions 124 and 124 'formed inside the cylindrical can preferably have a protruding length that is equal to or less than the length of the second region 135b of the insulating gasket 135. That is, when the protrusions 124 and 124 'are larger than the length of the second region 135b, the electrode assembly 110 is difficult to be normally coupled, and the protrusions 124 and 124' are formed in the second region 135b. When excessively smaller than the length of the), the supporting force of the electrode assembly 110 and the cap assembly 130 is lowered.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 리튬 이온 2차 전지(200)의 사시도가 도시되어 있고, 도3b를 참조하면, 도3a의 3a-3a선 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 3A, a perspective view of a lithium ion secondary battery 200 according to another embodiment of the present invention is illustrated, and referring to FIG. 3B, a cross-sectional view taken along line 3a-3a of FIG. 3A is illustrated.
도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 리튬 이온 2차 전지(200)는 전압차를 발생시키는 전극 조립체(210)와, 상기 전극 조립체(210)가 수납되는 대략 직사각 육면체 형태의 각형 캔(220)과, 상기 각형 캔(220)의 상부에 조립되어 상기 전극 조립체(210)가 이탈되지 않도록 하는 캡 조립체(240)와, 상기 각형 캔(220)에 주입되어 전극 조립체(210)간에 이온 이동이 가능하게 하는 전해액(250)으로 이루어져 있다.As shown, the lithium ion secondary battery 200 according to another embodiment of the present invention has an electrode assembly 210 for generating a voltage difference, and a rectangular can in the form of a substantially rectangular parallelepiped in which the electrode assembly 210 is accommodated. 220, a cap assembly 240 assembled on an upper portion of the prismatic can 220 to prevent the electrode assembly 210 from being separated, and an ion transfer between the prismatic can 220 and the electrode assembly 210. It consists of an electrolyte solution 250 to enable this.
상기 전극 조립체(210)는 양극 활물질(예를 들면 코발트산리튬(LiCoO2))(도시되지 않음)이 부착된 양극 전극판(211), 음극 활물질(예를 들면 흑연)(도시되지 않음)이 부착된 음극 전극판(212) 및 양극 전극판(211)과 음극 전극판(212) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 분리막(213), 상기 양극 전극판(211), 음극 전극판(212) 및 분리막(213)의 상부에 위치된 상부 절연 플레이트(217)로 이루어져 있다.The electrode assembly 210 may include a cathode electrode plate 211 having a cathode active material (eg, lithium cobalt (LiCoO 2 )) (not shown) and an anode active material (eg, graphite) (not shown). The separator 213 and the cathode electrode plate 211 which are positioned between the attached cathode electrode plate 212 and the anode electrode plate 211 and the cathode electrode plate 212 to prevent short-circuit and only move lithium ions. The cathode electrode plate 212 and the upper insulating plate 217 positioned on the separator 213 are formed.
상기 각형 캔(220)은 적어도 하나 이상의 제1면(221), 상기 제1면(221)에 연결된 동시에 적어도 하나 이상으로서 상기 제1면(221)의 면적보다 작은 제2면(222), 상기 제1면(221) 및 제2면(222)에 동시 연결된 하면(223)으로 이루어지고, 상기 하면(223)과 대향되는 상부는 개구되어 있다.The rectangular can 220 is at least one or more first surfaces 221, second surfaces 222 connected to the first surfaces 221 and at least one smaller than an area of the first surfaces 221, and The lower surface 223 is connected to the first surface 221 and the second surface 222 at the same time, and an upper portion facing the lower surface 223 is opened.
여기서, 상기 각형 캔(220)은 상기 전극 조립체(210)가 내부에서 유동하지 않도록 함과 동시에, 외부로 이탈하지 않도록 제1면(221) 및 제2면(222)의 내벽에 일련의 돌기부(224)가 형성되어 있다.Here, the rectangular can 220 is a series of protrusions on the inner wall of the first surface 221 and the second surface 222 so that the electrode assembly 210 does not flow from the inside and do not escape to the outside. 224 is formed.
