KR100957075B1 - 전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체 및 이를포함하고 있는 이차전지 - Google Patents

전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체 및 이를포함하고 있는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR100957075B1
KR100957075B1 KR1020060017490A KR20060017490A KR100957075B1 KR 100957075 B1 KR100957075 B1 KR 100957075B1 KR 1020060017490 A KR1020060017490 A KR 1020060017490A KR 20060017490 A KR20060017490 A KR 20060017490A KR 100957075 B1 KR100957075 B1 KR 100957075B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode assembly
fastening member
hole
male
female fastening
Prior art date
Application number
KR1020060017490A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070087276A (ko
Inventor
윤준일
한창주
윤종문
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020060017490A priority Critical patent/KR100957075B1/ko
Priority to JP2008556229A priority patent/JP5193066B2/ja
Priority to PCT/KR2007/000290 priority patent/WO2007097524A1/en
Priority to US12/224,248 priority patent/US7879491B2/en
Priority to CN2007800064088A priority patent/CN101390243B/zh
Publication of KR20070087276A publication Critical patent/KR20070087276A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100957075B1 publication Critical patent/KR100957075B1/ko

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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468—Compression means for stacks of electrodes and 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and 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
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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

Abstract

본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 스택형 전극조립체의 소정의 부위에 하나 또는 둘 이상의 관통구가 형성되어 있고, 암수 체결식 구조를 가진 한 쌍의 고정부재(암 체결부재 및 수 체결부재)가 전지케이스의 내부에서 상기 관통구에 삽입되어 고정되며, 상기 관통구의 내경보다 작은 외경을 가진 암 체결부재가 상기 관통구에 삽입된 상태에서 수 체결부재가 결합될 때 상기 암 체결부재의 외면이 관통구에 밀착되는 것을 특징으로 하는 전극조립체와 이를 포함하는 이차전지를 제공하는 바, 이러한 전극조립체는 전지에 대한 외력의 인가시 양극과 음극이 분리막으로부터 떨어져 따로 이동하는 것을 억제함으로써 내부 단락을 방지하고, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 충방전 시 반복되는 수축 및 팽창 현상에 따른 전극들의 이동 또한 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하고 있는 이차전지 {Electrode Assembly Having Member for Holding Electrodes and Secondary Battery Comprising the Same}
도 1은 일반적인 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 암수 체결식 구조의 고정부재가 장착되는 이차전지의 부분 분해 단면도이다;
도 3은 조립된 상태에서의 도 2의 부분 단면도이다;
도 4는 도 3의 고정부재가 장착되어 있는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 부분 투시도이다;
도 5는 도 2의 체결구조에 적용될 수 있는 또 다른 형태의 고정부재의 단면도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체결구조를 가진 고정부재가 장착되는 전극조립체의 단면도이다.
본 발명은 전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 양극/분리막/음극 구조의 스택형 전극조립체로서, 상기 전극조립체의 소정의 부위에 하나 또는 둘 이상의 관통구가 형성되어 있고, 암수 체결식 구조를 가진 한 쌍의 고정부재가 상기 관통구에 삽입되어 고정됨으로써, 양극 및 음극의 이동을 방지하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 및 이를 포함하고 있는 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지와 같은 이차전지에 대한 수요가 높다.
이러한 이차전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 리튬 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.
한편, 이차전지 중 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지는 스택형 전극조립체의 구조적 취약성으로 인해, 낙하, 외부 충격 등에 의해 내부 단락이 발생할 가능성이 더욱 높다.
도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는 양극 탭들과 음극 탭들이 대향하여 돌출될 수 있도록 배열되어 있는 양극과 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(300)가, 그것의 양극 탭들 및 음극 탭들과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극 리드(301, 302)가 외부로 노출되도록, 전지케이스(200)에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(200)는 알루미늄 라미네이트 시트와 같은 연포장재로 되어 있으며, 전극조립체(300)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부를 포함하는 하부 케이스와 상부 케이스로 이루어져 있다. 이러한 전지케이스(200)는 전극조립체(300)에 대응하는 형상이 각인되어 있는 금형에서 성형함으로써 형성될 수 있다.
