KR100591435B1 - Can-type Lithium-ion Secondary Battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 함께 권취된 젤리 롤형 전극조립체를 구비한 캔형 리튬이온 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부저항이 감소되면서 절연성이 향상된 젤리 롤형 전극조립체를 구비한 캔형 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a can-type lithium ion secondary battery having a jelly roll-type electrode assembly in which a cathode plate, a separator, and a cathode plate are wound together, and more particularly, a can-type lithium ion having a jelly roll-type electrode assembly having improved insulation while reducing internal resistance. It relates to a secondary battery.

본 발명에 따르면 전극조립체의 내주부에 양극탭과 음극탭이 위치하도록 구성함으로써 양극탭과 음극탭의 거리를 감소시켜 전극조립체의 내부저항을 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the positive electrode tab and the negative electrode tab are positioned at the inner circumference of the electrode assembly, thereby reducing the distance between the positive electrode tab and the negative electrode tab, thereby minimizing the internal resistance of the electrode assembly.

또한 본 발명에 따르면 전극조립체의 내주부에 각 전극탭이 위치될 때에 절연테이프를 사용하여 각 전극탭과 양극판 또는 음극판의 단락을 방지하고, 전극조립체를 보다 안정적이고 컴팩트하게 권취하여 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, when each electrode tab is located on the inner circumference of the electrode assembly, an insulating tape is used to prevent a short circuit between each electrode tab and the positive electrode plate or the negative electrode plate, and the electrode assembly can be wound and formed more stably and compactly. It works.

캔형 리튬이온 이차전지, 전극조립체, 전극탭, 내부저항Can-type lithium ion secondary battery, electrode assembly, electrode tab, internal resistance

Description

캔형 리튬이온 이차전지{Can Type Lithium Ion Secondary battery}Can Type Lithium Ion Secondary Battery

도 1은 종래의 캔형 리튬이온 이차전지의 분해사시도.1 is an exploded perspective view of a conventional can-type lithium ion secondary battery.

도 2는 종래의 전극조립체의 권취전 사시도2 is a perspective view before winding of a conventional electrode assembly

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극조립체의 권취전 사시도.Figure 3 is a perspective view before winding of the electrode assembly according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 전극조립체의 권취 후 평면도.Figure 4 is a plan view after the winding of the electrode assembly of Figure 3;

도 5는 도 3의 각 전극탭이 테이핑처리된 전극조립체의 권취 후 평면도.FIG. 5 is a plan view after winding of an electrode assembly in which each electrode tab of FIG. 3 is taped; FIG.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체 권취 후 평면도.Figure 6 is a plan view after winding the electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 권취 후 평면도.Figure 7 is a plan view after winding of the electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

130 : 양극판 132: 양극집전체130: positive electrode plate 132: positive electrode current collector

132a : 양극무지부 134 : 양극활물질층132a: anode positive portion 134: anode active material layer

136a, 136b, 136c : 양극탭136a, 136b, 136c: positive electrode tab

138 : 절연테이프 140 : 음극판138: insulating tape 140: negative electrode plate

142 : 음극집전체 142a : 음극무지부142: negative electrode collector 142a: negative electrode uncoated portion

144 : 음극활물질층 146a, 146b, 146c : 음극탭144: negative electrode active material layer 146a, 146b, 146c: negative electrode tab

148 : 절연테이프 150 : 세퍼레이터148: insulating tape 150: separator

본 발명은 양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 함께 권취된 젤리 롤형 전극조립체를 구비한 캔형 리튬이온 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부저항이 감소되면서 절연성이 향상된 젤리 롤형 전극조립체를 구비한 캔형 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a can-type lithium ion secondary battery having a jelly roll-type electrode assembly in which a cathode plate, a separator, and a cathode plate are wound together, and more particularly, a can-type lithium ion having a jelly roll-type electrode assembly having improved insulation while reducing internal resistance. It relates to a secondary battery.

통상적으로, 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.In general, a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used in the field of advanced electronic devices such as a cellular phone, a notebook computer, and a camcorder.

특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V, which is three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for portable electronic equipment, and is rapidly expanding in terms of high energy density per unit weight. to be.

이러한 리튬 이차 전지는 일반적으로 양극활물질로 리튬계 산화물, 음극활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 또한 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 캔형과, 파우치형을 들 수 있다.Such lithium secondary batteries generally use lithium-based oxides as positive electrode active materials and carbon materials as negative electrode active materials. In addition, depending on the type of the electrolyte, it is classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery. A battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. Moreover, although a lithium secondary battery is manufactured in various shapes, typical shapes include cylindrical shape, can shape, and pouch type.

캔형 리튬이온 이차전지는, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 캔(10)과, 캔의 내부에 수용되는 전극조립체(20)와, 상기 캔(10)의 상단개구부를 밀봉하는 캡조 립체(70)를 포함하여 형성된다. As shown in FIGS. 1 and 2, the can type lithium ion secondary battery includes a can 10, an electrode assembly 20 accommodated in the can, and a cap assembly sealing an upper end of the can 10 ( 70) is formed.

