KR100810601B1 - 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법 - Google Patents

대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100810601B1
KR100810601B1 KR1020060137818A KR20060137818A KR100810601B1 KR 100810601 B1 KR100810601 B1 KR 100810601B1 KR 1020060137818 A KR1020060137818 A KR 1020060137818A KR 20060137818 A KR20060137818 A KR 20060137818A KR 100810601 B1 KR100810601 B1 KR 100810601B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell
crude cell
electrode plate
large area
crude
Prior art date
Application number
KR1020060137818A
Other languages
English (en)
Inventor
김영재
양동복
정재국
김규식
손범석
엄원섭
김석제
우종만
Original Assignee
새한에너테크 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 새한에너테크 주식회사 filed Critical 새한에너테크 주식회사
Priority to KR1020060137818A priority Critical patent/KR100810601B1/ko
Priority to US11/681,274 priority patent/US20080160399A1/en
Priority to JP2007062737A priority patent/JP2008166243A/ja
Priority to CN2007101097517A priority patent/CN101212064B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR100810601B1 publication Critical patent/KR100810601B1/ko
Priority to HK08110521.9A priority patent/HK1115234A1/xx

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466—U-shaped, bag-shaped or folded
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명의 대면적 2차 전지용 크루드 셀은, 양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀이 폴드/폴드 형태로 교호되어 적층되는 2차전지용 크루드 셀 또는 젤리롤 타입으로 권취되어 적층되는 대면적 2차전지용 크루드 셀의 내부에 크루드 셀을 지지하기 위한 고분자 필름을 위치시킨다.
이를 통해 크루드 셀의 구조를 보다 견고하게 지지하여 크루드 셀의 외부충격 및 자체 반응으로 인한 뒤틀림을 방지하였다. 그 결과 크루드 셀 내부의 양극판과 음극판이 전기적 연결에 의해 쇼트되는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라 양극판, 음극판 및 분리막의 계면특성을 향상시킬 수 있다.
대면적(大面積) 2차전지, 크루드 셀, 고분자 필름

Description

대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법{CRUDE CELL FOR LARGE SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 일반적인 대면적 2차전지의 크루드 셀의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 대면적 2차전지용 크루드 셀의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 대면적 2차전지용 크루드 셀의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 대면적 2차전지용 크루드 셀의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 대면적 2차전지용 크루드 셀의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 크루드 셀을 포함하는 2차전지의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 크루드 셀 11 : 단위셀
12 : 양극판 13 : 음극판
14 : 분리막 20, 20' : 고분자 필름
본 발명은 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크루드 셀의 구조를 견고하게 지지하고 뒤틀림을 방지하여 양극판과 음극판이 쇼트되는 것을 방지하고 양극판, 음극판 및 분리막의 계면밀착을 향상시킬 수 있는 대면적(大面積) 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전력저장용, 전기자동차 등 대용량의 전력을 사용하는 산업들이 급속하게 발달함에 따라 대용량, 고성능, 고안전성의 이차전지에 대한 수요가 급증하고 있다.
이들 산업에서는 대용량의 2차 전지가 필요하며 그 결과 극판의 면적이 큰 대면적 2차전지의 개발이 필수적이다. 일반적으로 대면적 2차전지란 공칭용량이 5.0Ah급 이상이거나, 크루드 셀의 길이(L) 또는 폭(W) 중에서 어느 하나의 크기가 100mm이상인 전지를 말한다.
통상적으로, 전지는 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소전지, 니켈 아연전지, 리튬 2차전지 등이 전자제품의 전원으로 사용되고 있으며, 이중에서 수명과 용량을 고려하면 리튬 2차 전지가 범용화 되고 있다. 상기 리튬 2차 전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지, 리튬 이온전지, 및 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지로 구분된다. 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머 전지, 유기 전해액을 함유하는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분된다.