스택형의 전극조립체(300)는 다수의 양극 탭들과 다수의 음극 탭들이 각각 융착되어 전극 리드(301, 302)에 함께 결합되어 있고, 각각의 전극 리드(301, 302)에는 전지케이스(200)와의 전기적 절연성과 밀봉성을 확보하기 위하여 절연필름(400)이 상하면에 부착된다.
이와 같은 파우치형 이차전지(100)의 큰 단점은, 전지케이스(200)가 강도가 약한 연포장재로 되어 있음으로 인해 낙하, 외부 충격 등에 의해 쉽게 변형되며, 더욱이 스택형 전극조립체(300)의 경우 낙하, 외부 층격 등에 의해 분리막을 중심으로 한 전극들의 움직임으로 인해, 내부 단락이 유발될 수 있다는 점이다. 특히, 전지의 낙하나 진동 등은 전지의 사용 중에 자주 발생하는 현상이므로, 보다 효율적인 방법으로 전지의 안전성을 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 한국 실용신안등록 제0355114호에서는 양극과 음극 및 분리막으로 구성된 극판군(전극조립체)를 전조 케이스(전지케이스)에 내장하고 상기 전극조립체와 전지케이스의 관통구에 절연성 고정핀을 장착함으로써, 양극 및 음극의 이동을 억제하는 기술을 제시하고 있다. 그러나, 상기 기술에서는 고정핀의 장착을 위한 경직한 구조의 전지케이스가 필수적으로 요구되고, 고정핀이 장착되는 전지케이스의 관통구로부터 전해액이 누출될 가능성이 있으며, 전극조립체에 대한 고정핀의 삽입시 관통구 내부에서 양극과 음극이 접촉하여 내부 단락이 발생될 수 있다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 일본 특허출원공개 제2000-030670호에는 전극조립체의 중앙에 관통구를 천공하고, 상기 관통구에 삽입되는 절연성 연결부재가 전극조립체의 일면에 장착되는 판재에 형성되어 있는 이차전지가 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술 역시 별도의 장착부재로서 판재가 필요하고, 관통구에 절연성 연결부재를 삽입할 때 내부 단락이 유발될 가능성이 존재한다는 문제점을 가지고 있다.
이와는 다소 다른 목적이지만, 일본 특허출원공개 제2002-246007호에는 전극조립체 중 양극과 음극의 일측에 각각 전기적 연결을 위한 집전단자를 설치하고, 전극에 구멍을 천공한 뒤 도전성 핀을 삽입하여 집전단자와 연결함으로써, 전극의 탭들을 이용하여 전기적 연결을 이루는 종래의 방식과는 차별화된 기술을 제시하고 있다. 상기 기술 역시 전극조립체의 일부에 관통구를 천공하여 여기에 별도의 부재를 삽입하는 구조를 취하고 있지만, 제조과정이 매우 복잡하고, 전지의 전체적인 크기 증가가 불가피하며, 전지의 충방전시 부피 변화를 억제할 수 없다는 단점들을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 외력의 인가시 양극과 음극이 분리막으로부터 따로 떨어져 이동하는 것을 억제함으로써 내부 단락을 방지하고, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 전극조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전지의 충방전 시 반복되는 수축 및 팽창 현상에 따른 전극들의 이동 또한 억제할 수 있는 전극조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 이차전지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극조립체는, 양극/분리막/음 극 구조의 스택형 전극조립체로서, 상기 전극조립체의 소정의 부위에 하나 또는 둘 이상의 관통구가 형성되어 있고, 암수 체결식 구조를 가진 한 쌍의 고정부재(암 체결부재 및 수 체결부재)가 전지케이스의 내부에서 상기 관통구에 삽입되어 고정되며, 상기 관통구의 내경보다 작은 외경을 가진 암 체결부재가 상기 관통구에 삽입된 상태에서 수 체결부재가 결합될 때 상기 암 체결부재의 외면이 관통구에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 외력의 인가로 인한 내부 단락은 전지의 폭발 또는 발화의 주된 원인으로 작용할 수 있는 바, 이는 충격, 진동 인가시 전극조립체내 전극의 이동으로 인해 양극 활물질과 음극 활물질간의 접촉 저항부에 통전되는 전류에 의한 높은 저항열 때문이다. 상기 저항열로 인하여 전지 내부온도가 임계치 이상으로 상승하게 되면, 양극 활물질의 산화물 구조가 붕괴되어 열폭주 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 전지의 발화 또는 폭발이 발생할 수 있다.
