KR101373218B1 - Stacked secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 적층형 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외장 케이스가 단자 역할을 하도록 전극 조립체의 전극판과 외장 케이스를 전기적으로 연결하는 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a stacked secondary battery, and more particularly, to a structure for electrically connecting an electrode plate and an outer case of an electrode assembly so that the outer case serves as a terminal.
이차전지(Secondary Battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대용 전화기나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 셀이 다수개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.Secondary battery (Secondary Battery) is a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that can not be charged. In the case of a low-capacity battery in which one battery cell is packed in a pack form, a small portable battery such as a mobile phone, a notebook computer, or a camcorder In the case of a large capacity battery of a battery pack unit, which is used in an electronic device and a plurality of battery cells are connected, it is widely used as a power source for driving a motor of a hybrid electric vehicle.
이러한 이차전지는 리튬이온 이차전지, 니켈-카드뮴 이차전지, 니켈-수소 이차전지, 리튬폴리머 이차전지 등을 포함하며, 최근 각광을 받고 있는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 또한 이차전지의 일종이라 볼 수 있다. 또한, 이차전지 그 외관 형상에 따라 코인형 이차전지, 각형 이차전지 등으로 구분될 수 있다.Such secondary batteries include lithium-ion secondary batteries, nickel-cadmium secondary batteries, nickel-hydrogen secondary batteries, lithium polymer secondary batteries, and the like, and are recently being spotlighted as super capacitors (Super Capacitors). . In addition, the secondary battery may be classified into a coin-type secondary battery, a square secondary battery, and the like according to its external shape.
통상적으로, 이차전지는 양극 전극판과 음극 전극판이 분리막을 사이에 두고 교대로 적층되는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하기 위한 내부공간이 형성되는 금속 재질의 외장 케이스를 포함할 수 있다. 또한, 이차전지는 전극 조립체의 적층된 상태가 흐트러지지 않도록, 즉 전극 조립체를 구성하는 양극 전극판, 분리막, 음극 전극판의 정렬 상태가 어긋나지 않도록, 전극 조립체의 가장자리 혹은 테두리에 부착되는 접착성의 결속 테이프를 더 포함할 수 있다.Typically, the secondary battery may include an electrode assembly in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are alternately stacked with a separator interposed therebetween, and an outer case made of a metal having an inner space for accommodating the electrode assembly. In addition, the secondary battery has an adhesive bond attached to the edge or edge of the electrode assembly so that the stacked state of the electrode assembly is not disturbed, that is, the alignment state of the positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate constituting the electrode assembly is not misaligned. It may further include a tape.
한편, 전극 조립체의 최외측에 위치한 음극 전극판 또는 양극 전극판은 외장 케이스(외장 캡 또는 외장 캔)과 직접 접촉하여 외장 캡 또는 외장 캔이 음극 단자 또는 양극 단자의 역할을 하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the negative electrode plate or the positive electrode plate located on the outermost side of the electrode assembly may be configured to be in direct contact with the outer case (external cap or outer can) so that the outer cap or outer can serve as the negative terminal or the positive terminal.
그런데, 위와 같이 외장 케이스가 단자 역할을 하도록 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판(음극 전극판 또는 양극 전극판)을 외장 케이스(외장 캡 또는 외장 캔)과 직접 접촉하도록 구성하는 경우, 소정의 두께를 갖는 결속 테이프의 간섭으로 인해 전극판이 외장 케이스와 전체적으로 접촉하지 못하고 부분적으로 이격되는 현상이 발생하고 이러한 전극판과 외장 케이스 사이의 불안정한 접촉은 전도성을 떨어뜨려 결과적으로 이차전지의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다. 그리고 이러한 문제점은 결속 테이프가 아니더라도 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판과 외장 케이스 사이에 다른 어떠한 부품이 존재하는 경우에도 발생할 수 있다.However, when the electrode plate (cathode electrode plate or cathode electrode plate) located on the outermost side of the electrode assembly is configured to be in direct contact with the case (external cap or case can) so that the case serves as a terminal as described above, a predetermined thickness Due to the interference of the binding tape having the electrode, the electrode plate does not come into contact with the outer case as a whole and is partially separated from each other, and the unstable contact between the electrode plate and the outer case degrades the conductivity and consequently deteriorates the performance of the secondary battery. There was this. And this problem may occur even if there is any other component between the electrode plate and the outer case located on the outermost side of the electrode assembly, even if not the binding tape.