이러한 대면적(大面積) 2차전지는 크루드 셀을 수용하고 있는 외장재의 종류에 따라서 원통형전지, 각형전지, 파우치형전지로 구분할 수 있다. 종래의 2차전지의 크루드 셀의 예가 도 1에 도시되어 있다. 상기 예시에 따른 대면적 2차전지의 크루드 셀을 구체적으로 살펴보면 도 1에서 종래의 크루드 셀(1)은 각각의 단위셀(2)들이 교호로 적층되어 형성되는데, 상기 단위셀(2)은 양극판(3)과 음극판(4) 및 이들을 분리하는 분리막(5)으로 구성된다. 한편, 또 다른 이차전지의 크루드 셀은 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 젤리롤(Jelly Roll)의 형태로 권취되어(미도시) 제조될 수 있다.
그러나 종래의 대면적 이차전지는 극판면적이 증가로 인해 전극계면이 밀착되지 못하여 크루드 셀이 변형되고, 이로 인해서 충전 및 방전시 전지성능을 저하되는 것과 동시에 양극판과 음극판이 접촉하여 쇼트가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단위셀이 폴드 형태로 접혀진 대면적 2차전지용 크루드 셀의 내부에 고분자 필름이 삽입하여 크루드 셀의 구조를 견고하게 지지하고 뒤틀림을 방지하여 양극판과 음극판이 쇼트되는 것을 방지하고 양극판, 음극판 및 분리막의 계면접착을 향상시킬 수 있는 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단위셀이 젤리롤 형태로 권취된 대면적 2차전지용 크루드 셀의 내부에 고분자 필름이 삽입되어 크루드 셀의 구조를 견고하게 지지하고 뒤틀림을 방지하여 양극판과 음극판이 전기적 접속으로 인하여 쇼트되는 것을 방지하고 양극판, 음극판 및 분리막의 계면밀착을 향상시킬 수 있는 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 대면적 2차 전지용 크루드 셀은, 양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀이 폴드/폴드 형태로 교호되어 적층되는 2차전지용 크루드 셀에 있어서, 크루드 셀의 내부에 크루드 셀을 지지하기 위한 고분자 필름을 삽입한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 대면적 2차 전지용 크루드 셀은 양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀이 젤리롤 형태로 권취되어 적층되는 대면적 2차전지 용 크루드 셀에 있어서, 크루드 셀의 내부에 크루드 셀을 지지하기 위한 고분자 필름이 삽입된다.
상기 고분자 필름은 바람직하게는 상기 단위셀과 단위셀 사이에 위치하며, 더욱 바람직하게는 상기 크루드 셀의 가운데에 위치하는 단위셀과 단위셀의 사이에 1개 또는 크루드 셀의 양단에 각각 1개씩 위치한다.
본 발명에 사용되는 상기 고분자 필름의 두께는 바람직하게는 0.8 ~ 1 ㎜이며, 재질은 바람직하게는 폴리탄산에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리아세탈수지, 염화비닐수지, 폴리스티렌, ABS수지 및 아크릴 수지를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 단위셀은 바람직하게는 양극판/분리막/음극판으로 이루어진 모노셀 구조이거나, 양극판/분리막/음극판/분리막/양극판으로 이루어진 바이셀 구조이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 대면적 2차 전지용 크루드 셀의 제조방법은, 대면적 2차전지용 크루드 셀을 제조하는 방법에 있어서, 양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀을 제조하는 단계, 상기 단위셀을 폴드/폴드 형태로 교호 적층하여 크루드 셀을 제조하는 단계, 및 상기 크루 드 셀의 가운데 또는 양단에 고분자 필름을 위치시키는 단계를 포함하여 제조된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 대면적 2차 전지용 크루드 셀의 제조방법은, 양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀을 제조하는 단계, 상기 단위셀을 젤리롤 형태로 권취하여 적층하여 크루드 셀을 제조하는 단계, 및 상기 크루드 셀의 가운데 또는 양단에 고분자 필름을 위치시키는 단계를 포함하여 제조된다.
