KR101116577B1 - 이차전지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본 발명의 목적은 전극 조립체와 케이스의 전기적 단락을 방지하고, 그 제작이 용이하며, 전해액 주입의 효율이 좋도록 형성되는 절연 백을 포함하는 이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와 전극 조립체를 내부에 수용하며, 상부가 개방된 주머니 형상이고, 하부에 다수개의 전해액 유통홀이 형성되어 있는 절연 백과 전극 조립체 및 절연 백을 내부에 수용하는 케이스와 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 개시한다.
이를 위해, 본 발명은 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와 전극 조립체를 내부에 수용하며, 상부가 개방된 주머니 형상이고, 하부에 다수개의 전해액 유통홀이 형성되어 있는 절연 백과 전극 조립체 및 절연 백을 내부에 수용하는 케이스와 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 개시한다.
Description
본 발명은 이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 이차전지는 다른 종류의 이차전지에 비해 고출력, 고용량 및 경량 등의 특성을 가지기 때문에, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에도 사용되기 시작했다.
이차전지는 전극 조립체를 케이스 내부에 수용하고, 캡 플레이트로 케이스를 밀봉한 후, 캡 플레이트에 형성된 전해액 주입구 등을 통해 케이스의 내부로 전해액을 주입하여 제조되어 진다.
본 발명의 목적은 전극 조립체와 케이스의 전기적 단락을 방지하고, 전해액 주입의 효율이 좋도록 형성되는 이차전지 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이차전지는 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 내부에 수용하며, 상부가 개방된 주머니 형상이고, 하부에 다수개의 전해액 유통홀이 형성되어 있는 절연 백; 상기 전극 조립체 및 상기 절연 백을 내부에 수용하는 케이스; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전극 조립체와 상기 절연 백 사이에 개재되며, 상기 전극 조립체의 제 1 전극 또는 제 2 전극에 전기적으로 연결되어 있는 안전부재를 더 포함할 수 있다.
더불어, 상기 절연 백의 전해액 유통홀의 상단은 상기 안전부재의 하단보다 낮게 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연 백은 상기 전극 조립체와 상기 케이스의 넓은 측면 사이에 개재되며, 일측에서 타측으로 연장되어 형성되는 제 1 측면부; 상기 제 1 측면부와 대향하며, 상기 전극 조립체와 상기 케이스의 다른 넓은 측면 사이에 개재되며, 일측에서 타측으로 연장되어 형성되는 제 2 측면부; 및 상기 제 1 측면부의 하단과 상기 제 2 측면부의 하단을 잇도록 형성되는 하면부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전해액 유통홀은 상기 하면부에서 연장되어 상기 제 1 측면부 및 상기 제 2 측면부에도 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 측면부의 일측단과 상기 제 2 측면부의 일측단을 잇도록 형성되는 제 3 측면부; 및 상기 제 1 측면부의 타측단과 상기 제 2 측면부의 타측단을 잇도록 형성되는 제 4 측면부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상기 제 3 측면부와 상기 제 4 측면부는 중앙부에 형성되는 실링부; 상기 실링부에서 상기 제 1 측면부를 향해 연장되는 제 1 서브 측면부; 및 상기 실링부에서 상기 제 2 측면부를 향해 연장되는 제 2 서브 측면부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 측면부, 제 2 측면부, 제 3 측면부 및 제 4 측면부의 상단은 전극 조립체의 상단보다 높게 형성될 수 있다.
또한, 상기 전해액 유통홀은 펼친 형상이 사각형 및 반원의 형상 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
또한, 상기 이차 전지는 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연 백은 재질이 폴리프로필렌(PP; polypropylene)으로 형성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법은 절연 필름을 구비하는 절연 필름 구비 단계; 상기 절연 필름을 절곡하는 절곡 단계; 상기 절연 필름의 절곡부에 다수개의 전해액 유통홀을 형성하는 전해액 유통홀 형성 단계; 절곡된 상기 절연 필름의 양측단부를 실링하여 상부가 개방된 주머니 형상의 절연 백으로 형성하는 실링 단계; 상기 절연 백 내부로, 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 집어 넣는 전극 조립체 수용 단계; 및 상기 절연 백 및 상기 전극 조립체를 케이스의 내부에 수용하는 절연 백 수용 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전극 조립체에는 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 전기적으로 연결되어 있는 안전부재가 더 포함될 수 있다.
더불어, 상기 전극 조립체 수용 단계에서, 상기 절연 백의 전해액 유통홀의 상단은 상기 안전부재의 하단보다 낮게 형성될 수 있다.