상기 캔(10)은 대략 직육면체의 형상을 가진 금속재로 형성될 수 있으며, 그 자체가 단자역할을 수행하는 것이 가능하다. 상기 캔(10)은 그 일면이 개구된 상단개구부(10a)를 포함하며, 상단개구부(10a)를 통해 전극조립체(20)가 수용된다. The can 10 may be formed of a metal material having a substantially rectangular parallelepiped shape, and the can 10 itself may serve as a terminal. The can 10 includes an upper opening portion 10a having one surface thereof opened, and the electrode assembly 20 is accommodated through the upper opening portion 10a.

상기 전극조립체(20)는 양극판(30)과 음극판(40) 및 세퍼레이터(50)를 포함한다. 상기 양극판(30)과 음극판(40)은 세퍼레이터(50)가 사이에 게재되어 적층된 후 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 권취된다.The electrode assembly 20 includes a positive electrode plate 30, a negative electrode plate 40, and a separator 50. The positive electrode plate 30 and the negative electrode plate 40 are wound in a jelly-roll form after the separators 50 are interposed and stacked therebetween.

상기 양극판(30)은 박판의 알루미늄 호일로 된 양극집전체(32)와 상기 양극집전체(32)의 양면에 코팅되는 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극활물질층(34)을 포함하고 있다. 양극집전체(32)상에는 양극활물질층(34)이 코팅되지 않은 영역인 양극무지부(positive electrode uncoated area, 32a)가 양극판(30)의 양 끝단에 각각 형성된다. 상기 양극무지부(32a)에는 양극탭(36)이 초음파 용접되어 고정되며, 상기 양극탭(36)의 단부는 상기 양극집전체(32)의 상단부 위로 돌출되도록 고정된다. 음극탭(36)은 통상 니켈 또는 니켈합금으로 형성되며 다른 금속소재도 사용될 수 있다. 상기 양극무지부(320a)는 양극판(30)의 양단에 형성될 수 있으나, 상기 양극탭(36)이 고정되는 일단에만 형성될 수 있음은 물론이다. The positive electrode plate 30 includes a positive electrode current collector 32 made of a thin aluminum foil and a positive electrode active material layer 34 mainly composed of lithium-based oxides coated on both surfaces of the positive electrode current collector 32. On the positive electrode current collector 32, positive electrode uncoated areas 32a, which are areas in which the positive electrode active material layer 34 is not coated, are formed at both ends of the positive electrode plate 30, respectively. The positive electrode tab 36 is fixed to the positive electrode non-coating portion 32a by ultrasonic welding, and the end portion of the positive electrode tab 36 is fixed to protrude above the upper end of the positive electrode current collector 32. The negative electrode tab 36 is usually formed of nickel or a nickel alloy, and other metal materials may be used. The positive electrode non-coating portion 320a may be formed at both ends of the positive electrode plate 30, but may be formed only at one end to which the positive electrode tab 36 is fixed.

상기 음극판(36)은 박판의 구리 호일로 된 음극집전체(42)와 상기 음극집전체(42)의 양면에 코팅된 탄소재를 주성분으로 하는 음극 활물질층(44)을 포함하고 있다. 상기 음극집전체(42)에도 음극 활물질층(44)이 코팅되지 않은 영역인 음극무지부(negative electrode uncoated area, 42a)가 음극판의 양끝단에 소정 영역으로 형성된다. 상기 음극무지부(42a)에는 음극탭(46)이 초음파 용접되어 고정되며, 상기 음극 탭(46)의 단부도 상기 음극집전체(42)의 상단부 위로 돌출되도록 고정된다. 음극탭(46)은 통상 니켈 또는 니켈합금으로 형성되며 다른 금속소재도 사용될 수 있다. 상기 음극무지부(42a)는 음극판(40)의 양단에 형성될 수 있으나, 상기 음극탭(46)이 고정되는 일단에만 형성될 수 있음은 물론이다. The negative electrode plate 36 includes a negative electrode current collector 42 made of thin copper foil and a negative electrode active material layer 44 mainly composed of a carbon material coated on both surfaces of the negative electrode current collector 42. In the negative electrode current collector 42, a negative electrode uncoated area 42a, which is a region where the negative electrode active material layer 44 is not coated, is formed at predetermined ends at both ends of the negative electrode plate. The negative electrode tab 46 is fixed to the negative electrode non-coating portion 42a by ultrasonic welding, and the end portion of the negative electrode tab 46 is fixed to protrude above the upper end of the negative electrode current collector 42. The negative electrode tab 46 is usually formed of nickel or nickel alloy, and other metal materials may be used. The negative electrode non-coating portion 42a may be formed at both ends of the negative electrode plate 40, but may be formed only at one end to which the negative electrode tab 46 is fixed.

한편, 상기 세퍼레이터(50)는 각 극판(30, 40) 간의 절연을 위하여 상기 양극판(30)과 음극판(40) 사이에 배치되어 있다. 상기 세퍼레이터(50)는 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌이나, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어져 있다. 상기 세퍼레이터(50)는 상기 양극판(30)과 음극판(40)보다 폭을 넓게 형성하는 것이 극판(30)(40)간의 단락을 방지하기 위하여 보다 유리하다고 할 것이다.On the other hand, the separator 50 is disposed between the positive electrode plate 30 and the negative electrode plate 40 for insulation between the respective electrode plates (30, 40). The separator 50 is made of polyethylene, polypropylene, or a composite film of polyethylene and polypropylene. The separator 50 may be more advantageously formed to have a wider width than the positive electrode plate 30 and the negative electrode plate 40 in order to prevent a short circuit between the positive electrode plates 30 and 40.

