KR101256062B1 - Rechargeable battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극군의 중공부에 센터핀을 용이하게 삽입시키고, 아울러 전극군의 변형을 방지할 수 있도록 구성된 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery configured to easily insert a center pin into a hollow portion of an electrode group and to prevent deformation of the electrode group.

이러한 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고 중공부를 가지고 형성된 전극군과, 상기 전극군과 전해액이 수용된 케이스와, 상기 중공부에 배치되는 센터핀을 포함하며, 아울러 상기 센터핀은 금속봉과, 상기 금속봉의 둘레에 형성된 폴리머층을 포함한다. 여기서 상기 폴리머층은 상기 금속봉에 코팅 처리되어 형성될 수 있고, 또한 상기 폴리머층은 상기 금속봉에 나선형으로 감겨 형성될 수도 있다. 한편, 상기 센터핀은 상기 중공부에 배치되고, 나선형의 원기둥 형태로 형성될 수 있다. The present invention includes an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode and having a hollow portion, a case in which the electrode group and the electrolyte are accommodated, and a center pin disposed at the hollow portion. The center pin further includes a metal rod and a polymer layer formed around the metal rod. Here, the polymer layer may be formed by coating the metal rod, and the polymer layer may be formed by spirally winding the metal rod. On the other hand, the center pin is disposed in the hollow portion, it may be formed in a spiral cylindrical shape.

이차 전지, 전극군, 센터핀, 금속봉, 폴리머층 Secondary battery, electrode group, center pin, metal rod, polymer layer

Description

이차 전지{Rechargeable battery}Rechargeable Battery

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 센터핀의 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of the center pin shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 센터핀을 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a center pin applied to a rechargeable battery according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 센터핀을 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a center pin applied to a rechargeable battery according to a third exemplary embodiment of the present invention.

도 5A 및 도 5B는 도 4에 도시된 센터핀의 팽창 전과 팽창 후의 상태를 나타낸 도면이다.5A and 5B are views showing states before and after expansion of the center pin shown in FIG.

<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명><Description of reference numerals for the main parts of the drawings>

100 : 이차 전지 110 : 전극군100: secondary battery 110: electrode group

112 : 음극 113 : 세퍼레이터112: cathode 113: separator

114 : 양극 130 : 케이스114: anode 130: case

133 : 하부 절연판 135 : 상부 절연판 133: lower insulating plate 135: upper insulating plate

140 : 캡 조립체 141 : 캡140: cap assembly 141: cap

143 : 캡 커버 145 : 절연성 가스켓143: cap cover 145: insulating gasket

147 : 러버벤트 149 : 양극탭147: rubber vent 149: positive electrode tab

150. 250, 350 : 센터핀 155, 255 : 금속봉150, 250, 350: Center pin 155, 255: Metal bar

157: 폴리머층 116: 중공부 157: polymer layer 116: hollow portion

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극군의 변형을 방지할 수 있도록 개선된 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery improved to prevent deformation of the electrode group.

이차 전지(rechargeable batteries)는 화학에너지와 전기에너지간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지이다. 최근 휴대용 무선전자 제품들의 개발이 증가되고 있으며, 아울러 이들 제품들의 소형화 및 경량화를 위해, 에너지 밀도가 높은 이차 전지의 필요성도 증대되고 있다.Rechargeable batteries are batteries that can be repeatedly charged and discharged because their mutual conversion between chemical energy and electrical energy is reversible. In recent years, the development of portable wireless electronic products has increased, and in order to miniaturize and lighten these products, the need for a secondary battery having a high energy density has also increased.

널리 사용되는 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 그리고 리튬 이차 전지 등이 있는데, 특히 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로서, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지의 작동 전압보다 3배나 높고, 더욱이 단위 중량당 에너지 밀도도 높아 휴대용 전자 기기의 전원용으로 급속하게 신장되는 추세이다. The widely used secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries. In particular, lithium secondary batteries have an operating voltage of 3.6 V or higher, which is higher than that of nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries. It is three times higher and, moreover, has a high energy density per unit weight, which is rapidly expanding for power of portable electronic devices.

이러한 이차 전지는 휴대용 전화기(cellular phone), 개인용 컴퓨터(personal computer) 및 캠코더(camcorder)와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기를 비롯하여, 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicles) 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.Such secondary batteries are widely used as power sources for driving motors of hybrid electric vehicles, including portable electronic devices such as cellular phones, personal computers, and camcorders. have.