또한, 상기 실링 단계는 열융착 공정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전해액 유통홀 형성 단계에서, 상기 전해액 유통홀은 상기 절연 필름의 절곡부를 반원, 삼각형 및 사각형 중 하나의 형상으로 절삭하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체 수용 단계에서, 상기 절연 백의 상단은 상기 전극 조립체의 상단보다 높게 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연 백 수용 단계 이후에, 상기 케이스를 전해액 주입구가 형성되어 있는 캡 플레이트로 밀봉하는 캡 플레이트 밀봉 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 캡 플레이트 밀봉 단계 이후에, 상기 캡 플레이트의 전해액 주입구를 통하여 상기 케이스의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연 필름은 재질이 폴리프로필렌(PP; polypropylene)으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지는 하나의 절연 필름의 절곡 및 실링을 통해 절연 백을 제조하여, 그 제조 방법이 간단하다. 그리고, 본 발명에 따른 이차전지는 절연 백의 하부에 전해액 유통홀이 존재하여, 케이스의 내부로 전해액을 주입할 때, 절연 백 내외부로 전해액이 균일하게 주입될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전해액의 주입 효율이 좋아 공정시간이 단축될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도, 종단면도 및 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 구성을 설명하도록 한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도, 종단면도 및 횡단면도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 제 1 전극 단자(130), 제 2 전극 단자(140), 캡 플레이트(150), 안전부재(160) 및 절연 백(170)을 포함한다.
전극 조립체(110)는 제 1 전극(111), 제 2 전극(112) 및 세퍼레이터(113)로 이루어진다. 또한, 상기 전극 조립체(110)는 대략 권취된 젤리 롤(Jelly Roll) 형태이거나, 또는 스택된 형태일 수 있다. 제 1 전극(111)은 양극판일 수 있고, 제 2 전극(112)은 음극판일 수 있다. 물론, 반대로 제 1 전극(111)은 음극판이고, 제 2 전극(112)은 양극판일 수 있다. 제 1 전극(111)은 제 1 금속 포일 및 제 1 활물질을 포함한다. 더불어, 제 1 전극(111)은 양극 활물질이 코팅되지 않은 제 1 무지부(111a)를 포함하고, 제 1 무지부(111a)는 세퍼레이터(113)의 일측을 통하여 외부로 돌출될 수 있다. 제 1 전극(111)이 양극판일 경우, 제 1 금속 포일은 알루미늄일 수 있고, 제 1 활물질은 리튬계 산화물일 수 있다. 제 2 전극(112) 역시 제 2 금속 포일 및 제 2 활물질을 포함한다. 더불어, 제 2 전극(112) 역시 음극 활물질이 코팅되지 않은 제 2 무지부(112a)를 포함하고, 제 2 무지부(112a)는 세퍼레이터(113)의 타측을 통하여 외부로 돌출될 수 있다. 즉, 제 1 무지부(111a) 및 제 2 무지부(112a)의 돌출 방향은 세퍼레이터(113)를 중심으로 서로 반대일 수 있다. 제 2 전극(112)이 음극판일 경우, 제 2 금속 포일은 구리일 수 있고, 제 2 활물질은 흑연일 수 있다. 물론, 여기서 상기 재질들로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 세퍼레이터(113)는 제 1 전극(111) 및 제 2 전극(112)의 사이에 위치된다. 세퍼레이터(113)는 실질적으로 제 1 전극(111)의 양측면에 위치되거나, 또는 제 2 전극(112)의 양측면에 위치될 수 있다. 또한, 세퍼레이터(113)는 전극 조립체(110)의 최외곽에 위치되어, 전극 조립체(110)의 소정 영역이 케이스(120), 캡 플레이트(150) 및 안전부재(160)와 쇼트되지 않도록 한다. 이러한 세퍼레이터(113)는 다공성의 PE(polyethylene), PP(polypropylene) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
케이스(120)는 두 개의 넓은 측면(121a, 121b)과, 두 개의 좁은 측면(122a, 122b)과, 하나의 바닥면(123)을 포함한다. 케이스(120)는 상부가 개방되어 있다. 이러한 케이스(120)에는 상기 전극 조립체(110)가 전해액(미도시)과 함께 수용된다. 이때, 전극 조립체(110)의 제 1 무지부(111a) 및 제 2 무지부(112a)가 각각 두 개의 좁은 측면(122a, 122b)을 향한다. 또한, 케이스(120)는 알루미늄, 구리, 철, 서스(SUS), 세라믹, 폴리머 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
제 1 전극 단자(130)는 제 1 연장부(131), 제 2 연장부(132), 용접부(133), 볼트 연장부(134) 및 넛트(135)를 포함하여 형성된다. 제 1 연장부(131)는 전극 조립체(110)의 일측에 형성된다. 그리고, 제 2 연장부(132)는 제 1 연장부(131)의 상부에서 연장되어 형성된다. 또한, 용접부(133)는 제 1 연장부(131)의 일부에서 연장되어 형성되며, 전극 조립체(110)의 제 1 전극(111) 즉, 제 1 무지부(111a)의 내측으로 일정 깊이 삽입된다. 용접부(133)는 제 1 무지부(111a)에 용접된다. 볼트 연장부(134)는 제 2 연장부(132)에서 연장되고, 캡 플레이트(150)를 관통하여 외측으로 돌출된다. 넛트(135)는 볼트 연장부(134)에 결합되어, 제 1 전극 단자(130)가 캡 플레이트(150)에 단단히 고정되게 한다.