한편, 상기 전극 조립체(210)의 상부로서 상기 각형 캔(220) 내부에는 순차적으로 단자 플레이트(231), 절연 플레이트(232)가 더 결합될 수 있으나, 본 발명에서 이러한 구성 요소를 반듯이 필요로 하는 것은 아니다.On the other hand, the terminal plate 231, the insulating plate 232 may be further coupled to the inside of the prismatic can 220 as the upper portion of the electrode assembly 210, but in the present invention, such components are required It is not.
상기 캡 조립체(240)는 상기 각형 캔(220)의 상부에 레이저 용접되어 있으며, 이는 대략 판상의 캡 플레이트(241)가 구비되고, 상기 캡 플레이트(241)의 중앙에는 일정 크기의 통공이 형성되어 있고, 그 측부에는 전해액(250)의 주입을 위한 전해액 주입구가 형성되어 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(241)의 중앙 통공에는 절연 가스켓(242)이 결합되고, 상기 절연 가스켓(242)에는 음극 단자(243)가 결합되어 있으며, 상기 전해액 주입구에는 플러그(244)가 결합되어 있다.The cap assembly 240 is laser welded to the upper portion of the rectangular can 220, which is provided with a substantially plate-shaped cap plate 241, the center of the cap plate 241 is formed with a predetermined size through-hole An electrolyte injection hole for injection of the electrolyte solution 250 is formed at a side thereof. In addition, an insulating gasket 242 is coupled to the central through hole of the cap plate 241, a negative terminal 243 is coupled to the insulating gasket 242, and a plug 244 is coupled to the electrolyte injection hole. .
한편, 상기 전해액(250)은 충방전시 전지 내부의 양극 및 음극에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있다.On the other hand, the electrolyte 250 serves as a moving medium of lithium ions generated by the electrochemical reaction in the positive and negative electrodes inside the battery during charge and discharge, which is a non-aqueous organic electrolyte that is a mixture of lithium salts and high purity organic solvents Can be. In addition, the electrolyte may be a polymer using a polymer electrolyte.
도 4a를 참조하면, 도 3b의 3b 영역을 확대한 단면도가 도시되어 있고, 도 4b를 참조하면, 3b 영역의 다른 가능한 단면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 4A, an enlarged cross-sectional view of region 3b of FIG. 3B is shown, and referring to FIG. 4B, another possible cross-sectional view of region 3b is shown.
먼저 도 4a를 참조하면, 상기 각형 캔(220)의 내측 상부에 형성된 돌기부(224)는 상기 전극 조립체(210)의 상부(엄밀히 말하면, 절연 플레이트(217))와 접촉되어 상기 전극 조립체(210)가 상,하 방향으로 유동하지 않도록 상부로 일정 각도를 갖는 경사면(224a)이 형성되어 있고, 상기 경사면(224a)의 상부에는 상기 각형 캔(220)의 제1면(221) 및 제2면(222)과 대략 직각을 갖는 수평면(224b)이 형성되어 있다.First, referring to FIG. 4A, the protrusion 224 formed on the inner upper portion of the prismatic can 220 is in contact with the upper portion of the electrode assembly 210 (or more specifically, the insulation plate 217) and the electrode assembly 210. An inclined surface 224a having a predetermined angle is formed at an upper portion so as not to flow in an upward and downward direction, and the first surface 221 and the second surface of the rectangular can 220 are formed on an upper portion of the inclined surface 224a. A horizontal plane 224b is formed which is substantially perpendicular to 222.