일반적으로 이차 전지는 양극과 음극이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 위치하는 전극군(electrode assembly)과, 상기 전극군이 수용되는 공간을 가지는 케이스와, 상기 케이스에 결합되어 이를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 이차 전지는 전극군과 케이스 등의 형태에 따라 여러 가지 형상으로 제조될 수 있으며, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형 및 파우치형 등이 있다. 2. Description of the Related Art In general, a secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are positioned with a separator interposed therebetween, a case having a space in which the electrode group is accommodated, and a cap plate coupled to the case to seal the cap plate. It is configured to include. Here, the secondary battery may be manufactured in various shapes according to the shape of the electrode group and the case, and typical shapes include cylindrical, square and pouch types.

이중 원통형 이차 전지는, 우선 음극, 세퍼레이터 및 양극을 순차적으로 적층하고 이 적층물의 일단에 중심막대를 결합한 후 상기 적층물을 대략 원통 형태로 감아 전극군을 형성하고, 다음으로 상기 전극군을 케이스에 삽입시키고 이 전극군으로부터 상기 중심막대를 분리한 후, 상기 케이스에 캡 조립체를 설치하는 단계를 거쳐 완성된다. In the double cylindrical secondary battery, first, a negative electrode, a separator, and a positive electrode are sequentially stacked, and a center bar is bonded to one end of the stack, and then the laminate is wound in a substantially cylindrical form to form an electrode group, and then the electrode group is placed in a case. After inserting and separating the center bar from the electrode group, the step is completed by installing a cap assembly in the case.

한편, 상기한 원통형 이차 전지의 제조 과정에서 원통형으로 형성된 전극군으로부터 상기한 중심막대를 분리하게 되면 상기 전극군의 중앙에 중공부가 형성된다. 따라서 상기 중공부에는, 실질적인 이차 전지의 충, 방전 작용시 상기 전극군이 팽창되어 예기치 않은 문제가 발생하는 것을 방지하기 위해, 대략 봉형태의 센터핀이 삽입된다. Meanwhile, when the center bar is separated from the electrode group formed in the cylindrical shape in the manufacturing process of the cylindrical secondary battery, a hollow part is formed in the center of the electrode group. Therefore, in order to prevent the electrode group from expanding and causing unexpected problems during the charging and discharging action of the secondary battery, a substantially rod-shaped center pin is inserted into the hollow part.

그런데 여기서 센터핀의 직경이 전극군의 중공부 직경과 같거나 크게 형성될 경우, 상기 중공부에 상기 센터핀을 삽입하는 작업이 어려워질 뿐만 아니라, 상기 센터핀에 의해 전극군이 파손될 수 있다. However, when the diameter of the center pin is equal to or larger than the diameter of the hollow part of the electrode group, the operation of inserting the center pin into the hollow part becomes difficult, and the electrode group may be damaged by the center pin.

따라서 종래에는 센터핀이 전극군의 중공부에 용이하게 삽입되도록, 상기 센 터핀의 직경이 상기 중공부의 직경보다 작게 형성되는 경우가 많았는데, 이 경우에는 상기 센터핀이 중공부에 삽입되고 나서 상기 센터핀과 전극군의 내측면 사이에 일정한 간격이 존재하게 된다. Therefore, in the related art, the diameter of the center pin is often smaller than the diameter of the hollow part so that the center pin is easily inserted into the hollow part of the electrode group. In this case, the center pin is inserted into the hollow part and then the There is a constant gap between the center pin and the inner surface of the electrode group.

이와 같이, 센터핀과 전극군 사이에 일정 간격이 존재하게 되면, 이차 전지의 충, 방전 과정이나 계속된 이차 전지의 사용으로 전극군에 열이 축적되어 상기 전극군이 중공부를 향해 팽창하는 것을 막을 수 없다는 문제가 발생한다. 이처럼 전극군의 변형이 초래되면, 전극군의 양극 및 음극이 변형되어 양자간의 단락이 발생할 수 있고, 이는 곧 이차 전지의 불량을 유발한다.As such, when a predetermined interval exists between the center pin and the electrode group, heat is accumulated in the electrode group due to the charging and discharging process of the secondary battery or the use of the secondary battery, thereby preventing the electrode group from expanding toward the hollow part. The problem arises that it cannot. When the deformation of the electrode group is caused in this way, the positive electrode and the negative electrode of the electrode group may be deformed to cause a short circuit between the two, which causes a failure of the secondary battery.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극군의 중공부에 센터핀을 용이하게 삽입시키고, 아울러 상기 센터핀으로 인하여 상기 전극군이 상기 중공부를 향해 팽창되어 변형되는 것을 방지할 수 있도록 구성된 이차 전지를 제공한다.Accordingly, the present invention is to solve the conventional problems as described above, and to easily insert the center pin to the hollow portion of the electrode group, and to prevent the electrode group is expanded and deformed toward the hollow portion due to the center pin. It provides a secondary battery configured to be.