상기 캡조립체(70)는 캡플레이트(71)와 절연플레이트(72)와 터미널플레이트(23) 및 음극단자(74)를 포함하여 구성된다. 캡조립체(70)는 별도의 절연케이스(79)와 결합되어 캔(10)의 상단개구부(10a)에 결합되어 캔을 밀봉하게 된다.The cap assembly 70 includes a cap plate 71, an insulating plate 72, a terminal plate 23, and a negative electrode terminal 74. Cap assembly 70 is coupled to a separate insulating case 79 is coupled to the top opening 10a of the can 10 to seal the can.

한편, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 양극판(30)과 음극판(40)을 형성하는 과정에서 양극 탭(36) 및 음극 탭(46)중 어느 하나는 권취된 전극 조립체(20)의 내주부에서 인출되고, 다른 하나는 전극조립체(20)의 외주부로부터 인출되도록 양극판(30)과 음극판(40)을 구성한다. 즉 양극판(30)에 고정되는 양극탭(36)과 음극판(40)에 고정되는 음극탭(46)의 위치를 서로 반대로 설치한다. 일반적으로는 음극탭(46)이 내주부에서 인출되도록 구성한다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, any one of the positive electrode tab 36 and the negative electrode tab 46 is formed at the inner circumference of the wound electrode assembly 20 in the process of forming the positive electrode plate 30 and the negative electrode plate 40. The positive electrode plate 30 and the negative electrode plate 40 are configured to be withdrawn, and the other one is withdrawn from the outer circumferential portion of the electrode assembly 20. That is, the positions of the positive electrode tab 36 fixed to the positive electrode plate 30 and the negative electrode tab 46 fixed to the negative electrode plate 40 are installed opposite to each other. Generally, the negative electrode tab 46 is configured to be drawn out from the inner circumferential portion.

그런데, 이렇게 음극탭(46)은 전극조립체(20)의 내주부로부터 인출되고, 양극탭(36)은 전극조립체(20)의 외주부로부터 인출될 경우에는 양극탭(36)과 음극탭(46) 사이의 거리가 길어지게 되며 따라서 전극조립체(20)의 내부 저항(internal resistance, IR)이 증가되는 문제가 있다. 즉 전극탭(36, 46)은 이를 통해 외부로 전하가 이동되는 부분이 되므로 이들 사이에 거리가 멀게되면 상대적으로 내부 저항이 증가되는 문제점이 있다.However, when the negative electrode tab 46 is drawn out from the inner circumferential portion of the electrode assembly 20, and the positive electrode tab 36 is drawn out from the outer circumferential portion of the electrode assembly 20, the positive electrode tab 36 and the negative electrode tab 46 are separated. There is a problem that the distance between them becomes long and therefore the internal resistance (IR) of the electrode assembly 20 is increased. That is, since the electrode tabs 36 and 46 become portions in which charges are transferred to the outside through them, when the distance between them becomes large, there is a problem in that the internal resistance increases.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극조립체의 내주부에 모든 전극탭이 위치하도록 구성된 이차전지를 제공하여 내부저항을 최소화 할 수 있는 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a secondary battery capable of minimizing internal resistance by providing a secondary battery configured such that all electrode tabs are positioned at an inner circumference of an electrode assembly.

본 발명의 다른 목적은 권취형 전극조립체의 내주부에 모든 전극탭이 위치할 때에 각 전극탭간의 단락을 방지할 수 있는 전극조립체를 구비한 캔형 리튬이온 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a can-type lithium ion secondary battery having an electrode assembly capable of preventing a short circuit between each electrode tab when all the electrode tabs are positioned at the inner circumference of the wound electrode assembly.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캔형 리튬이온 이차전지는 양극활물질이 코팅된 양극활물질층과 상기 양극활물질이 코팅되지 않은 양극무지부가 양단에 형성되는 양극집전체를 구비하는 양극판과, 음극활물질층과 상기 음극활물질이 코팅되지 않은 음극무지부가 양단에 형성되는 음극집전체를 구비하는 음극판 및 양극판과 음극판 사이에 게재되는 세퍼레이터가 함께 권취되며, 상기 양극무지부와 음극무지부에 양극탭과 음극탭이 고정되는 전극조립체를 구비하는 캔형 이차전지에 있어서, 상기 양극탭은 상기 전극조립체의 내주부에 위치되는 상기 양극무지부에 고정되고 상기 음극탭은 상기 전극조립체의 내주부에 위치되는 상기 음극무지부에 고정되어 상기 양극탭과 음극탭이 상기 전극조립체의 내주부에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The can-type lithium ion secondary battery of the present invention for achieving the above object is a positive electrode plate having a positive electrode active material layer formed on both ends of the positive electrode active material layer coated with a positive electrode active material and the positive electrode active material is not coated, the negative electrode A negative electrode plate including a negative electrode current collector having an active material layer and a negative electrode non-coating portion, which is not coated with the negative electrode active material, and a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound together, and the positive electrode tab and the negative electrode non-coating portion have a positive electrode tab. The can type secondary battery having an electrode assembly to which the negative electrode tab is fixed, wherein the positive electrode tab is fixed to the positive electrode non-coating portion located in the inner circumference of the electrode assembly and the negative electrode tab is located in the inner circumference of the electrode assembly. Is fixed to the negative electrode portion is formed so that the positive electrode tab and the negative electrode tab is located on the inner peripheral portion of the electrode assembly The features.