제 2 전극 단자(140)는 제 1 연장부(141), 제 2 연장부(142), 용접부(143), 볼트 연장부(144) 및 넛트(145)를 포함하여 형성된다. 제 1 연장부(141)는 전극 조립체(110)의 타측에 형성된다. 그리고, 제 2 연장부(142)는 제 1 연장부(141)의 상부에서 연장되어 형성된다. 또한, 용접부(143)는 제 1 연장부(141)의 일부에서 연장되어 형성되며, 전극 조립체(110)의 제 2 전극(112) 즉, 제 2 무지부(112a)의 내측으로 일정 깊이 삽입된다. 용접부(143)는 제 2 무지부(112a)에 용접된다. 볼트 연장부(144)는 제 2 연장부(142)에서 연장되고, 캡 플레이트(150)를 관통하여 외측으로 돌출된다. 넛트(145)는 볼트 연장부(144)에 결합되어, 제 2 전극 단자(140)가 캡 플레이트(150)에 단단히 고정되게 한다.
캡 플레이트(150)는 절연재(151a, 151b), 전해액 마개(152) 및 안전벤트(153)를 포함하여 형성된다. 캡 플레이트(150)는 제 1 전극 단자(130) 및 제 2 전극 단자(140)가 외부로 돌출되도록 하면서, 케이스(120)를 덮는다. 캡 플레이트(150)와 케이스(120) 사이의 경계는 레이저로 용접될 수 있다. 더불어, 절연재(151a, 151b)는 제 1 전극 단자(130) 및 제 2 전극 단자(140) 중에서 각각의 볼트 연장부(134, 144)의 외주연에 형성될 수 있다. 전해액 마개(152)는 전해액 주입구(152a)를 막도록 형성된다. 안전벤트(153)는 캡 플레이트(150)에서 상대적으로 얇은 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 캡 플레이트(150)는 상기 케이스(120)와 동일 재질로 형성될 수 있다. 절연재(151a, 151b)에 의해, 제 1 전극 단자(130) 및 제 2 전극 단자(140)는 캡 플레이트(150)와 전기적으로 절연된다. 이러한 구성에 의해, 상기 케이스(120) 및 상기 캡 플레이트(150)는 전기적으로 중성일 수 있다. 즉, 상기 케이스(120) 및 상기 캡 플레이트(150)는 극성(양극 또는 음극)을 갖지 않는다. 다만, 경우에 따라서는 케이스(120) 및 캡 플레이트(150)는 극성을 가질 수도 있다.
안전부재(160)는 제 1 도전판(161), 제 2 도전판(162) 및 제 1 도전판(161)과 제 2 도전판(162) 사이에 위치된 절연필름(163)으로 이루어질 수 있다. 안전부재(160)는 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 사이에 위치된다. 안전부재(160)는 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 적어도 하나의 넓은 측면(121a)의 사이에 위치할 수 있다. 제 1 도전판(161)은 제 1 전극(111)에 전기적으로 연결된다. 즉, 제 1 도전판(161)은 상기 제 1 전극(111)에 용접된다. 제 2 도전판(162)은 제 2 전극(112)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제 2 도전판(162)은 제 2 전극(112)에 용접된다. 절연 필름(163)은 안전부재(160)의 동작 전까지 제 1 도전판(161)과 제 2 도전판(162)의 전기적 단락을 방지하는 역할을 한다. 이와 같이 하여, 이차전지가 못 등에 의하여, 관통이나 압괴되었을 때 절연 필름(163)이 찢어지거나 또는 손상되면서, 안전부재(160)의 제 1 도전판(161) 및 제 2 도전판(162)이 직접 전기적으로 단락된다. 상기 안전부재(160)의 제 1 도전판(161) 및 제 2 도전판(162)은 전기 저항이 작으므로, 단락시 열을 거의 발생시키지 않으며, 대전류를 신속하게 소모한다. 이에 따라, 이차전지(100)의 관통 또는 압괴시 발열 현상이 거의 발생하지 않음으로써, 이차전지의 안전성 및 신뢰성이 향상된다.