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 중공부를 가지고 형성된 전극군; 상기 전극군과 전해액이 수용된 케이스; 및 상기 중공부에 배치되는 센터핀을 포함하며, 상기 센터핀은 금속봉과, 상기 금속봉의 둘레에 형성된 폴리머층을 포함한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode and having a hollow portion; A case in which the electrode group and the electrolyte are accommodated; And a center pin disposed in the hollow part, wherein the center pin includes a metal rod and a polymer layer formed around the metal rod.

상기 폴리머층은 폴리머가 상기 금속봉에 코팅 처리되어 형성될 수 있고, 또한 상기 폴리머층은 폴리머가 상기 금속봉에 나선형으로 감겨 형성될 수도 있다.The polymer layer may be formed by coating a polymer on the metal rod, and the polymer layer may be formed by spirally winding a polymer on the metal rod.

상기 센터핀은 상기 중공부에 배치되고, 나선형의 원기둥 형태로 형성될 수 있다. 여기서 상기 센터핀은 폴리머로 이루어질 수 있다.The center pin may be disposed in the hollow portion and formed in a spiral cylindrical shape. Here, the center pin may be made of a polymer.

상기 폴리머에 상기 전해액이 함침될 수 있다.The electrolyte may be impregnated with the polymer.

상기 이차 전지는 원통형 리튬 이차 전지일 수 있다.The secondary battery may be a cylindrical lithium secondary battery.

상기 금속봉은 철, 구리, 니켈, 니켈합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 것일 수 있다.The metal rod may be selected from the group consisting of iron, copper, nickel, nickel alloys and combinations thereof.

그리고 상기 센터핀이 상기 중공부에 삽입되기 전, 상기 센터핀의 직경은 상기 중공부의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 이후, 상기 폴리머층 및 폴리머는 전해액이 함침되어 팽창된다.And before the center pin is inserted into the hollow portion, the diameter of the center pin may be formed smaller than the diameter of the hollow portion. Thereafter, the polymer layer and the polymer is expanded by being impregnated with an electrolyte solution.

여기서 상기 폴리머는 폴리우레탄 아실레이트계(Polyurethane acrylate), 폴리에틸렌 옥사이드 아실레이트계(Polyethylene oxide acrylate), 폴리 아크리로니트릴계(poly acrylonitrile, PAN), 폴리 비닐리덴 플루오라이드(poly vinylidene fluoride, PVdF), 폴리 에틸렌 옥사이드(poly ethylene oxide, PEO), 폴리카보네이트계(Polycarbonate), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다. Wherein the polymer is a polyurethane acrylate (Polyurethane acrylate), polyethylene oxide acrylate (Polyethylene oxide acrylate), poly acrylonitrile (poly acrylonitrile, PAN), poly vinylidene fluoride (poly vinylidene fluoride, PVdF), It may be any one selected from the group consisting of polyethylene oxide (PEO), polycarbonate, and combinations thereof.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

한편 본 명세서 및 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 부호를 가진다. 그리 고 일반적으로 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Meanwhile, the same components in the present specification and drawings have the same reference numerals. In the case of well-known technologies, which are generally known, their detailed descriptions will be omitted.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)의 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 센터핀(150)의 사시도이다. 이 이차 전지(100)는 리튬 이온 이차 전지로 이루어지나 본 발명이 반드시 이 리튬 이온 이차 전지로 한정되는 것은 아니다.1 is a cross-sectional view of a secondary battery 100 according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view of the center pin 150 shown in FIG. The secondary battery 100 is made of a lithium ion secondary battery, but the present invention is not necessarily limited to this lithium ion secondary battery.

도 1 및 도 2를 참조하면, 이차 전지(100)는 크게 전극군(110)과, 케이스(130)와, 캡 조립체(140)와, 센터핀(150)을 포함한다. 여기서 상기 센터핀(150)은 금속봉(155)과, 이를 감싸는 폴리머층(157)으로 이루어진다.1 and 2, the secondary battery 100 includes an electrode group 110, a case 130, a cap assembly 140, and a center pin 150. The center pin 150 is made of a metal rod 155, and a polymer layer 157 surrounding it.