본 발명에 사용되는 상기 양극판은 바람직하게는 리튬 전이금속 산화물, 유기황계 화합물 및 전도성고분자가 단독 또는 혼합된 양극활물질을 함유한 슬러리를 코팅하여 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 음극판은 금속리튬, 리튬합금, 폴리아센계, 탄소 및 흑연이 단독 또는 혼합된 음극활물질을 함유한 슬러리를 코팅하여 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 분리막은 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 단독 또는 혼합된 미세 다공질 필름을 사용할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
종래의 대면적 2차 전지의 크루드 셀은 극판면적이 증가로 인해 전극계면이 밀착되지 못하여 크루드 셀이 변형되고, 이로 인해서 충전 및 방전시 전지성능을 저하되는 것과 동시에 양극판과 음극판이 접촉하여 쇼트가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 극복하기 위하여 통상의 대면적 2차 전지 크루드 셀의 내부에 고분자 필름을 삽입하였다. 이를 통해 크루드 셀의 구조를 보다 견고하게 지지하여 크루드 셀의 외부충격 및 자체 반응으로 인한 뒤틀림을 방지하였다. 그 결과 크루드 셀 내부의 양극판과 음극판이 쇼트되는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라 크루드 셀 조립시 분리막과 양극판, 음극판의 장력을 증가시켜 계면을 밀착 시킴으로서 전기전도도를 향상시켜 우수한 전지성능을 얻을 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 고분자 필름은 크루드 셀 내부의 화학물질과 반응하지 않는 내화학적 특성을 가지면서 크루드 셀의 구조를 견고하게 지지할 수 있는 강도를 가진 것이면 종류의 제한이 없지만, 바람직하게는 열가소성 고분자 필름을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리탄산에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리아세탈수지, 염화비닐수지, 폴리스티렌, ABS수지 및 아크릴 수지를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 고분자 필름의 두께는 크루드 셀의 구조를 견고하게 지지할 수 있을 정도면 족하나 바람직하게는 0.8 ~ 1 ㎜를 유지한다. 만일 0.8 ㎜ 미만이면 두께가 너무 얇아져서 원하는 강도를 얻기 어렵고, 1 ㎜를 초과하면 에너지밀도 및 출력밀도를 감소시키는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 첨가되는 고분자 필름의 크기는 각각의 단위셀과 동일하거나 비슷한 크기를 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 삽입되는 고분자 필름은 바람직하게는 단위셀과 단위셀 사이에 서 위치를 불문하고 삽입될 수 있으나, 고분자 필름 삽입의 효과를 극대화하기 위하여 가장 바람직하게는 상기 크루드 셀의 가운데에 위치하는 단위셀과 단위셀의 사이에 1개 또는 크루드 셀의 양단에 각각 1개씩 삽입할 수 있다. 한편 삽입되는 고분자 필름의 개수가 너무 많을 경우 크루드 셀의 부피가 증가하는 문제가 발생할 수 있으므로, 바람직하게는 1 ~ 2개를 삽입하는 것이 좋다.
이하 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면에 도시된 실시예를 중심으로 설명하나, 본 발명의 기술적 사상은 후술하는 실시예의 내용에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 대면적 2차전지용 크루드 셀의 단면도로서, 보다 상세하게는 크루드 셀(10)은, 양극판(12)과 음극판(13)및 이들을 분리하기 위한 분리막(14)으로 구성되는 단위셀(11)들이 폴드/폴드 방식 즉 지그재그 방식으로 교호적층되어 형성된다. 상기 크루드 셀(10)의 가운데에 크루드 셀(10)을 지지하기 위한 고분자 필름(20)을 삽입한다.
이를 구체적으로 설명하면, 먼저 상기 양극판(12)은 통상의 대면적 2차 전지에서 사용되는 양극판을 통상의 슬러리에 코팅하여 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 리튬 전이금속 산화물, 유기황계 화합물 및 전도성 고분자가 단독 또는 혼합된 양극활물질을 함유한 슬러리에 코팅하여 사용할 수 있다. 상기 리튬 전이금속 산화물의 예시로서 리튬코발트 산화물, 리튬망간 산화물, 리튬니켈 산화물, 리튬니켈망간 산화물, 리튬니켈코발트 산화물, 리튬코발트 망간 산화물 등을 사용할 수 있다. 상기 유기황계 화합물의 예시로서 유기 디술파이드 화합물, 폴리카본 디술파이드 화합물, 활성유황 등을 사용할 수 있고, 전도성 고분자 예시로서 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리티오펜 등과의 무기화합물의 복합체를 사용할 수 있다.