반면에, 본 발명에 따른 전극조립체는 상기 고정부재에 의해 전극조립체 중의 전극들이 안정적으로 정위치를 유지한 상태로 전지케이스 내에 내장되어 있으므로, 전지에 외력이 가해지더라도 전극조립체 내에서 전극의 이동이 억제되어 상기와 같은 내부 단락을 방지할 수 있고, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 전극조립체의 '소정의 부위'란, 다수의 양극/분리막/음극 적층 구조로 이루어진 전극조립체 중 양면에서 선택되는 임의의 부위를 의미하며, 예를 들어, 양면의 정중앙부 또는 양측부 등 전극들의 움직임을 효과적으로 억제할 수 있는 부위라면 특별히 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 명세서에서는 상기 암수 체결식 구조의 고정부재를 편의상 암 체결부재와 수 체결부재, 또는 포괄적인 의미상 고정부재로서 명칭하기도 한다.
본 발명에서 상기 암수 체결부재는 상기 관통구의 내면 구조에 대응하여 다양할 수 있으며, 바람직하게는, 전지케이스에 접하는 그것의 단부가 상기 관통구보다 큰 크기의 플랜지(flange) 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 플랜지 구조의 암수 체결부재는 전극조립체의 외면 일부를 덮음으로써, 전극들과 분리막을 그것의 적층 방향으로 더욱 견고하게 밀착시킬 수 있기 때문에, 충방전시 전극조립체의 수축 및 팽창 현상에 의해 전극과 분리막이 분리되면서 전극들이 개별적으로 이동하는 것을 억제할 수 있다.
바람직하게는, 암 체결부재 및/또는 수 체결부재의 플랜지 단부가 전지케이스의 내면에 부착됨으로써, 전극조립체 자체가 전지케이스 내부에서 움직이는 것을 근본적으로 방지하여 외력의 인가에 대응하여 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. 전지케이스 내면에 대한 플랜지 단부의 부착은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 접착에 의한 부착, 열융착에 의한 부착 등을 고려할 수 있다.
일반적으로, 고정부재가 전극조립체의 관통구에 장착된 상태에서 그것의 외면이 관통구의 내면에 밀착되어야만, 외력 인가시에 전극조립체 중 전극들이 움직이는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 앞서 설명한 종래기술에서와 같이 일 단위의 고정부재를 전극조립체의 관통구에 삽입하여 고정하기 위해서는, 관통구의 내경에 대략 일치하는 고정부재를 사용하여야 한다. 그러나, 이러한 고정부재의 삽입 과 정에서 관통구 내면의 전극 단부들이 변형되면서 접촉할 가능성이 높으며, 그로 인해 전지의 조립 완료 후 통전시 단락이 유발될 수 있다.
반면에, 본 발명에서는, 앞서 설명한 바와 같이, 관통구의 내경보다 작은 외경을 가진 암 체결부재가 상기 관통구에 삽입된 상태에서 수 체결부재가 결합될 때 상기 암 체결부재의 외면이 관통구에 밀착되는 구조로 전극조립체에 대한 고정부재의 장착이 이루어짐으로써, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
즉, 전극조립체 상에 암 체결부재의 외경보다 큰 내경의 관통구를 형성하고, 상기 관통구에 암 체결부재를 삽입한 후, 상기 암 체결부재에 대해 상대적으로 직경이 큰 수 체결부재를 체결함으로써, 암 체결부재의 직경을 확장시켜 관통구의 내면에 밀착시키게 되므로, 종래기술에서와 같은 문제점이 발생하지 않는다.
상기 수 체결부재는 체결 과정에서 암 체결부재의 외경을 증가시키는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 수 체결부재의 외경이 전체적으로 암 체결부재의 내경보다 큰 형태일 수 있으며, 또는 수 체결부재의 외경이 그것의 단부로부터 상기 플랜지측 단부로 갈수록 점점 커지는 구조일 수 있다. 상기 두 번째 예시적 구조에서, 암수 체결부재의 결합을 용이하게 수행할 수 있도록, 수 체결부재는 그것의 최대 외경이 암 체결부재의 내경보다 크고, 최소 외경이 암 체결부재의 내경보다 작은 형태로 구성될 수 있다.