전극군(110)은 음극 활물질이 부착된 음극(112)과, 양극 활물질이 부착된 양극(114)과, 상기 음극(112) 및 양극(114)의 사이에 배치되는 세퍼레이트(113)를 포함하여 구성된다.The electrode group 110 includes a negative electrode 112 having a negative electrode active material attached thereto, a positive electrode 114 having a positive electrode active material attached thereto, and a separator 113 disposed between the negative electrode 112 and the positive electrode 114. It is composed.

이러한 전극군(110)은 음극(112), 세퍼레이터(113) 및 양극(114)을 순차적으로 적층하고 이 것의 일단에 중심막대(도시되지 않음)를 결합한 후 대략 원통 형태로 감음으로써 완성된다. 완성된 전극군(110)은 케이스(130)에 삽입되고, 상기 중심막대는 전극군(100)으로부터 분리된다. 이 중심막대의 분리로 인해 발생된 중공부에는 후술할 센터핀(150)이 삽입된다.The electrode group 110 is completed by sequentially stacking the cathode 112, the separator 113, and the anode 114, combining a central bar (not shown) to one end thereof, and then winding it in a substantially cylindrical shape. The completed electrode group 110 is inserted into the case 130, and the center bar is separated from the electrode group 100. The center pin 150 to be described later is inserted into the hollow part generated by the separation of the central bar.

케이스(130)는 대략 원통 형태로 내부에 전극군(110)이 수용되는 공간을 구비하고 있다. 이 케이스(130)의 상부는 개방되어 있으며, 이를 통해 전극군(110)이 상기 케이스(130) 내로 삽입된다. The case 130 has a space in which the electrode group 110 is accommodated in a substantially cylindrical shape. The upper part of the case 130 is open, through which the electrode group 110 is inserted into the case 130.

전극군(110)의 음극(112)에 연결되는 음극탭(도시되지 않음)은 상기 케이스(130)의 내측 아랫면에 용접 등에 의해 접합된다. 전극군(110)의 양극(114)에 연결되는 양극탭(149)은 후술할 캡 커버(143)에 연결된다. 그리고 전극군(110)의 상측에는 상부 절연판(135)이 설치되고, 하측에는 하부 절연판(133)이 설치되어, 상기 전극군(110)과 케이스(130)간에 불필요한 전기적 쇼트를 방지한다. A negative electrode tab (not shown) connected to the negative electrode 112 of the electrode group 110 is bonded to the inner lower surface of the case 130 by welding or the like. The positive electrode tab 149 connected to the positive electrode 114 of the electrode group 110 is connected to the cap cover 143 which will be described later. An upper insulating plate 135 is installed above the electrode group 110, and a lower insulating plate 133 is installed below the electrode group 110 to prevent unnecessary electric short between the electrode group 110 and the case 130.

캡 조립체(140)는 캡(141), 캡 커버(143), 상기 캡(141)과 캡 커버(143) 사이에 위치하는 러버벤트(147), 및 절연성 가스켓(145)을 포함하고 있으며, 개방된 케이스(130)의 상부를 밀폐시키는 역할을 맡고 있다. 밀폐된 케이스(130) 내측에는 전해액(도시되지 않음)이 주입되어 있으며, 이는 충, 방전시 음극(112) 및 양극(114)에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. The cap assembly 140 includes a cap 141, a cap cover 143, a rubber vent 147 positioned between the cap 141 and the cap cover 143, and an insulating gasket 145. It serves to seal the upper portion of the case 130. An electrolyte (not shown) is injected into the sealed case 130, which enables the movement of lithium ions generated by the electrochemical reaction in the cathode 112 and the anode 114 during charging and discharging.

본 실시예에서 상기 캡 조립체(140)로는 통상 널리 알려진 캡 조립체가 적용될 수 있는바, 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다. In the present embodiment, the cap assembly 140 may be a generally known cap assembly, and thus a detailed description thereof will be omitted.

한편, 센터핀(150) 즉 폴리머층(157)이 코팅된 금속봉(155)은 전극군(110)의 중심에 형성된 중공부에 설치된다. 상기 센터핀(150)은 이차 전지(100)의 충, 방전 중 발생할 수 있는 전극군(110)의 변형을 예방하기 위한 것으로, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the center pin 150, that is, the metal rod 155 coated with the polymer layer 157 is installed in the hollow formed in the center of the electrode group (110). The center pin 150 is for preventing deformation of the electrode group 110 that may occur during charging and discharging of the secondary battery 100.