상기 양극활물질 100 중량부에 대하여 도전재 10 ~ 50 중량부, 결합재 10 ~ 20 중량부가 혼합되어 이루어진 고형분 60~90 중량%를 용매 10~40 중량%에 녹여 혼합한 슬러리를 집전체인 알루미늄 호일에 코팅 건조 후 압착하여 양극판을 제조한다. 상기 도전재로는 아세틸렌 블랙, 케트젠 블랙 EC 계열, 불칸(Vulcan) XC-72, Super-P 등의 카본 블랙을 사용할 수 있고, 상기 결착재로서는 PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드), P(VDF-HFP) (폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오르프로필렌), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), SBR(스티렌부타티엔고무) 및 CMC(카르복시메틸셀룰로스) 등을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 PVDF 또는 HFP의 함량이 2~25 중량% 범위에 있는 P(VDF-HFP) 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 용매로는 NMP(N-메틸피롤리돈) 등을 사용할 수 있다.
상기 음극판(13)은 통상의 대면적 2차 전지에서 사용되는 음극판을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 흑연, 폴리아센계 탄소 또는 금속리튬이 단독 또는 혼합된 음극활물질을 함유한 슬러리를 코팅하여 사용할 수 있다. 한편 폴리아세틸렌과 그래파이트(Graphite)의 중간적 구조를 가진 물질을 1차원 그래파이트(Graphite) 또는 폴리아센계 물질이라 하고, 2개의 폴리아세틸렌 사슬이 가교된 것이 폴리아센이며, 3개가 가교되면 폴리아세노아센(polyacenoacene)이 된다. 상기 음극활물질 100 중량부에 대하여 도전재 10 ~ 50 중량부, 결합재 10 ~ 20 중량부가 혼합되어 이루어진 고형분 60~90 중량%를 용매 10~40 중량%에 녹여 혼합한 슬러리를 집전체인 구리 호일에 코팅 건조 후 압착하여 음극판을 제조하며 사용가능한 도전재 및 결착재는 양극판과 동일하다.
이와 같이 본 발명의 양극판(12) 및 음극판(13)은 각각의 양극활물질 및 음극활물질과 도전재 및 결합재를 NMP와 같은 용매에 녹여서 제조한 슬러리를 집전체인 호일에 직접 코팅함에 의해 집전체와 활물질간의 결착력이 증대되고, 집전체와의 계면저항이 낮아진다. 한편 용매와 양극활물질 등의 첨가비율은 통상의 양극판 및 음극판의 활물질의 첨가비율에 따른다. 또한 극판 두께를 얇게 함으로써 리튬이온의 이동 경로를 단축시키고, 코팅 건조 후에 롤압착하여 전극저항을 낮출 수있 다.
상기 분리막(14)은 양극판(12)과 음극판(13)의 사이에 위치하여 이들이 직접 접촉하는 것을 차단한다. 본 발명에 사용할 수 있는 분리막은 통상적으로 대면적 2차 전지용 크루드 셀에서 사용되는 것이면 어느 것이든 사용할 수 있지만, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 단독 또는 혼합된 미세 다공질 필름을 분리막으로 사용할 수 있다.
상기 단위셀(11)은 양극판(12), 음극판(13) 및 분리막(14)를 구비하며, 단위셀(11)들이 폴드/폴드 방식 즉 지그재그 방식으로 교호적층되어 크루드 셀(10)을 형성한다. 이 경우 단위셀은(11) 통상적으로 대면적 2차전지에서 사용되는 구조이면 종류의 제한이 없으나, 바람직하게는 양극판/분리막/음극판으로 이루어진 모노셀 구조이거나, 양극판/분리막/음극판/분리막/양극판 또는 음극판/분리막/양극판/분리막/음극판으로 이루어진 바이셀 구조를 채택할 수 있다.