절연 백(170)은 상부가 개방된 주머니 형상일 수 있다. 절연 백(170)은 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 사이에 위치된다. 그리고, 절연 백(170)은 절연성 재질인 폴리프로필렌(PP; polypropylene)으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 절연 백(170)은 제 1 측면부(171), 제 2 측면부(172), 제 3 측면부(173), 제 4 측면부(174), 하면부(175) 및 전해액 유통홀(176)을 포함하여 형성된다.
제 1 측면부(171)는 일측에서 타측으로 연장되는 판상으로 형성된다. 그리고, 제 1 측면부(171)는 전극 조립체(110)와 케이스의 넓은 측면(121a) 사이에 형성된다.
제 2 측면부(172)는 일측에서 타측으로 연장되는 판상으로 형성된다. 그리고, 제 2 측면부(172)는 제 1 측면부(171)에 대향하도록 전극 조립체(110)와 케이스의 다른 넓은 측면(121b) 사이에 형성된다.
제 3 측면부(173)는 제 1 측면부(171)의 일측단과 제 2 측면부(172)의 일측단을 잇도록 형성된다. 구체적으로, 제 3 측면부(173)는 실링부(173a)와 실링부(173a)에서 제 1 측면부(171)로 연장되는 제 1 서브 측면부(173b) 및 실링부(173a)에서 제 2 측면부(172)로 연장되는 제 2 서브 측면부(173c)를 포함하여 형성될 수 있다.
제 4 측면부(174)는 제 1 측면부(171)의 타측단과 제 2 측면부(172)의 타측단을 잇도록 형성된다. 구체적으로, 제 4 측면부(174)는 실링부(174a)와 실링부(174a)에서 제 1 측면부(171)로 연장되는 제 1 서브 측면부(174b) 및 실링부(174a)에서 제 2 측면부(172)로 연장되는 제 2 서브 측면부(174c)를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 제 1 측면부(171), 제 2 측면부(172) 제 3 측면부(175) 및 제 4 측면부(176)의 상단 즉, 절연 백(170)의 상단(170a)은 전극 조립체(110)의 상단(160a)보다 높게 형성된다. 즉, 전극 조립체(110)의 상단에서 제 1 측면부(171), 제 2 측면부(172) 제 3 측면부(173) 및 제 4 측면부(174)의 상단까지는 일정 거리(D1)가 이격된다. 따라서, 전극 조립체(110)의 상부는 절연 백(170)에 의하여, 케이스(120)와 전기적으로 단락되지 않는다.
하면부(175)는 제 1 측면부(171)의 하단, 제 2 측면부(172)의 하단, 제 3 측면부(173)의 하단 및 제 4 측면부(174)의 하단에서 연장되어 형성된다. 그리고, 하면부(175)의 중심부에는 일측에서 타측으로 절곡부(175a)가 형성된다.
전해액 유통홀(176)은 절연 백(170)의 하부에 관통홀의 형상으로 형성된다. 구체적으로, 전해액 유통홀(176)은 하면부(175)에서 연장되어 제 1 측면부(171)의 하부 및 제 2 측면부(172)의 하부까지 형성될 수 있다. 전해액 유통홀(176)의 상단(176b)은 안전부재(160)의 하단(160b)보다 낮게 형성될 수 있다. 즉, 전해액 유통홀(176)의 상단(176b)에서 안전부재(160)의 하단(160b)까지는 일정 거리(D2)가 이격되도록 형성된다. 따라서, 안전부재(160)는 절연 백(170)에 의하여 케이스(120)와 전기적으로 단락되지 않는다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법은 절연 필름 구비 단계(S10), 절곡 단계(S20), 전해액 유통홀 형성 단계(S30), 실링 단계(S40), 전극 조립체 수용 단계(S50) 및 절연 백 수용 단계(S60)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 이차전지(100)의 제조 방법은 캡 플레이트 밀봉 단계(S70) 및 전해액 주입 단계(S80)을 더 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3a를 참조하면, 절연 필름 구비 단계(S10)는 사각형의 형상으로 이루어지는 절연 필름을 구비하는 단계이다. 절연 필름은 전해액과 반응하여 산화되지 않는 폴리프로필렌(PP; polypropylene)으로 이루어질 수 있다.