본 실시예에서 금속봉(155)은 중공의 원기둥 형상으로 제작된다. 이는 전극군(100)에서 생성된 가스의 이동통로가 확보될 수 있도록 하기 위함이다. 그리고 금속봉(155)은 철, 구리, 니켈, 니켈합금 등 다양한 금속에 의해 형성될 수 있다.In this embodiment, the metal rod 155 is manufactured in the shape of a hollow cylinder. This is to ensure the movement passage of the gas generated in the electrode group 100. The metal rod 155 may be formed of various metals such as iron, copper, nickel, and nickel alloy.

이러한 금속봉(155) 둘레에는 일정한 탄력을 가지는 폴리머층(157)이 코팅된 다. 여기서 상기한 구성을 가지는 센터핀(150)이 전극군(110)의 중공부에 삽입되기 전에, 상기 센터핀(150)의 직경은 상기 중공부 직경보다 작게 형성된다. The polymer layer 157 having a certain elasticity is coated around the metal rod 155. Here, before the center pin 150 having the above configuration is inserted into the hollow portion of the electrode group 110, the diameter of the center pin 150 is smaller than the diameter of the hollow portion.

그러나 상기 센터핀(150)이 전극군(110)의 중공부에 삽입되고 전해액이 함침되면, 상기 센터핀(150)의 폴리머층(157)은 팽창하게 된다. However, when the center pin 150 is inserted into the hollow portion of the electrode group 110 and the electrolyte is impregnated, the polymer layer 157 of the center pin 150 is expanded.

팽창된 폴리머층(157)은 전극군(110)을 일정한 압력으로 밀게 되고, 이로써 상기 전극군(110)은 케이스(130) 내부에서 견고하게 고정될 수 있다. 아울러, 폴리머층(157)을 구비한 센터핀(150)은 상기한 폴리머층(157)의 팽창력으로 인해 충, 방전시 전극군(110)이 팽창되어 변형되는 것을 억제할 수 있고, 또한 케이스(130) 외부에서 내측으로 발생하는 외부 압력에 의해 전극군(110)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. The expanded polymer layer 157 pushes the electrode group 110 at a constant pressure, whereby the electrode group 110 may be firmly fixed in the case 130. In addition, the center pin 150 having the polymer layer 157 may suppress the expansion and deformation of the electrode group 110 during charging and discharging due to the expansion force of the polymer layer 157. 130, the electrode group 110 may be prevented from being deformed by an external pressure generated from the outside to the inside.

이와 같은 역할을 담당하는 센터핀(150)의 폴리머층(157)은 폴리우레탄 아실레이트계(Polyurethane acrylate), 폴리에틸렌 옥사이드 아실레이트계(Polyethylene oxide acrylate), 폴리 아크리로니트릴계(poly acrylonitrile, PAN), 폴리 비닐리덴 플루오라이드(poly vinylidene fluoride, PVdF), 폴리 에틸렌 옥사이드(poly ethylene oxide, PEO), 폴리카보네이트계(Polycarbonate), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. The polymer layer 157 of the center pin 150 that plays such a role is a polyurethane acrylate (Polyurethane acrylate), polyethylene oxide acrylate (polyethylene oxide acrylate), poly acrylonitrile (poly acrylonitrile, PAN) It may be formed of any one selected from the group consisting of, poly vinylidene fluoride (PVdF), polyethylene oxide (PEO), polycarbonate, and combinations thereof.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 센터핀(250)을 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a center pin 250 applied to a rechargeable battery according to a second exemplary embodiment of the present invention.

이를 참조하면, 센터핀(250)은 금속봉(255)의 둘레에 폴리머(257)가 나선형으로 감겨진 구성을 가진다. 금속봉(255)은 도 2에 도시된 금속봉(155)과 동일한 것이 사용될 수 있으므로, 철, 구리, 니켈, 니켈합금 등 다양한 금속에 의해 형성될 수 있다. 그리고 폴리머(257)는 별도의 공정을 통해 띠 상의 필름 형태로 구비되어 금속봉(255)에 감겨짐으로써 폴리머층을 형성한다. Referring to this, the center pin 250 has a configuration in which the polymer 257 is spirally wound around the metal rod 255. Since the metal rod 255 may be the same as the metal rod 155 illustrated in FIG. 2, the metal rod 255 may be formed of various metals such as iron, copper, nickel, and nickel alloy. And the polymer 257 is provided in the form of a film on a band through a separate process is wound on the metal rod 255 to form a polymer layer.