상기 단위셀(11)들이 모여 크루드 셀(10)을 형성하며, 본 발명의 크루드 셀(10)의 크기는 바람직하게는 가로 또는 세로길이 중 어느 하나 이상의 길이가 100㎜ 이상인 것으로 정의할 수 있다.
한편 상기 제1 실시예의 핵심은 고분자 필름(20)을 크루드 셀(10)에 위치시 키는 것이다. 구체적으로 상기 고분자 필름은(20)은 상기 단위셀(11)을 절반 정도 적층한 후 그 위에 고분자 필름(20)을 위치시키고 다시 상기 고분자 필름(20)의 상면에 다른 단위셀(11)을 적층하여 크루드 셀(10)을 형성하거나, 단위셀(11)들을 먼저 적층하여 크루드 셀(10)을 형성한 후 가운데 부분에 고분자 필름(20)을 삽입할 수도 있다. 이 외에 본 발명의 제1 실시예에 사용되는 고분자 필름(20)에 대한 내용은 상술한 고분자 필름에 대한 설명으로 대체한다. 고분자 필름은 크루드 셀 조립시 분리막과 극판의 장력을 증가시켜, 양극판과 음극판의 계면을 밀착시킴으로서 전지성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 크루트 셀을 견고하게 지지하여 양극판과 음극판의 전기화학적 반응인 리튬이온의 흡장방출시 구조의 튀틀림을 방지하여, 셀 내부의 양극판과 음극판의 쇼트를 차단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 대면적 2차전지 크루드 셀의 단면도이다. 제2 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분은 상술한 설명으로 대체하고 차이점을 중심으로 설명한다.
상기 제2 실시예에서는 단위셀을 적층하여 크루드 셀(10)을 형성한 후, 상기 크루드 셀(10)의 양단에 각각 고분자 필름(20, 20')을 위치시킨다. 다시 말해, 상기 크루드 셀(10)의 하단과 상단에 각각 고분자 필름(20, 20')을 위치시키는 것이다. 이를 통해 상기 제1 실시예의 효과와 더불어 견고한 고분자필름은 크루드 셀을 외부충격으로부터 보호함으로서 전지의 안전성 성능을 확보할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제3 실시예 및 제4 실시예에 따른 대면적 2차전지 크루드 셀의 단면도이다. 제3 실시예 및 제4 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분은 상술한 설명으로 대체하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제3 실시예의 핵심은 대면적 2차 전지용 크루드 셀은 양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀이 젤리롤 형태로 권취되어 적층되는 2차전지용 크루드 셀에 있어서, 크루드 셀의 내부에 크루드 셀을 지지하기 위한 고분자 필름을 삽입되어 있는 것이다. 다시 말해, 먼저 고분자 필름(40)을 가운데 위치시킨 후 상기 고분자 필름(40)을 축으로 하여 단위셀(30)들을 젤리 롤 형태로 권취하여 크루드 셀을 제조한다.
다음으로 본 발명의 제4 실시예의 핵심은 먼저 단위셀(30)들을 젤리 롤 형태로 권취하여 크루드 셀을 제조한 후, 제2 실시예와 마찬가지로 상기 크루드 셀의 양단에 고분자 필름(40, 40')을 각각 1개씩 위치시킨다.
도 6은 본 발명의 크루드 셀을 포함하는 대면적 2차 전지의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 리튬 2차 전지(100)는 본 발명의 크루드 셀(120)과 이를 수납하는 포장재(140)를 구비한다. 상기 크루드 셀(120)은 양극 전극탭(112) 과 음극 전극탭(114)을 구비한다. 양극 전극탭(112)은 양극판들에 각각 형성된 양극 그리드들(116)을 모아서 양극 탭 부재(111)에 용접 연결한 것이고, 음극 전극탭(114)은 음극판들에 각각 형성된 음극 그리드들(118)을 모아서 음극 탭 부재(113)에 용접 연결한 것이다. 상기 탭 부재들(111, 113)은 각각 알루미늄 또는 니켈로 이루어지는 비레진부(115)와 이 비레진부(115)의 양면에 접착된 레진부(117)를 구비한다.