또한 본 발명에 따른 캔형 리튬이온 이차전지는 상기 양극탭과 음극탭이 상기 전극조립체의 내주부에서 상기 세퍼레이터를 기준으로 좌우 대칭인 위치에 설치되도록 할 수 있다.In addition, the can-type lithium ion secondary battery according to the present invention may be such that the positive electrode tab and the negative electrode tab are installed at left and right symmetrical positions with respect to the separator at the inner circumferential portion of the electrode assembly.

또한 본 발명에 따른 캔형 리튬이온 이차전지는 상기 양극탭과 음극탭이 상기 전극조립체의 내주부에서 상기 전극조립체의 원주방향을 따라 소정거리 서로 이격되어 설치되도록 할 수 있다.In addition, the can-type lithium ion secondary battery according to the present invention may allow the positive electrode tab and the negative electrode tab to be spaced apart from each other at a predetermined distance along the circumferential direction of the electrode assembly from the inner circumference of the electrode assembly.

또한 본 발명에 따른 캔형 리튬이온 이차전지는 상기 양극탭과 음극탭이 상기 전극조립체의 내주부에서 상기 전극조립체의 중심선을 기준으로 서로 반대 위치에 설치될 수 있다.In addition, in the can-type lithium ion secondary battery according to the present invention, the positive electrode tab and the negative electrode tab may be installed at opposite positions with respect to the center line of the electrode assembly at the inner circumference of the electrode assembly.

또한 본 발명에 따른 캔형 리튬이온 이차전지는 상기 양극탭과 음극탭에는 상기 양극무지부 및 음극무지부와 접촉되는 면의 반대면에 각각 절연테이프가 부착되도록 형성하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the can-type lithium ion secondary battery according to the present invention is formed such that insulating tapes are attached to the positive electrode tab and the negative electrode tab, respectively, on opposite surfaces of the positive electrode tab and the negative electrode tab.

또한 본 발명에 따른 캔형 리튬이온 이차전지는 상기 양극판의 양극활물질층과 상기 음극판의 음극활물질층이 상기 전극조립체의 내주부의 동일한 위치에서 시작되도록 상기 전극조립체가 권취되는 것이 바람직하다.In addition, in the can-type lithium ion secondary battery according to the present invention, it is preferable that the electrode assembly is wound such that the cathode active material layer of the positive electrode plate and the negative electrode active material layer of the negative electrode plate are started at the same position of the inner circumference of the electrode assembly.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세 히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극조립체의 권취전 사시도를 나타낸다. 도 4는 도 3의 전극조립체의 권취 후 평면도를 나타낸다. 도 5는 도 3의 각 전극탭이 테이핑처리된 전극조립체의 권취 후 평면도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체 권취 후 평면도를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 권취 후 평면도를 나타낸다.Figure 3 shows a perspective view before winding of the electrode assembly according to a preferred embodiment of the present invention. 4 is a plan view after winding of the electrode assembly of FIG. 3. FIG. 5 is a plan view after winding of an electrode assembly in which each electrode tab of FIG. 3 is taped. 6 is a plan view after winding the electrode assembly according to another embodiment of the present invention. 7 is a plan view after winding of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 캔형 리튬이온 이차전지는 캔과, 캔의 내부에 수용되는 전극조립체와, 상기 캔의 상단개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 형성된다.The can-type lithium ion secondary battery according to the present invention is formed including a can, an electrode assembly accommodated in the can, and a cap assembly sealing an upper end of the can.

본 발명의 특징적인 요소인 상기 전극조립체는, 본 발명의 일 실시예인 도 3과 도 4에 따르면, 양극판(130)과 음극판(140) 및 세퍼레이터(150)로 구성되며, 양극판(130)과 음극판(140) 사이에 세퍼레이터(150)가 게재되어 적층된 후 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 권취된다. 또한 전극조립체의 내주부에는 양극판(130)과 음극판(140)으로부터 각각 양극탭(136a)과 음극탭(146a)이 상부로 인출되어 있다. 여기서, 내주부는 상기 전극조립체의 중심부를 의미하며, 전극조립체의 외부쪽 즉 외주부와 대응되는 개념이다.The electrode assembly, which is a characteristic element of the present invention, is composed of a positive electrode plate 130, a negative electrode plate 140 and a separator 150, according to one embodiment of the present invention, the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate The separators 150 are placed and stacked between the 140 and then wound in a jelly-roll form. In addition, the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a are drawn out from the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140 at the inner circumferential portion of the electrode assembly. Here, the inner circumference means a central portion of the electrode assembly, and is a concept corresponding to the outer side of the electrode assembly, that is, the outer circumference.