또한, 센터핀(250)이 전극군(110, 도 1참조)의 중공부에 삽입되기 전에, 상기 센터핀(250)의 직경은 상기 중공부의 직경보다 작게 형성된다. In addition, before the center pin 250 is inserted into the hollow portion of the electrode group 110 (see FIG. 1), the diameter of the center pin 250 is smaller than the diameter of the hollow portion.

이러한 센터핀(250)이 전극군(110)의 중공부에 삽입되고 전해액을 흡수하게 되면, 상기 센터핀(250)의 폴리머(257)는 팽창한다. When the center pin 250 is inserted into the hollow portion of the electrode group 110 and absorbs the electrolyte, the polymer 257 of the center pin 250 expands.

상기 센터핀(250)은, 금속봉(255)의 둘레에 폴리머(257)가 나선형으로 감겨지기 때문에, 제1 실시예에서 보다 더욱 잘 팽창되며, 전극군(110)을 더욱 견고하게 고정시킬 수 있다. 아울러 센터핀(250)은 상기한 폴리머층의 팽창력으로 인해 충, 방전 시 전극군(110)이 팽창되어 변형되는 것을 억제할 뿐만 아니라, 케이스(130, 도 1참조) 외부에서 내측으로 발생하는 외부 압력에 의해 전극군(110)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.Since the center pin 250 spirally wraps the polymer 257 around the metal rod 255, the center pin 250 expands more well than in the first embodiment, and more firmly fixes the electrode group 110. . In addition, the center pin 250 not only prevents the electrode group 110 from being expanded and deformed during charging and discharging due to the expansion force of the polymer layer, but also from the outside of the case 130 (see FIG. 1). Deformation of the electrode group 110 can be prevented by pressure.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 센터핀(350)을 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a center pin 350 applied to a rechargeable battery according to a third exemplary embodiment of the present invention.

이를 참조하면, 센터핀(350)은 폴리머(357)가 나선형의 원기둥 형태로 형성되어 있음을 알 수 있다. 상술한 실시예들과 달리 금속봉(155, 255)이 없이 폴리머(357)만으로 센터핀(350)이 형성된다. 즉 폴리머(357)는 별도의 공정을 통해 띠 상의 필름 형태로 1차 형성된 이후 나선형으로 감겨져 소정 크기를 가진 센터핀(350)으로 제작된다. 이때 상기 센터핀(350)의 직경은 전극군(110)의 중공부 직 경보다 작게 제작된다. 다만, 상기 센터핀(350)이 전극군(110)의 중공부에 삽입되고 전해액을 흡수하게 되면, 상기 센터핀(350)은 팽창하여 전극군(110)을 일정 압력으로 밀게 된다. 이러한 센터핀(350)은, 폴리머(357)가 나선형으로 감겨지기 때문에, 전해액 흡수 시 팽창이 잘 된다는 특징이 있다.Referring to this, the center pin 350 can be seen that the polymer 357 is formed in a spiral cylindrical shape. Unlike the above-described embodiments, the center pin 350 is formed only of the polymer 357 without the metal rods 155 and 255. That is, the polymer 357 is first formed in the form of a film on a band through a separate process and then wound in a spiral to be manufactured as a center pin 350 having a predetermined size. At this time, the diameter of the center pin 350 is made smaller than the diameter of the hollow portion of the electrode group (110). However, when the center pin 350 is inserted into the hollow portion of the electrode group 110 and absorbs the electrolyte, the center pin 350 expands and pushes the electrode group 110 at a predetermined pressure. Since the center pin 350 is wound around the polymer 357 in a spiral shape, the center pin 350 may expand well when absorbing the electrolyte solution.

즉, 팽창된 센터핀(350)은 전극군(110)을 일정 압력으로 밀게 되고, 이로써 상기 전극군(110)은 더욱 견고하게 고정된다. 또한, 상기 센터핀(350)은 폴리머(357)의 팽창력으로 인해 충방전 시 전극군(110)이 팽창되어 변형되는 것을 억제할 수 있고, 아울러 케이스(130, 도 1참조) 외부에서 내측으로 발생하는 외부 압력에 잘 견딜 수 있으므로, 상기 압력에 의해 전극군(110)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. That is, the expanded center pin 350 pushes the electrode group 110 at a predetermined pressure, whereby the electrode group 110 is more firmly fixed. In addition, the center pin 350 may prevent the electrode group 110 from being expanded and deformed during charging and discharging due to the expansion force of the polymer 357, and may be generated inward from the outside of the case 130 (see FIG. 1). Since it can withstand external pressure well, the electrode group 110 can be prevented from being deformed by the pressure.