상기 포장재(140)는 크루드 셀(120)이 수납되는 수납부(132)와 전해액 주입 후 진공 실링되는 실링부(134)를 구비한다. 상기 수납부(132)는 양극판 및 음극판의 몸체들이 실질적으로 수납되는 제1 수납부(136)와 양/음극 전극탭(116, 118) 부분이 수납되는 제2 수납부(138)로 이루어진다. 상기 레진부(117)는 실링부(134) 사이에 개재되어 전해액(미도시)이 포장재(140) 외부로 누출되는 것을 방지하고, 탭 부재(111, 113) 부위에서 발생될 수 있는 단락(short)을 방지한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 대면적 2차전지용 크루드 셀은 상기 크루드 셀의 내부에 고분자 필름을 삽입하는 것을 통해 크루드 셀의 구조를 보다 견고하게 지지하여 크루드 셀의 외부충격 및 자체 반응으로 인한 뒤틀림을 방지하였다. 그 결과 크루드 셀 내부의 양극판과 음극판이 쇼트되는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라 양극판, 음극판 및 분리막의 계면접착 능력을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (15)

  1. 양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀이 폴드/폴드 형태로 교호되어 적층되는 대면적(大面積) 2차전지용 크루드 셀에 있어서,
    상기 크루드 셀의 내부에 크루드 셀을 지지하기 위한 고분자 필름이 삽입되되, 상기 크루드 셀은 가로 또는 세로길이 중 어느 하나의 길이가 100㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 대면적(大面積) 2차전지용 크루드 셀.
  2. 양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀이 젤리롤 형태로 권취되어 적층되는 대면적 2차전지용 크루드 셀에 있어서,
    상기 크루드 셀의 내부에 크루드 셀을 지지하기 위한 고분자 필름이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 대면적 2차전지용 크루드 셀.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고분자 필름은 상기 단위셀과 단위셀 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고분자 필름은 상기 크루드 셀의 가운데에 위치하는 단위셀과 단위셀 사이에 1개 또는 크루드 셀의 양단에 각각 1개씩 위치하 는 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고분자 필름의 두께는 0.8 ~ 1 ㎜인 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고분자 필름은 폴리탄산에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리아세탈수지, 염화비닐수지, 폴리스티렌, ABS수지 및 아크릴 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단위셀은 양극판/분리막/음극판으로 이루어진 모노셀 구조이거나, 양극판/분리막/음극판/분리막/양극판으로 이루어진 바이셀 구조인 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 크루드 셀은 가로 또는 세로길이 중 어느 하나의 길이가 100㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀.
  9. 대면적 2차전지용 크루드 셀을 제조하는 방법에 있어서,
    양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀을 제조하는 단계;
    상기 단위셀을 폴드/폴드 형태로 교호 적층하여 크루드 셀을 제조하는 단계; 및
    상기 크루드 셀의 가운데 또는 양단에 고분자 필름을 위치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 2차전지용 크루드 셀의 제조방법.
  10. 대면적 2차전지용 크루드 셀을 제조하는 방법에 있어서,
    양극판과 음극판 및 분리막을 구비한 단위셀을 제조하는 단계;
    상기 단위셀을 젤리롤 형태로 권취하여 크루드 셀을 제조하는 단계; 및
    상기 크루드 셀의 가운데 또는 양단에 고분자 필름을 위치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 2차전지용 크루드 셀의 제조방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 양극판은 리튬 전이금속 산화물, 유기황계 화합물 및 전도성고분자가 단독 또는 혼합된 양극활물질을 함유한 슬러리를 코팅하는 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀의 제조방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 음극판은 흑연, 폴리아센계 탄소 또는 금속리튬이 단독 및 혼합된 음극활물질을 함유한 슬러리를 코팅하는 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀의 제조방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 분리막이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 단독 또는 혼합된 미세 다공질 필름인 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀의 제조방법.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 크루드 셀은 가로 또는 세로길이 중 어느 하나의 길이가 100㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 대면적 2차전지용 크루드 셀의 제조방법.