다음으로, 도 4b를 참조하면, 상기 각형 캔의 내측 상부에 형성된 돌기부(224')는 전극 조립체의 상부와 접촉되어 상기 전극 조립체가 유동하지 않도록 상부로 일정 곡률을 갖는 하부 곡면(224a')이 형성되고, 상기 하부 곡면(224a')의 상부에는 일정 곡률을 갖는 상부 곡면(224b')이 형성되어 있다.Next, referring to FIG. 4B, the protrusion 224 ′ formed on the inner upper portion of the rectangular can has a lower curved surface 224 a ′ having a predetermined curvature upward so as to contact the upper portion of the electrode assembly so that the electrode assembly does not flow. The upper curved surface 224b 'having a predetermined curvature is formed on the lower curved surface 224a'.
여기서, 상기 돌기부(224,224')는 상술한 형태 외에도 다양한 형태로 변경 가능하며, 상기의 형태로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Herein, the protrusions 224 and 224 'may be modified in various forms in addition to the above-described forms, and the present invention is not limited to the above-described forms.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬 이온 2차 전지는 종래의 비딩부를 제거하고 일정 길이의 돌기부를 형성함으로써, 전극 조립체의 면적 또는 높이를 증가시키고, 이에 따라 전지 용량을 현저히 증가시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the lithium ion secondary battery according to the present invention has an effect of increasing the area or height of the electrode assembly, thereby significantly increasing the battery capacity by removing the conventional bead portion and forming a protrusion having a predetermined length. There is.
또한, 종래의 비딩부 형성 공정을 생략하여, 전체적인 전지 제조 공정을 단축시킴과 동시에 전지 제조 비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.In addition, the conventional bead portion forming process is omitted, thereby reducing the overall battery manufacturing process and at the same time reducing the battery manufacturing cost.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 리튬 이온 2차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for carrying out the lithium ion secondary battery according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, Without departing from the gist of the present invention, one of ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1a는 본 발명의 한 실시예에 의한 리튬 이온 2차 전지를 도시한 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 1a-1a선 단면도이다.1A is a perspective view illustrating a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line 1a-1a of FIG. 1A.
도 2a는 도 1b의 1b 영역을 확대 도시한 단면도이고, 도 2b는 1b 영역의 다른 가능한 형태를 도시한 단면도이다.FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view of region 1b of FIG. 1B, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing another possible form of region 1B.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 리튬 이온 2차 전지를 도시한 사시도이고, 도3b는 도3a의 3a-3a선 단면도이다.3A is a perspective view illustrating a lithium ion secondary battery according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line 3a-3a of FIG. 3A.
도 4a는 도 3b의 3b 영역을 확대 도시한 단면도이고, 도 4b는 3b 영역의 다른 가능한 형태를 도시한 단면도이다.4A is an enlarged cross-sectional view of region 3b of FIG. 3B, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing another possible form of region 3B.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100; 본 발명에 의한 리튬 이온 2차 전지100; Lithium ion secondary battery according to the present invention
110; 전극 조립체 111; 양극 리드110; Electrode assembly 111; Anode lead
112; 상부 절연판 113; 음극 전극판112; Upper insulation plate 113; Cathode electrode plate
114; 분리막 115; 양극 전극판114; Separator 115; Anode electrode plate
116; 하부 절연판 117; 음극 리드116; Lower insulating plate 117; Cathode lead
120; 원통형 캔 121; 원통형 측면120; Cylindrical can 121; Cylindrical side
122; 하면 123; 크리핑부122; If 123; Creeping Part
124; 돌기부 124a; 경사면124; Protrusion 124a; incline
124b; 수평면 130; 캡 조립체124b; Horizontal plane 130; Cap assembly
131; 안전 벤트131; Safety vent
132; 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)132; Printed Circuit Board (PCB)
133; 양성온도소자(PTC: Positive Temperature Coefficient)133; Positive Temperature Coefficient (PTC)
134; 양극캡 135; 절연 가스켓134; Anode cap 135; Insulation Gasket
135a; 제1영역 135b; 제2영역135a; First region 135b; Second area
135c; 제3영역 140; 전해액135c; Third region 140; Electrolyte
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