도 2 및 도 3b를 참조하면, 절곡 단계(S20)는 절연 필름을 절곡부(175a)가 형성되도록 반으로 접는 단계이다.
도 2 및 도 3c를 참조하면, 전해액 유통홀 형성 단계(S30)는 절연 필름의 절곡부(175a)를 반원의 형상으로 절삭하여, 전해액 유통홀(176)을 형성하는 단계이다. 이에 의해, 전해액 유통홀(176)은 펼친 형상이 원형의 형상이 된다.
도 2 및 도 3d를 참조하면, 실링 단계(S40)는 절곡 되어진 절연 필름의 일측단과 타측단을 실링하여, 상부가 개방된 주머니 형상인 절연 백(170)을 만드는 단계이다. 실링에 의하여, 제 3 측면부(173)의 실링부(173a) 및 제 4 측면부(174)의 실링부(174a)가 형성된다. 그리고, 실링은 열융착 공정에 의하여 이루어질 수 있다.
도 2 및 도 3e를 참조하면, 전극 조립체 수용 단계(S50) 절연 백(170)의 내부 공간으로 전극 조립체(110)를 수용하는 단계이다.
도 2 및 도 3f를 참조하면, 절연 백 수용 단계(S60)는 전극 조립체(110)를 내부에 수용한 절연 백(170)을 케이스(120)의 내부로 수용하는 단계이다.
도 2 및 도 3g를 참조하면, 캡 플레이트 밀봉 단계(S70)는 케이스(120)의 상부를 캡 플레이트(150)로 밀봉하는 단계이다. 이 때, 전극 조립체(110)의 볼트 연장부(134, 144)는 캡 플레이트(150)를 관통하여 외측으로 노출되도록 한다.
그리고, 전해액 주입 단계(S80)는 캡 플레이트(150)의 전해액 주입구(152a)를 통하여 케이스(120) 내부로 전해액(180)을 주입하는 단계이다. 제 1 측면부(171)의 하부 및 제 2 측면부(172)의 하부까지 전해액 유통홀(176)이 형성되어, 전해액 유통홀(176)이 하면부(175)에만 형성된 것에 비하여 전해액(180)이 절연 백(170)의 내외부로 고르게 유입된다. 전해액(180)은 리튬염과 비수성 유기 용매를 포함하며, 충방전 특성 개량, 과충전방지 등을 위한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 비수성 유기 용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다. 리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl 및 LiI로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 비수성 유기 용매는 카보네이트, 에스테르, 또는 에테르를 포함할 수 있다. 유기용매는 이온의 해리도를 높여 이온의 전도를 원활하게 하기 위해 유전율(극성)이 크고 저점도를 갖는 것을 사용해야 하는데, 일반적으로는 고유전율, 고점도를 갖는 용매와 저유전율, 저점도를 갖는 용매로 구성된 두 가지 이상의 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다. 전해액(180) 주입을 완료한 후에는 전해액 마개(152)를 이용하여, 전해액 주입구(152a)를 막는다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 4a 내지 도 4g를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)의 제조 방법은 도 3a 내지 도 3g에 따른 이차전지(100)와 절연 백(270)의 전해액 유통홀(276)의 구조가 다르게 하여 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)의 제조 방법은 절연 백(270)의 전해액 유통홀(276)을 중심으로 설명하도록 한다. 또한, 도 3a 내지 3g에 따른 이차전지(100)와 동일 유사한 부분은 상세한 설명을 생략한다.
도 2 및 도 4c를 참조하면, 전해액 유통홀 형성 단계(S30)는 절연 필름의 절곡부(275a)를 삼각형의 형상으로 절삭하여, 전해액 유통홀(276)을 형성하는 단계이다. 이에 의해, 전해액 유통홀(276)은 펼친 형상이 마름모 즉, 사각형의 형상으로 형성된다. 이와 같이, 전해액 유통홀(376)의 형상은 여러가지가 가능하다.
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.