  15. 제1항 또는 제2항의 대면적 2차전지용 크루드 셀을 구비하는 대면적 2차전지.
KR1020060137818A 2006-12-29 2006-12-29 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법 KR100810601B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060137818A KR100810601B1 (ko) 2006-12-29 2006-12-29 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법
US11/681,274 US20080160399A1 (en) 2006-12-29 2007-03-02 Crude cell for large secondary battery and preparing method thereof
JP2007062737A JP2008166243A (ja) 2006-12-29 2007-03-13 大容量２次電池用のクルードセル及びその製造方法並びに大容量２次電池
CN2007101097517A CN101212064B (zh) 2006-12-29 2007-03-15 用于大型二次电池的原电池及其制备方法
HK08110521.9A HK1115234A1 (en) 2006-12-29 2008-09-23 Crude cell for large secondary battery and preparing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060137818A KR100810601B1 (ko) 2006-12-29 2006-12-29 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100810601B1 true KR100810601B1 (ko) 2008-03-06

Family

ID=39397787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060137818A KR100810601B1 (ko) 2006-12-29 2006-12-29 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080160399A1 (ko)
JP (1) JP2008166243A (ko)
KR (1) KR100810601B1 (ko)
CN (1) CN101212064B (ko)
HK (1) HK1115234A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100919691B1 (ko) 2009-06-24 2009-10-06 에너테크인터내셔널 주식회사 도전성 시트층을 구비한 이차전지용 단위셀 및 이를 이용한 리튬이온 이차전지
WO2023022542A1 (ko) * 2021-08-18 2023-02-23 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4640456B2 (ja) * 2008-06-25 2011-03-02 ソニー株式会社 画像記録装置、画像記録方法、画像処理装置、画像処理方法、プログラム
JP5371403B2 (ja) * 2008-12-05 2013-12-18 アオイ電子株式会社 出力性能を向上したポリマー電解質積層リチウム二次電池および出力性能を向上する方法
US8492022B2 (en) * 2009-10-07 2013-07-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery with buffer sheet between electrode assembly and battery case
KR102597528B1 (ko) * 2018-07-03 2023-11-01 에스케이온 주식회사 고전압 배터리 셀
CN115347319B (zh) * 2022-07-01 2024-03-26 上海兰钧新能源科技有限公司 一种改善jr变形的电池隔离膜及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000353501A (ja) 1999-06-11 2000-12-19 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
KR20030095519A (ko) * 2002-06-12 2003-12-24 주식회사 코캄엔지니어링 리튬 2차 전지용 크루드 셀의 전극탭 처리 방법 및 그에따른 크루드 셀 및 이를 채용한 리튬 2차 전지
KR20040024120A (ko) * 2002-09-13 2004-03-20 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이온 전지의 전극조립체 및 이를 이용한 파우치형 전지
KR20040066412A (ko) * 2003-01-18 2004-07-27 삼성에스디아이 주식회사 전지부 유니트와, 이를 채용한 리튬 이차 전지

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0855637A (ja) * 1994-08-11 1996-02-27 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解液二次電池
US5498489A (en) * 1995-04-14 1996-03-12 Dasgupta; Sankar Rechargeable non-aqueous lithium battery having stacked electrochemical cells
JP3114646B2 (ja) * 1997-03-14 2000-12-04 日本電気株式会社 二次電池、その製造方法
US6156452A (en) * 1997-10-07 2000-12-05 Matsushita Electric Indsutrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary cell
JP2000357536A (ja) * 1999-06-15 2000-12-26 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質電池
JP4894083B2 (ja) * 2000-09-28 2012-03-07 日産自動車株式会社 全固体ポリマー電池およびその製造方法
KR100406690B1 (ko) * 2001-03-05 2003-11-21 주식회사 엘지화학 다성분계 복합 필름을 이용한 전기화학소자