상기 암 체결부재는 수 체결부재가 삽입될 수 있도록, 수 체결부재의 외면에 대응하는 중공형 구조로 이루어져 있으며, 바람직하게는 수 체결부재가 용이하게 삽입될 수 있도록, 수 체결부재가 삽입되는 쪽의 단부에서 그것의 내측면이 하향 테이퍼된 구조일 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 전극조립체의 관통구 중 분리막 관통구의 내경을 양극 및 음극 관통구의 내경보다 작게 구성할 경우, 상기 관통구 내부로 삽입되는 암 체결부재에 의하여 관통구의 내면에서 상대적으로 돌출되어 있는 분리막이 절곡되고, 절곡된 분리막에 의하여 상기 음극 및 양극의 단부가 덮여짐으로써, 양극과 음극의 접촉을 방지할 수 있다.
여기서, 양극 및 음극 관통구의 내경 크기는 양극과 음극의 접촉과는 무관한 바, 상기 분리막 관통구의 내경보다 크다면 특별히 제한되지는 않으며, 바람직하게는 음극에서 리튬 금속의 수지상 성장(dendrite)을 최소화하기 위하여, 음극 관통구의 내경이 양극 관통구의 내경보다 작은 형태일 수 있다.
암 체결부재가 관통구에 삽입될 때, 관통구 내측으로 돌출되어 있는 분리막 만을 절곡하기 위하여, 암 체결부재의 외경이 분리막 관통구의 내경보다는 크고, 양극 및 음극 관통구의 내경보다는 작게 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 암수 체결부재는 다양한 방법으로 결합될 수 있는 바, 예를 들어, 억지 끼움 방식에 의한 결합, 계면에 각각 나사선이 형성되어 있는 암나사 및 수나사 구조에 의한 결합 등을 들 수 있다.
본 발명에서 상기 암수 체결부재의 내경 및 외경은 상기 두 체결부재의 체결 과정에서 삽입 관계를 나타내기 위한 표현으로서, 예를 들어, 암 체결부재의 내면에 수 체결부재의 외면이 접하기 때문에, 상기 암 체결부재는 내경으로, 수 체결부재는 외경으로 이들의 크기를 비교하였으며, 암수 체결부재의 절대 크기를 비교하 는 경우에는 내경 및 외경 대신 직경으로서 표현하였다.
상기 암수 체결부재는 절연성 물질이고 전지의 구성요소들에 대한 영향이 없으면서 소정의 형태 유지성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 폴리프로필렌, 테프론 등의 수지로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한 이러한 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 이차전지에 관한 것으로, 상기 전극조립체는 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트형의 전지케이스에 내장되어 파우치형 이차전지가 바람직하다.
이러한 이차전지는 특히 고출력 대용량의 전지팩 제조를 위한 단위전지에 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 중대형 전지팩은, 예를 들어, 차량 등의 동력원으로 사용될 수 있는 데, 이 경우 잦은 진동, 큰 외부 충격 등에 대해서도 앞서 설명한 바와 같은 전극조립체의 구조상 특징으로 인해 높은 안전성을 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 암수 체결식 구조의 고정부재가 장착되는 이차전지의 부분 분해 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 그것의 결합 상태도가 도시되어 있다.
우선 도 2를 참고하면, 이차전지(101)는 양극(310)과 음극(320) 및 분리막(330)으로 이루어진 스택형 전극조립체(300)를 라미네이트 시트의 전지케이스(200) 에 내장하는 것으로 구성되어 있다. 전극조립체(300)는 그것을 관통하는 관통구(340)에 암수 체결식 구조를 가진 한 쌍의 고정부재(암수 체결부재: 600, 700)를 삽입함으로써 고정된다. 설명의 편의를 위하여, 도면에서는 고정부재(600, 700) 대비 관통구(340)의 크기를 확장하여 표현하였다.
암수 체결부재(600, 700)는 전지케이스(200)에 접하는 부분이 관통구(340)보다 큰 크기의 플랜지(610, 710)를 포함하고 있으며, 조립된 이차전지의 부분 단면도가 도시되어 있는 도 3에서와 같이, 그러한 플랜지(610, 710)는 각각 전지케이스(200)의 내면에 부착되어 전극조립체(300)를 더욱 견고하게 밀착시킨다.