상기 양극판(130)은, 도 3에서 보는 바와 같이, 양극집전체(132)와 양극활물질 층(134) 및 양극탭(136a)을 포함하여 구성된다. 양극집전체(132)는 박판의 알루미늄 호일로 형성되며, 양극집전체(132)의 양면에는 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극활물질층(134)이 도포된다. 또한 양극집전체(132)의 양단에는 양극활물질층(134)이 코팅되지 않은 영역인 양극무지부(132a)가 소정영역으로 형성되며, 양극 무지부(132a)의 양단 중에서 양극판(130)의 권취시 전극조립체의 내주부에 위치되는 양극무지부(132a)에는 양극탭(136a)이 초음파 용접되어 고정된다. 상기 양극탭은 니켈금속으로 형성되며 상단부가 양극집전체(132)의 상단부 위로 돌출되도록 고정된다.As shown in FIG. 3, the positive electrode plate 130 includes a positive electrode current collector 132, a positive electrode active material layer 134, and a positive electrode tab 136 a. The positive electrode current collector 132 is formed of a thin aluminum foil, and a positive electrode active material layer 134 containing lithium-based oxide as a main component is coated on both surfaces of the positive electrode current collector 132. In addition, both ends of the positive electrode current collector 132 are formed with a predetermined region of the positive electrode non-coating portion 132a, which is an area where the positive electrode active material layer 134 is not coated, and the positive electrode plate 130 is wound around both ends of the positive electrode non-coating portion 132a. The positive electrode tab 136a is ultrasonically welded to the positive electrode non-coating portion 132a positioned at the inner circumference of the electrode assembly. The positive electrode tab is made of nickel metal, and the upper end portion is fixed to protrude above the upper end portion of the positive electrode current collector 132.

상기 음극판(140)은, 도 3에서 보는 바와 같이, 음극집전체(142)와 음극활물질층(144) 및 음극탭(146a)이 포함하여 구성된다. 음극집전체(142)는 박판의 구리 호일로 형성되며, 음극집전체(142)의 양면에는 탄소재를 주성분으로 하는 음극활물질층(144)이 도포된다. 또한 음극집전체(142)의 양단에는 음극활물질층(144)이 코팅되지 않은 영역인 음극무지부(142a)가 형성되며, 양단의 음극무지부(142a)중 권취시 내주부에 위치되는 음극무지부(142a)에 음극탭(146a)이 초음파 용접되어 고정된다. 상기 음극탭은 니켈금속으로 형성되며 상단부가 음극집전체의 상단부 위로 돌출되도록 고정된다.As shown in FIG. 3, the negative electrode plate 140 includes a negative electrode current collector 142, a negative electrode active material layer 144, and a negative electrode tab 146a. The negative electrode current collector 142 is formed of a thin copper foil, and a negative electrode active material layer 144 having a carbon material as a main component is coated on both surfaces of the negative electrode current collector 142. In addition, both ends of the negative electrode current collector 142 are formed with a negative electrode non-coating portion 142a, which is an area where the negative electrode active material layer 144 is not coated, and the negative electrode non-coating portion positioned at the inner circumference of the negative electrode non-coating portion 142a at both ends. The negative electrode tab 146a is ultrasonically welded to the portion 142a. The negative electrode tab is formed of nickel metal, and the upper end portion is fixed to protrude above the upper end portion of the negative electrode current collector.

따라서 본 실시예에서는 음극무지부(142a)의 길이는 상기 양극무지부(132a)의 길이와 동일하게 형성되며, 음극탭(146a)이 고정되는 위치는 양극탭(136a)이 양극무지부(132a)에 고정되는 위치와 대응되는 위치에 형성된다. Therefore, in this embodiment, the length of the negative electrode non-coating portion 142a is formed to be the same as the length of the positive electrode non-coating portion 132a, and the position where the negative electrode tab 146a is fixed is the positive electrode non-coating portion 132a. It is formed at a position corresponding to the position fixed to).

상기 전극조립체는, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 양극판(130)과 음극판(140) 사이에 세퍼레이터(150)가 게재되어 권취된다. 이때는 양극탭(136a)과 음극탭(146a)이 세퍼레이터(150)를 기준으로 서로 대칭되는 위치에 오도록 양극판(130)과 음극판(140)을 위치시키고, 전극조립체를 권취하여 전극탭(136a,146a)이 내주부에 위치되도록 한다. 바람직하게는 음극판(140)과 음극 탭이 전극조립체의 중심부에 위치되도록 양극판(130)과 음극판(140)을 권취하여 전극조립체를 형성한다. 따라서 양극탭(136a)과 음극탭(146a)사이의 거리를 작게하여 내부저항을 감소시킬 수 있게된다.As shown in FIG. 4, the electrode assembly is wound with a separator 150 disposed between the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140. At this time, the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a are positioned on the separator 150 so as to be symmetrical with each other, and the positive electrode 130 and the negative electrode plate 140 are positioned, and the electrode assembly is wound around the electrode tabs 136a and 146a. ) Is located on the inner circumference. Preferably, the cathode plate 140 and the cathode tab are wound around the cathode plate 130 and the anode plate 140 to be positioned at the center of the electrode assembly to form an electrode assembly. Therefore, the internal resistance can be reduced by reducing the distance between the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a.