JP2003217667A (ja) * 2002-01-16 2003-07-31 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
CN1237635C (zh) * 2002-09-05 2006-01-18 惠山电化工业有限公司 适用于组成层叠型电池组的密封式单元电池
US20040126654A1 (en) * 2002-12-27 2004-07-01 Anthony Sudano Electrochemical cell laminate for alkali metal polymer batteries and method for making same
JP4283598B2 (ja) * 2003-05-29 2009-06-24 Ｔｄｋ株式会社 非水電解質溶液及びリチウムイオン２次電池
CN100431201C (zh) * 2004-11-22 2008-11-05 日产自动车株式会社 电池结构体
JP5061502B2 (ja) * 2006-05-20 2012-10-31 日産自動車株式会社 電池構造体
JP4501080B2 (ja) * 2006-10-23 2010-07-14 トヨタ自動車株式会社 組電池およびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000353501A (ja) 1999-06-11 2000-12-19 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
KR20030095519A (ko) * 2002-06-12 2003-12-24 주식회사 코캄엔지니어링 리튬 2차 전지용 크루드 셀의 전극탭 처리 방법 및 그에따른 크루드 셀 및 이를 채용한 리튬 2차 전지
KR100483994B1 (ko) 2002-06-12 2005-04-18 주식회사 이글피쳐코캄 리튬 2차 전지용 크루드 셀의 전극탭 처리 방법 및 그에따른 크루드 셀 및 이를 채용한 리튬 2차 전지
KR20040024120A (ko) * 2002-09-13 2004-03-20 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이온 전지의 전극조립체 및 이를 이용한 파우치형 전지
KR20040066412A (ko) * 2003-01-18 2004-07-27 삼성에스디아이 주식회사 전지부 유니트와, 이를 채용한 리튬 이차 전지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100919691B1 (ko) 2009-06-24 2009-10-06 에너테크인터내셔널 주식회사 도전성 시트층을 구비한 이차전지용 단위셀 및 이를 이용한 리튬이온 이차전지
WO2023022542A1 (ko) * 2021-08-18 2023-02-23 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Also Published As

Publication number Publication date
US20080160399A1 (en) 2008-07-03
CN101212064B (zh) 2011-08-31
CN101212064A (zh) 2008-07-02
JP2008166243A (ja) 2008-07-17
HK1115234A1 (en) 2008-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6387567B1 (en) Secondary battery
US8067112B2 (en) Stacked lithium secondary battery and its fabrication utilizing a folded configuration
KR101580731B1 (ko) 비수 전해질 2차 전지
US20060240290A1 (en) High rate pulsed battery
KR100810601B1 (ko) 대면적 2차전지용 크루드 셀 및 그 제조방법
US10637062B2 (en) Ionic and electronic conductive binder in thick electrodes
CN101785137A (zh) 圆筒形非水电解液二次电池
KR101475734B1 (ko) 안전성이 향상된 이차전지
KR101999529B1 (ko) 노치가 형성된 리드박스를 포함하는 파우치형 이차전지
CN114651356B (zh) 电极组件堆叠故障检测方法、包括绝缘构件的电极组件以及包括其的电池电芯
KR20060059716A (ko) 리튬 이차 전지
US20080199764A1 (en) Safer high energy battery
JP4218792B2 (ja) 非水二次電池
CN116169243A (zh) 用于锂二次电池的负极、其制造方法和包括其的二次电池
US20230010746A1 (en) Electrode Assembly and Method for Manufacturing the Same
WO2004097971A1 (en) Stacked lithium secondary battery and its fabrication
KR20140013177A (ko) 이차전지 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR101515672B1 (ko) 2 이상의 양극 및 음극을 포함하는 전극 조립체 및 이에 의한 전기 화학 소자
KR101138477B1 (ko) 리튬 이온 커패시터 및 이의 제조 방법
US11769899B2 (en) Press jig and method of manufacturing secondary battery using same
CN116169245A (zh) 用于锂二次电池的负极以及包括其的锂二次电池
US11870039B2 (en) Electrode assembly and method for manufacturing the same
KR20150000159A (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101515778B1 (ko) 신규한 구조의 이차전지
WO2023074845A1 (ja) リチウム二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130304

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140303

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150303

Year of fee payment: 8