상기한 제2 실시예 및 제3 실시예에서의 폴리머(257, 357)는 폴리우레탄 아실레이트계(Polyurethane acrylate), 폴리에틸렌 옥사이드 아실레이트계(Polyethylene oxide acrylate), 폴리 아크리로니트릴계(poly acrylonitrile, PAN), 폴리 비닐리덴 플루오라이드(poly vinylidene fluoride, PVdF), 폴리 에틸렌 옥사이드(poly ethylene oxide, PEO), 폴리카보네이트계(Polycarbonate), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.The polymers 257 and 357 in the above-described second and third embodiments include polyurethane acrylate, polyethylene oxide acrylate, poly acrylonitrile, and the like. PAN), poly vinylidene fluoride (PVdF), polyethylene oxide (polyethylene oxide, PEO), polycarbonate-based (Polycarbonate), and may be any one selected from the group consisting of these.

한편, 이차 전지 제조 시, 이차 전지의 사용 조건에 따라 적절한 센터핀(150, 250, 350)이 선택될 수 있을 것이다.Meanwhile, when manufacturing the secondary battery, appropriate center pins 150, 250, and 350 may be selected according to the use conditions of the secondary battery.

다음으로는 본 발명의 작용에 대해 도 4에 도시된 센터핀(350)을 예로 하여 설명하기로 한다.Next, the operation of the present invention will be described by taking the center pin 350 shown in FIG. 4 as an example.

도 5A 및 도 5B는 도 4에 도시된 센터핀(350)의 폴리머(357)가 팽창되기 전과 팽창된 후의 상태를 나타낸 도면이다. 도 5A는 센터핀(350)이 전극군(110)의 중공부(116)에 삽입된 직후 상태를 나타낸다. 상기 센터핀(350)은 중공부(116)의 직경보다 작은 직경을 가지므로, 상기 중공부(116)에 상기 센터핀(350)이 삽입되는 공정은 간단하고 편리하게 진행될 수 있다.5A and 5B are views illustrating a state before and after the polymer 357 of the center pin 350 shown in FIG. 4 is expanded. 5A shows a state immediately after the center pin 350 is inserted into the hollow portion 116 of the electrode group 110. Since the center pin 350 has a diameter smaller than the diameter of the hollow part 116, the process of inserting the center pin 350 into the hollow part 116 may be performed simply and conveniently.

이후 이차 전지의 케이스 내부로 전해액이 주입되어 상기 센터핀(350)의 폴리머(357)가 전해액을 흡수하게 되면, 도 5B에서와 같이 팽창하게 되고, 팽창된 센터핀(350)은 전극군(110)을 일정한 압력으로 밀게 된다. 이로써 케이스(130, 도 1참조) 및 센터핀(350) 사이에 위치한 전극군(110)은 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 이러한 센터핀(350)은 이차 전지의 충, 방전 시 전극군(110)이 중공부(116)를 향해 팽창되어 변형되는 것을 억제할 수 있고, 아울러 케이스(130) 외부에서 내측으로 발생하는 외부 압력에 의해 전극군(110)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. Thereafter, when the electrolyte is injected into the case of the secondary battery and the polymer 357 of the center pin 350 absorbs the electrolyte, the electrolyte expands as shown in FIG. 5B, and the expanded center pin 350 is the electrode group 110. ) At a constant pressure. As a result, the electrode group 110 positioned between the case 130 (see FIG. 1) and the center pin 350 may be firmly fixed. In addition, the center pin 350 may prevent the electrode group 110 from expanding and deforming toward the hollow portion 116 during charging and discharging of the secondary battery, and may be generated inward from the outside of the case 130. Deformation of the electrode group 110 can be prevented by external pressure.

한편, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다. On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiments, it is apparent that modifications and improvements can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전극군의 중공부에 삽입되는 센터핀이 전해액을 흡수하여 팽창될 수 있는 구성을 가지고 있기 때문에, 케이스 및 센터핀 사이에 위치한 전극군은 견고한 상태로 고정될 수 있다. As described above, according to the present invention, since the center pin inserted into the hollow portion of the electrode group has a configuration capable of absorbing and expanding the electrolyte, the electrode group located between the case and the center pin can be fixed in a solid state. have.