다시 도 2를 참조하면, 고정부재(600, 700)가 삽입되면서 전극조립체(300)의 양극(310)과 음극(320)의 단부들이 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 암 체결부재(600)의 외경(Rf)을 관통구(340)의 내경(rh)보다 작게 구성하며, 이로 인해 관통구(340)의 내면으로부터 이격된 상태로 삽입되어 있는 암 체결부재(600)에 그것의 내경(rf)보다 큰 크기의 외경(Rm)을 가진 수 체결부재(700)를 삽입함으로써, 암 체결부재(600)를 관통구(340)의 내면으로 밀착시켰다.
이때, 암 체결부재(600)의 내면은, 상대적으로 큰 크기의 수 체결부재(700)가 용이하게 삽입될 수 있도록, 그것의 단부는 하향 테이퍼 구조(620)로 이루어져 있다.
암 체결부재(600)에 대한 수 체결부재(700)의 결합방식은 다양할 수 있으며, 예를 들어, 암 체결부재(600)의 내측면(630)과 수 체결부재(700)의 외측면(720)에 각각 서로 대응하는 나사선이 형성되어 있는 구조에 의해 결합을 이룰 수도 있다.
도 4에는 상기에서와 같은 고정부재가 장착되어 있는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 부분 투시도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 이차전지(101) 중, 전지케이스(200)에 내장되어 있는 전극조립체(300)의 양측 상단 및 하단 모서리에 인접한 부위에서, 서로 대칭되는 위치에 4 쌍의 고정부재(600, 700)가 각각 설치되어 있다. 이러한 고정부재(600, 700)의 설치 위치는 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 고정부재(600, 700)가 전지케이스(200)의 안쪽에 포함되어 있으므로, 그것의 설치로 인해 전해액의 누출 가능성이 초래되지는 않는다.
도 5에는 도 2의 체결구조에 적용될 수 있는 또 다른 형태의 고정부재에 대한 단면도가 도시되어 있다.
도 5를 참고하면, 도 2에서 대략 동일한 형태의 암 체결부재(601)에 삽입되는 수 체결부재(701)는 그것의 외경이 플랜지(710)에 대향하는 단부(731)로부터 플랜지측 단부(741)로 갈수록 점점 커지는 형태로 이루어져 있으며, 그것의 최대 외경(Rm.max)은 암 체결부재(601)의 내경(rf)보다 크고, 최소 외경(Rm.min)은 암 체결부재(600)의 내경(rf)보다 작게 구성됨으로써, 도 2에서와 같이 관통구의 내면에 암 체결부재(601)를 밀착시킨다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체결구조를 가진 고정부재가 장착되는 전극조립체의 단면도가 도시되어 있다.
도 6을 참고하면, 전극조립체(302)는 암수 체결부재(602, 702)가 삽입되면서 양극(312)과 음극(322)이 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 분리막 관통구의 내경(rs)이 양극 및 음극 관통구의 내경(rc, ra)보다 작은 형태를 가지도록 양극(312)과 음극(322) 및 분리막(332)가 적층되어 있다. 따라서, 전극조립체(302)의 관통구(342)에 암수 체결부재(602, 702)가 삽입될 때, 상대적으로 돌출되어 있는 분리막(332)이 절곡되어 양극(312)과 음극(322)의 내측 단부를 덮음으로써, 이들의 접촉을 방지할 수 있다.