도 4에서 보는 바와 같이, 상기 양극판(130)과 음극판(140)의 시작부를 동일한 위치에 있도록 하면, 권취되는 전극조립체의 내주부에서의 형상 조절이 용이하게 된다. 즉 양극판(130)과 음극판(140)의 시작부의 위치가 같음에 따라 안정적인 권취 구조를 가질 수 있고, 이로 인하여 충방전에 따른 스웰링 현상 발생시 전극조립체가 무너지지 않도록 보다 견고히 지지될 수 있게 된다.As shown in FIG. 4, when the start portions of the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140 are positioned at the same position, shape adjustment at the inner circumferential portion of the electrode assembly to be wound may be facilitated. That is, as the positions of the start portions of the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140 are the same, it may have a stable winding structure, and thus, the electrode assembly may be more firmly supported so that the electrode assembly does not collapse when a swelling phenomenon occurs due to charging and discharging.

한편, 상기 양극탭(136a)과 음극탭(146a)은 일반적으로 금속판을 프레스 금형에 의하여 일정모양으로 절단되어 형성되므로 특정 모서리부분에 버(burr)가 형성될 수 있다. 양극탭(136a)과 음극탭(146a)에 버가 존재하는 상태로 사용되면, 전극조립체의 권취와 판형으로의 성형과정에서 양극탭(136a)과 음극탭(146a)에 존재하는 버가 양극판(130)과 음극판(140)을 전기적으로 절연하는 세퍼레이터(150)를 관통하는 등 세퍼레이터(150)에 손상을 주고 더 나아가 양극판(130)과 음극판(140)이 단락되는 현상이 발생될 수 있다.On the other hand, since the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a are generally formed by cutting a metal plate into a predetermined shape by a press mold, burrs may be formed at specific corner portions. When the burr is present in the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a, the burrs present in the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a are wound in the positive electrode plate (a) during the winding of the electrode assembly and the molding into the plate shape. The separator 150 may be damaged by penetrating the separator 150 electrically insulating the 130 and the negative electrode plate 140, and further, a short circuit between the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140 may occur.

따라서 양극탭(136a)과 음극탭(146a)에 존재하는 버에 의한 단락현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 양극판(130)과 음극판(140)의 각 무지부에 고정된 양극탭(136a)과 음극탭(146a)에 테이핑처리를 할 수 있다. 양극탭(136a)과 음극탭(146a)에 대한 테이핑처리는, 도 5에서 보는 바와 같이, 양극무지부(132a)와 음극무지부(142a)에 고정된 각각의 양극탭(136a)과 음극탭(146a) 표면에 일정한 크 기의 절연 테이프(138, 148)를 접착하여 양극탭(136a) 및 음극탭(146a)과 세퍼레이터(150)가 직접적으로 접촉되는 것을 방지하여 세퍼레이터(150)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, in order to prevent short circuiting caused by burrs existing in the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a, the positive electrode tab 136a and the negative electrode fixed to each of the plain portions of the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140 are negative. The tab 146a can be taped. Taping processing for the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a is performed by the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab fixed to the positive electrode non-coating portion 132a and the negative electrode non-coating portion 142a, as shown in FIG. The separator 150 may be damaged by adhering the insulating tapes 138 and 148 having a predetermined size to the surface thereof to prevent the positive electrode tab 136a and the negative electrode tab 146a and the separator 150 from directly contacting each other. Can be prevented.

본 발명에 따른 다른 실시예로서, 도 6에서 보는 바와 같이, 양극무지부(132a)와 음극무지부(142a)의 길이는 같게 하되, 양극무지부(132a)에 양극탭(136b)이 고정되는 위치와 음극무지부(142a)에 음극탭(146b)이 고정되는 위치가 다르도록 각 전극탭(136b, 146b)을 고정한다. 즉 양극판(130)의 양극무지부(132a)에 고정되는 양극탭(136b)의 고정위치와 음극판(140)의 음극무지부(142a)에 음극탭(146b)이 고정되는 위치가 전극조립체의 원주방향으로 소정거리 이격되도록 전극조립체를 형성한다. 이렇게 전극탭(136b, 146b)을 형성하는 경우에는 전극조립체의 권취시 양극탭(136b)과 음극탭(146b)이 서로 중첩되지 않아 양극탭(136b)과 음극탭(146b)의 간섭을 줄이면서 권취가 가능하여 전극조립체의 컴팩트한 권취가 가능하게된다.As another embodiment according to the present invention, as shown in Figure 6, the length of the positive electrode non-coating portion 132a and the negative electrode non-coating portion 142a is the same, the positive electrode tab 136b is fixed to the positive electrode non-coating portion 132a The electrode tabs 136b and 146b are fixed so that the position and the position where the negative electrode tab 146b is fixed to the negative electrode non-coating portion 142a are different. That is, the fixed position of the positive electrode tab 136b fixed to the positive electrode non-coating portion 132a of the positive electrode plate 130 and the position at which the negative electrode tab 146b is fixed to the negative electrode non-coating portion 142a of the negative electrode plate 140 are the circumference of the electrode assembly. The electrode assembly is formed to be spaced apart by a predetermined distance in the direction. When the electrode tabs 136b and 146b are formed as described above, the positive electrode tab 136b and the negative electrode tab 146b do not overlap each other when the electrode assembly is wound, thereby reducing the interference between the positive electrode tab 136b and the negative electrode tab 146b. Winding is possible so that a compact winding of the electrode assembly is possible.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 7에서 보는 바와 같이, 양극무지부(132a)와 음극무지부(142a)의 길이를 다르게 형성하고, 양극탭(136c)과 음극탭(146c)이 고정되는 위치를 각 전극무지부(132a, 142a)의 끝단으로부터 동일하게 하여 양극탭(136c)과 음극탭(146c)이 서로 중첩되지 않도록 형성할 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 음극판(140)의 음극무지부(142a)의 길이를 양극판(130)의 양극무지부(132a)의 길이보다 길게 하며, 바람직하게는 전극조립체를 권취할 때 각 전극무지부(132a, 142a)의 끝단이 전극조립체의 중심을 기준으로 서로 반대 방향에 오도록 양극무지부(132a)와 음극무지부(142a)의 길이를 결정한다.As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the positive electrode non-coating portion 132a and the negative electrode non-coating portion 142a have different lengths, and the positive electrode tab 136c and the negative electrode tab 146c are fixed. The positive electrode tab 136c and the negative electrode tab 146c may be formed so as not to overlap each other by making the position the same from the end of each of the electrode supporting portions 132a and 142a. In more detail, the length of the negative electrode non-coating portion 142a of the negative electrode plate 140 is longer than the length of the positive electrode non-coating portion 132a of the positive electrode plate 130, and preferably each electrode non-coating portion (when winding the electrode assembly) ( The lengths of the positive electrode uncoated portion 132a and the negative electrode uncoated portion 142a are determined such that the ends of the 132a and 142a are opposite to each other with respect to the center of the electrode assembly.