또한, 본 발명은 이차 전지의 충, 방전 시 전극군이 팽창되어 변형되는 것을 억제하고, 아울러 케이스 외부에서 내측으로 발생하는 외부 압력에 의해 전극군이 변형되는 것을 방지한다. In addition, the present invention suppresses the expansion and deformation of the electrode group during charging and discharging of the secondary battery, and also prevents the electrode group from being deformed by external pressure generated from the outside of the case to the inside.

Claims (11)

양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 중공부를 가지고 형성된 전극군;An electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode and having a hollow portion; 상기 전극군과 전해액이 수용된 케이스; 및A case in which the electrode group and the electrolyte are accommodated; And 상기 중공부에 배치되는 센터핀Center pin disposed in the hollow portion 을 포함하며,/ RTI &gt; 상기 센터핀은 금속봉과, 상기 금속봉의 둘레에 형성된 폴리머층을 포함하는 이차 전지.The center pin may include a metal rod and a polymer layer formed around the metal rod. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이차 전지는 원통형 리튬 이차 전지인 이차 전지.The secondary battery is a secondary battery, a cylindrical lithium secondary battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속봉은 철, 구리, 니켈, 니켈합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 것인 이차 전지.The metal rod is a secondary battery selected from the group consisting of iron, copper, nickel, nickel alloys and combinations thereof. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 폴리머층에 상기 전해액이 함침된 이차 전지.A secondary battery in which the electrolyte layer is impregnated with the polymer layer. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 폴리머층은 폴리우레탄 아실레이트계(Polyurethane acrylate), 폴리에틸렌 옥사이드 아실레이트계(Polyethylene oxide acrylate), 폴리 아크리로니트릴계(poly acrylonitrile, PAN), 폴리 비닐리덴 플루오라이드(poly vinylidene fluoride, PVdF), 폴리 에틸렌 옥사이드(poly ethylene oxide, PEO), 폴리카보네이트계(Polycarbonate), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 형성된 이차 전지. The polymer layer is a polyurethane acrylate (polyurethane acrylate), polyethylene oxide acrylate (polyethylene oxide acrylate), poly acrylonitrile (poly acrylonitrile, PAN), poly vinylidene fluoride (poly vinylidene fluoride, PVdF), A secondary battery formed of any one selected from the group consisting of polyethylene oxide (PEO), polycarbonate, and combinations thereof. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리머층은 폴리머가 상기 금속봉에 코팅 처리되어 형성된 이차 전지.The polymer layer is a secondary battery formed by coating a polymer on the metal rod. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리머층은 폴리머가 상기 금속봉에 나선형으로 감겨진 이차 전지.The polymer layer is a secondary battery in which a polymer is wound spirally on the metal rod. 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 중공부를 가지고 형성된 전극군;An electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode and having a hollow portion; 상기 전극군과 전해액이 수용된 케이스; 및A case in which the electrode group and the electrolyte are accommodated; And 상기 중공부에 배치되고, 나선형의 원기둥 형태로 형성된 센터핀A center pin disposed in the hollow part and formed in a spiral cylindrical shape; 을 포함하는 이차 전지.Secondary battery comprising a. 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 센터핀은 폴리머로 이루어진 이차 전지.The center pin is a secondary battery made of a polymer. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 폴리머에 상기 전해액이 함침된 이차 전지.A secondary battery in which the electrolyte is impregnated with the polymer. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,11. The method according to any one of claims 8 to 10, 상기 폴리머는 폴리우레탄 아실레이트계(Polyurethane acrylate), 폴리에틸렌 옥사이드 아실레이트계(Polyethylene oxide acrylate), 폴리 아크리로니트릴계(poly acrylonitrile, PAN), 폴리 비닐리덴 플루오라이드(poly vinylidene fluoride, PVdF), 폴리 에틸렌 옥사이드(poly ethylene oxide, PEO), 폴리카보네이트계(Polycarbonate), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 이차 전지. The polymer is a polyurethane acrylate (Polyurethane acrylate), polyethylene oxide acrylate (Polyethylene oxide acrylate), poly acrylonitrile (PAN), poly vinylidene fluoride (poly vinylidene fluoride, PVdF), poly A secondary battery, which is any one selected from the group consisting of ethylene oxide (PEO), polycarbonate, and combinations thereof.
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