100, 200, 300; 이차전지
110; 전극 조립체 120; 케이스
130; 제 1 전극 단자 140; 제 2 전극 단자
150; 캡 플레이트 160; 안전부재
170, 270; 절연 백
171; 제 1 측면부 172; 제 2 측면부
173; 제 3 측면부 174; 제 4 측면부
175; 하면부 175a; 절곡부
176; 전해액 유통홀
180; 전해액
110; 전극 조립체 120; 케이스
130; 제 1 전극 단자 140; 제 2 전극 단자
150; 캡 플레이트 160; 안전부재
170, 270; 절연 백
171; 제 1 측면부 172; 제 2 측면부
173; 제 3 측면부 174; 제 4 측면부
175; 하면부 175a; 절곡부
176; 전해액 유통홀
180; 전해액
Claims (20)
- 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 내부에 수용하며, 상부가 개방되고, 하부에 다수개의 전해액 유통홀이 형성되는 절연 백;
상기 전극 조립체 및 상기 절연 백을 내부에 수용하는 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 조립체와 상기 절연 백 사이에 개재되며,
상기 전극 조립체의 제 1 전극에 전기적으로 연결되는 제 1 도전판;
상기 전극 조립체의 제 2 전극에 전기적으로 연결되는 제 2 도전판;
상기 제 1 도전판과 상기 제 2 도전판 사이에 위치하는 절연필름을 포함하여 형성되는 안전부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 절연 백의 전해액 유통홀의 상단은 상기 안전부재의 하단보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 절연 백은
상기 전극 조립체와 상기 케이스의 넓은 측면 사이에 개재되는 제 1 측면부;
상기 제 1 측면부와 대향하며, 상기 전극 조립체와 상기 케이스의 다른 넓은 측면 사이에 개재되는 제 2 측면부; 및
상기 제 1 측면부의 하단과 상기 제 2 측면부의 하단을 잇도록 형성되는 하면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 전해액 유통홀은
상기 하면부에서 연장되어 상기 제 1 측면부 및 상기 제 2 측면부에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 측면부의 일측단과 상기 제 2 측면부의 일측단을 잇도록 형성되는 제 3 측면부; 및
상기 제 1 측면부의 타측단과 상기 제 2 측면부의 타측단을 잇도록 형성되는 제 4 측면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 상기 제 3 측면부와 상기 제 4 측면부는
중앙부에 형성되는 실링부;
상기 실링부에서 상기 제 1 측면부를 향해 연장되는 제 1 서브 측면부; 및
상기 실링부에서 상기 제 2 측면부를 향해 연장되는 제 2 서브 측면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 측면부, 제 2 측면부, 제 3 측면부 및 제 4 측면부의 상단은 전극 조립체의 상단보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전해액 유통홀은 펼친 형상이 사각형 및 반원의 형상 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 절연 백은 재질이 폴리프로필렌(PP; polypropylene)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 절연 필름을 구비하는 절연 필름 구비 단계;
상기 절연 필름을 절곡하는 절곡 단계;
상기 절연 필름의 절곡부에 다수개의 전해액 유통홀을 형성하는 전해액 유통홀 형성 단계;
절곡된 상기 절연 필름의 양측단부를 실링하여 상부가 개방된 주머니 형상의 절연 백으로 형성하는 실링 단계;
상기 절연 백 내부로, 제 1 전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 집어 넣는 전극 조립체 수용 단계; 및
상기 절연 백 및 상기 전극 조립체를 케이스의 내부에 수용하는 절연 백 수용 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 전극 조립체에는 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 전기적으로 연결되어 있는 안전부재가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 전극 조립체 수용 단계에서, 상기 절연 백의 전해액 유통홀의 상단은 상기 안전부재의 하단보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 실링 단계는 열융착 공정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 전해액 유통홀 형성 단계에서, 상기 전해액 유통홀은 상기 절연 필름의 절곡부를 반원, 삼각형 및 사각형 중 하나의 형상으로 절삭하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 전극 조립체 수용 단계에서, 상기 절연 백의 상단은 상기 전극 조립체의 상단보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 절연 백 수용 단계 이후에, 상기 케이스를 전해액 주입구가 형성되어 있는 캡 플레이트로 밀봉하는 캡 플레이트 밀봉 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법. - 제 18항에 있어서,
상기 캡 플레이트 밀봉 단계 이후에, 상기 캡 플레이트의 전해액 주입구를 통하여 상기 케이스의 내부로 전해액을 주입하는 전해액 주입 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 절연 필름은 재질이 폴리프로필렌(PP; polypropylene)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.
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