그리고, 양극탭(136c)과 음극탭(146c)이 각 전극무지부(132a, 142a)의 끝단으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 고정되면, 양극탭(136c)과 음극탭(146c)은 전극조립체의 중심을 기준으로 서로 반대 방향에 위치하게 된다. 따라서 보다 컴택트하면서도 양극판(130)과 음극판(140)의 단락을 방지할 수 있는 전극조립체의 권취가 가능하게 된다.When the positive electrode tab 136c and the negative electrode tab 146c are spaced apart from each other by the same distance from the ends of each of the electrode support portions 132a and 142a, the positive electrode tab 136c and the negative electrode tab 146c are centered in the electrode assembly. It is located in the opposite direction with respect to. Accordingly, the electrode assembly can be wound while more contacting and preventing the short circuit between the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140.

또한 도 6과 도 7에 게시된 실시예에서도 도 4에 게시된 실시예에서와 마찬가지로 전극탭에 존재하는 버에 의한 단락현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 전극탭에 테이핑처리를 할 수 있다. 즉 도 5에서 보는 바와 같은 테이핑처리를 도 6과 도 7에 게시된 실시예에도 적용할 수 있음은 물론이다.In addition, in the embodiments disclosed in FIGS. 6 and 7, as in the embodiment disclosed in FIG. 4, a taping process may be performed on the electrode tabs to prevent occurrence of a short circuit caused by burrs existing in the electrode tabs. That is, the taping process as shown in FIG. 5 may also be applied to the embodiment disclosed in FIGS. 6 and 7.

한편 상기의 실시예에서는 양극판(130)과 음극판(140)을 배치하여 권취함에 있어서, 양극판(130)에서 양극활물질층(134)이 시작되는 부위와 음극판(140)에서 음극활물질층(144)이 시작되는 부위의 위치가 같게 되도록 전극조립체를 권취하는 것이 바람직하다. 즉, 전지의 용량은 양극판과 음극판에 형성된 전극활물질의 코팅부분이 세퍼레이터를 개재하여 만나는 영역의 면적에 의해 결정되므로, 전극조립체의 권취시에는 각 전극의 활물질층의 시작 위치가 같도록 권취하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the above embodiment, in disposing the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140, the portion where the positive electrode active material layer 134 starts in the positive electrode plate 130 and the negative electrode active material layer 144 in the negative electrode plate 140 are formed. It is preferable to wind the electrode assembly so that the position of the starting site is the same. That is, the capacity of the battery is determined by the area of the area where the coating portions of the electrode active material formed on the positive electrode plate and the negative electrode plate meet through the separator, so that the winding of the active material layer of each electrode is the same when winding the electrode assembly. desirable.

상기와 같이 본 발명에 따른 상기 전극조립체는 양극판(130)과 음극판(140)은 위치가 고정되는 것은 아니며, 양극판(130)과 음극판(140)의 위치가 반대로 형성되어도 무방하다.As described above, in the electrode assembly according to the present invention, the positions of the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140 are not fixed, and the positions of the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 140 may be reversed.

또한 본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예로서 본 발명의 전극조립체를 젤리 롤 형상으로 형성한 후 일정하게 압착한 각형 이차전지에 대해 설명하였으나, 이것은 단지 각형 이차전지에 국한될 것이 아니며, 본 실시예와 같은 전극 젤리 롤이 사용될 수 있는 전지는 어떠한 형태의 것도 적용 가능하다 할 것이다. 따라서, 본 발명은 각형 이차전지 뿐 아니라, 원통형 이차전지와 단추형 이차전지 및 일차전지 등 다양하게 적용될 수 있다.In addition, in the present specification, as a preferred embodiment of the present invention, the electrode assembly of the present invention was formed in a jelly roll shape, and then described with respect to a square-type secondary battery that was uniformly compressed. However, the present disclosure is not limited to the rectangular secondary battery. A battery in which an electrode jelly roll such as may be used may be applicable in any form. Therefore, the present invention can be applied to various shapes such as cylindrical secondary batteries, button secondary batteries, primary batteries, as well as rectangular secondary batteries.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.