여기서, 양극 관통구의 내경(rc)이 음극 관통구의 내경(ra)보다 큰 이유는 내부 단락과 상관없이, 음극(322)을 양극(312)보다 크게 구성하여 음극(320) 표면에서 발생하는 리튬 금속의 수지상 성장을 최소화하기 위함이다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는 전지에 대한 외력의 인가시 양극과 음극이 분리막으로부터 따로 떨어져 이동하는 것을 억제함으로써 내부 단락을 방지하고, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 충방전 시 반복되는 수축 및 팽창 현상에 따른 전극들의 이동 또한 억제하는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 양극/분리막/음극 구조의 스택형 전극조립체로서, 상기 전극조립체의 소정의 부위에 하나 또는 둘 이상의 관통구가 형성되어 있고, 암수 체결식 구조를 가진 한 쌍의 고정부재(암 체결부재 및 수 체결부재)가 전지케이스의 내부에서 상기 관통구에 삽입되어 고정되며, 상기 관통구의 내경보다 작은 외경을 가진 암 체결부재가 상기 관통구에 삽입된 상태에서 수 체결부재가 결합될 때 상기 암 체결부재의 외면이 관통구에 밀착되고,
    상기 전극조립체의 관통구 중 분리막 관통구의 내경은 양극 및 음극 관통구의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 암수 체결부재는 전지케이스에 접하는 그것의 단부가 상기 관통구보다 큰 크기의 플랜지 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 암 체결부재 및/또는 수 체결부재의 플랜지 단부가 전지케이스의 내면에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수 체결부재의 외경이 전체적으로 암 체결부재의 내경보다 큰 구조인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수 체결부재의 외경이 그것의 단부로부터 상기 플랜 지측 단부로 갈수록 점점 커지는 구조인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 수 체결부재는 그것의 최대 외경이 암 체결부재의 내경보다 크고, 그것의 최소 외경이 암 체결부재의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수 체결부재가 삽입되는 쪽에서 암 체결부재의 단부 내측면이 하향 테이퍼되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 음극 관통구의 내경이 양극 관통구의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 암 체결부재의 외경이 분리막 관통구의 내경보다는 크고, 양극 및 음극 관통구의 내경보다는 작은 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 암수 체결부재는 억지 끼움 방식 또는 계면에 각각 형성되어 있는 암나사 및 수나사 구조에 의해 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하 는 전극조립체.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부재는 플라스틱 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 이차전지.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 전지는 전극조립체가 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트형의 전지케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 전지는 고출력 대용량의 차량용 전지팩의 제조를 위한 단위전지에 사용되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
KR1020060017490A 2006-02-23 2006-02-23 전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체 및 이를포함하고 있는 이차전지 KR100957075B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060017490A KR100957075B1 (ko) 2006-02-23 2006-02-23 전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체 및 이를포함하고 있는 이차전지
JP2008556229A JP5193066B2 (ja) 2006-02-23 2007-01-18 電極を保持するための部材を有する電極集合体及び該電極集合体を含む二次電池
PCT/KR2007/000290 WO2007097524A1 (en) 2006-02-23 2007-01-18 Electrode assembly having member for holding electrodes and secondary battery comprising the same
US12/224,248 US7879491B2 (en) 2006-02-23 2007-01-18 Electrode assembly having member for holding electrodes and secondary battery comprising the same
CN2007800064088A CN101390243B (zh) 2006-02-23 2007-01-18 具有电极支撑元件的电极组件以及包括该电极组件的二次电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060017490A KR100957075B1 (ko) 2006-02-23 2006-02-23 전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체 및 이를포함하고 있는 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070087276A KR20070087276A (ko) 2007-08-28
KR100957075B1 true KR100957075B1 (ko) 2010-05-13

Family

ID=38437541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060017490A KR100957075B1 (ko) 2006-02-23 2006-02-23 전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체 및 이를포함하고 있는 이차전지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7879491B2 (ko)
JP (1) JP5193066B2 (ko)
KR (1) KR100957075B1 (ko)
CN (1) CN101390243B (ko)
WO (1) WO2007097524A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010232145A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Sanyo Electric Co Ltd 積層式電池およびその製造方法
KR101201806B1 (ko) 2010-05-20 2012-11-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US9368830B2 (en) * 2010-11-04 2016-06-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery
PL2747184T3 (pl) 2011-09-20 2020-07-27 Lg Chem, Ltd. Moduł baterii akumulatorowej