본 발명에 따르면 전극조립체의 내주부에 양극탭과 음극탭이 위치하도록 구성함으로써 양극탭과 음극탭의 거리를 감소시켜 전극조립체의 내부저항을 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the positive electrode tab and the negative electrode tab are positioned at the inner circumference of the electrode assembly, thereby reducing the distance between the positive electrode tab and the negative electrode tab, thereby minimizing the internal resistance of the electrode assembly.

또한 본 발명에 따르면 전극조립체의 내주부에 각 전극탭이 위치될 때에 절연테이프를 사용하여 각 전극탭과 양극판 또는 음극판의 단락을 방지하고, 전극조립체를 보다 안정적이고 컴팩트하게 권취하여 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, when each electrode tab is located on the inner circumference of the electrode assembly, an insulating tape is used to prevent a short circuit between each electrode tab and the positive electrode plate or the negative electrode plate, and the electrode assembly can be wound and formed more stably and compactly. It works.

Claims (6)

양극활물질이 코팅된 양극활물질층과 상기 양극활물질이 코팅되지 않은 양극무지부가 양단에 형성되는 양극집전체를 구비하는 양극판과, 음극활물질층과 상기 음극활물질이 코팅되지 않은 음극무지부가 양단에 형성되는 음극집전체를 구비하는 음극판 및 양극판과 음극판 사이에 게재되는 세퍼레이터가 함께 권취되며, 상기 양극무지부와 음극무지부에 양극탭과 음극탭이 고정되는 전극조립체를 구비하는 캔형 리튬이온 이차전지에 있어서,A positive electrode plate including a positive electrode active material layer coated with a positive electrode active material and a positive electrode current collector on which both ends of the positive electrode non-coating portion are not coated, and a negative electrode active material layer and a negative electrode non-coating portion not coated with the negative electrode active material are formed at both ends thereof. In a can-type lithium ion secondary battery comprising a negative electrode plate having a negative electrode current collector and a separator placed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and having an electrode assembly in which the positive electrode tab and the negative electrode tab are fixed to the positive electrode and negative electrode non-coating portions. , 상기 양극탭은 상기 전극조립체의 내주부에 위치되는 상기 양극무지부에 고정되고 상기 음극탭은 상기 전극조립체의 내주부에 위치되는 상기 음극무지부에 고정되어, 상기 양극탭과 음극탭이 상기 전극조립체의 내주부에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 캔형 리튬이온 이차전지.The positive electrode tab is fixed to the positive electrode non-coating portion positioned in the inner circumference of the electrode assembly, and the negative electrode tab is fixed to the negative electrode non-coating portion positioned in the inner circumferential portion of the electrode assembly, wherein the positive electrode tab and the negative electrode tab are fixed to the electrode. Can-type lithium ion secondary battery, characterized in that it is formed to be located on the inner circumference of the assembly. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극탭과 음극탭은 상기 전극조립체의 내주부에서 상기 세퍼레이터를 기준으로 좌우 대칭인 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 캔형 리튬이온 이차전지.The positive electrode tab and the negative electrode tab is a can-type lithium ion secondary battery, characterized in that installed in the symmetrical position with respect to the separator from the inner peripheral portion of the electrode assembly. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극탭과 음극탭은 상기 전극조립체의 내주부에서 상기 전극조립체의 원주방향을 따라 소정거리 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 캔형 리튬이온 이차전지.The positive electrode tab and the negative electrode tab is a can-type lithium ion secondary battery, characterized in that spaced apart from each other by a predetermined distance in the circumferential direction of the electrode assembly in the inner peripheral portion of the electrode assembly. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극탭과 음극탭은 상기 전극조립체의 내주부에서 상기 전극조립체의 중심선을 기준으로 서로 반대 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 캔형 리튬이온 이차전지.The positive electrode tab and the negative electrode tab is a can-type lithium ion secondary battery, characterized in that installed in the opposite position with respect to the center line of the electrode assembly in the inner peripheral portion of the electrode assembly. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 양극탭과 음극탭은 상기 양극무지부 및 음극무지부와 접촉되는 면의 반대면에 각각 절연테이프가 부착되는 것을 특징으로 하는 캔형 리튬이온 이차전지.The positive electrode tab and the negative electrode tab is a can-type lithium ion secondary battery, characterized in that the insulating tape is attached to the opposite surface of the contact with the positive electrode and the negative electrode, respectively. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 양극판의 양극활물질층과 상기 음극판의 음극활물질층이 상기 전극조립체의 내주부의 동일한 위치에서 시작되도록 상기 전극조립체가 권취되는 것을 특징으로 하는 캔형 리튬이온 이차전지.The can-type lithium ion secondary battery, characterized in that the electrode assembly is wound so that the positive electrode active material layer of the positive electrode plate and the negative electrode active material layer of the negative electrode plate start at the same position of the inner peripheral portion of the electrode assembly.
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