JP2014035951A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
KR102161290B1 (ko) * 2013-12-03 2020-09-29 삼성에스디아이 주식회사 가요성 이차 전지
US9768421B2 (en) 2014-10-10 2017-09-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible electrode assembly and electrochemical device having the electrode assembly
JP6258272B2 (ja) * 2015-08-11 2018-01-10 株式会社東芝 バッテリーモジュール
WO2017105009A1 (ko) * 2015-12-16 2017-06-22 주식회사 엘지화학 전지케이스, 이차전지 및 그의 제조방법
KR101941145B1 (ko) 2015-12-16 2019-01-23 주식회사 엘지화학 전지케이스, 이차전지 및 그의 제조방법
DE102021210943A1 (de) 2021-09-30 2023-03-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000030670A (ja) 1998-07-07 2000-01-28 Toyota Motor Corp 電池またはキャパシタの電槽構造および電池またはキャパシタの製造方法
KR20030059930A (ko) * 2002-01-03 2003-07-12 주식회사 엘지화학 이차전지
JP2004095402A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Nissan Motor Co Ltd ラミネート電池、組電池モジュール、組電池およびこの電池を搭載した車両
KR200355114Y1 (ko) 2004-03-25 2004-07-03 에너그린(주) 고정핀을 가지는 2차전지

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8724817D0 (en) * 1987-10-23 1987-11-25 Chloride Silent Power Ltd Constructing metal energy conversion device
US5002842A (en) * 1988-05-02 1991-03-26 Gates Energy Products, Inc. End plate for a metal gas cell
US4950564A (en) * 1988-05-02 1990-08-21 Gates Energy Products, Inc. Metal gas cell
FR2754938A1 (fr) * 1996-10-22 1998-04-24 Philips Electronics Nv Boitier etanche pour contenir un accumulateur electrique
JP3388710B2 (ja) 1999-03-16 2003-03-24 三菱電機株式会社 燃料電池
US6365297B1 (en) 1999-12-15 2002-04-02 Delphi Technologies, Inc. High-power bussing connection system for a battery pack
KR100355114B1 (ko) 2000-09-08 2002-10-11 주식회사 바이오굴바라 연엽차 제조방법
JP2002246007A (ja) 2001-02-19 2002-08-30 Yuasa Corp 積層式極板群を備えた電池
JP3695435B2 (ja) * 2002-09-03 2005-09-14 日産自動車株式会社 ラミネート外装扁平型電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000030670A (ja) 1998-07-07 2000-01-28 Toyota Motor Corp 電池またはキャパシタの電槽構造および電池またはキャパシタの製造方法
KR20030059930A (ko) * 2002-01-03 2003-07-12 주식회사 엘지화학 이차전지
JP2004095402A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Nissan Motor Co Ltd ラミネート電池、組電池モジュール、組電池およびこの電池を搭載した車両
KR200355114Y1 (ko) 2004-03-25 2004-07-03 에너그린(주) 고정핀을 가지는 2차전지

Also Published As

Publication number Publication date
CN101390243A (zh) 2009-03-18
KR20070087276A (ko) 2007-08-28
JP2009527886A (ja) 2009-07-30
JP5193066B2 (ja) 2013-05-08
WO2007097524A1 (en) 2007-08-30
US7879491B2 (en) 2011-02-01
CN101390243B (zh) 2011-09-07
US20090305133A1 (en) 2009-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100957075B1 (ko) 전극 고정용 부재가 장착되어 있는 전극조립체 및 이를포함하고 있는 이차전지
KR101106999B1 (ko) 이차전지
EP2429018B1 (en) Secondary battery
KR100342045B1 (ko) 2차전지
US8029926B2 (en) Rechargeable battery with PTC device
RU2336601C1 (ru) Способ изготовления модульной аккумуляторной батареи
US20130045401A1 (en) Battery pack and battery module comprising the same
US20060099501A1 (en) Secondary battery
CN108701793B (zh) 电池组
KR20160026241A (ko) 전지모듈
KR101367751B1 (ko) 이차 전지 및 그 제조 방법
CN109075304B (zh) 具有隔膜的可再充电电池
KR100870461B1 (ko) 저융점 접착성 수지에 의해 안전성이 향상된 이차전지
US20230052005A1 (en) Electrode assembly including disconnection preventing layer and method for manufacturing the same
KR101996250B1 (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 이차 전지 팩
KR101104148B1 (ko) 전지케이스 제조방법
CN113540548A (zh) 可再充电电池
KR20070096280A (ko) 안전성이 향상된 파우치형 이차전지
KR20230029531A (ko) 전지
US20200058919A1 (en) Rechargeable battery
KR100760786B1 (ko) 이차 전지 및 이를 이용한 제조 방법
KR101274914B1 (ko) 파우치형 이차전지
KR100858789B1 (ko) 분리막의 열융착에 의해 형성된 댐핑부를 포함하고 있는향상된 안전성의 전기화학 셀
KR100420149B1 (ko) 안전 장치를 채용한 이차 전지
KR101211217B1 (ko) 전극리드 간 단락을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130410

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140318

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150416

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 10