본 발명의 목적은, 양극 전극판과 음극 전극판이 분리막을 사이에 두고 교대로 적층되는 전극 조립체를 포함한 적층형 이차전지에 있어서, 전극판과 외장 케이스 사이의 충분한 전도성을 안정적으로 확보하여 이차전지의 성능을 향상시키는 한편, 이차전지가 과열되는 경우에는 전극판과 외장 케이스를 전기적으로 차단하여 이차전지의 안정성을 향상시킬 수 있는 적층형 이차전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a stacked type secondary battery including an electrode assembly in which a cathode electrode plate and an anode electrode plate are alternately stacked with a separator interposed therebetween, whereby a sufficient conductivity between the electrode plate and the outer case is stably ensured to ensure the performance of the secondary battery. On the other hand, when the secondary battery is overheated to provide a laminated secondary battery that can improve the stability of the secondary battery by electrically blocking the electrode plate and the outer case.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수 개의 제1 전극판과, 상기 제1 전극판과 반대되는 극성을 가지며 분리막을 사이에 두고 상기 제1 전극판과 교대로 적층되는 복수 개의 제2 전극판을 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 외장 캔; 상기 외장 캔의 개방된 측을 덮도록 상기 외장 캔과 결합하는 외장 캡; 및 상기 복수 개의 제2 전극판 중 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캡 사이에 배치되어 상기 제2 전극판과 상기 외장 캡을 전기적으로 연결하거나, 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캔 사이에 배치되어 상기 제2 전극판과 상기 외장 캔을 전기적으로 연결하는 전도성 고분자 필름;을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지에 의해 달성될 수 있다.The object of the present invention is to provide a plurality of first electrode plates and a plurality of second electrode plates alternately stacked with the first electrode plate with the separator interposed therebetween with a polarity opposite to the first electrode plate. An electrode assembly comprising; An outer can having an inner space for accommodating the electrode assembly; An outer cap coupled with the outer can to cover the open side of the outer can; A second electrode plate disposed between the outermost second electrode plate and the outer cap of the plurality of second electrode plates to electrically connect the second electrode plate and the outer cap, or to the outermost second electrode plate; And a conductive polymer film disposed between the exterior cans to electrically connect the second electrode plate and the exterior cans.
상기 전도성 고분자 필름은, 특정 온도에 도달하면 온도 상승에 대하여 전기 저항값이 급격히 증가하는 정온도계수(PTC, Positive Temperature Coefficient)의 특성을 가질 수 있다.The conductive polymer film may have a characteristic of a positive temperature coefficient (PTC) in which the electrical resistance increases rapidly with respect to a temperature rise when a specific temperature is reached.
상기 적층형 이차전지는, 상기 전극 조립체의 적층된 상태가 흐트러지지 않도록 상기 전극 조립체의 가장자리에 부착되는 결속 테이프;를 더 포함할 수 있다.The stacked secondary battery may further include a binding tape attached to an edge of the electrode assembly such that the stacked state of the electrode assembly is not disturbed.
상기 전도성 고분자 필름은, 상기 결속 테이프와 중첩되지 않도록 상기 최외측에 위치한 제2 전극판의 중앙 영역에 배치될 수 있다.The conductive polymer film may be disposed in a central region of the second electrode plate positioned at the outermost side so as not to overlap with the binding tape.
상기 전도성 고분자 필름은, 상기 결속 테이프와 중첩되지 않도록 상기 결속 테이프와 대응하는 위치에 개구가 형성될 수 있다.The conductive polymer film may have an opening formed at a position corresponding to the binding tape so as not to overlap the binding tape.
상기 전도성 고분자 필름은, 상기 결속 테이프의 두께와 동일하거나 상기 결속 테이프의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다.The conductive polymer film may have a thickness equal to or greater than the thickness of the binding tape.
상기 전도성 고분자 필름은, 일면이 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 접촉하고, 타면이 상기 외장 캡 또는 상기 외장 캔과 접촉할 수 있다.The conductive polymer film may contact one surface of the second electrode plate positioned at the outermost side and the other surface of the conductive polymer film to contact the outer cap or the outer can.
상기 제1 전극판은 양극 활물질이 도포된 양극 전극판이고, 상기 제2 전극판은 음극 활물질이 도포된 음극 전극판일 수 있다.The first electrode plate may be a positive electrode plate coated with a positive electrode active material, and the second electrode plate may be a negative electrode plate coated with a negative electrode active material.
본 발명은 양극 전극판과 음극 전극판이 분리막을 사이에 두고 교대로 적층되는 전극 조립체를 포함한 적층형 이차전지에 있어서, 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판과 외장 케이스 사이에 전도성 고분자 필름을 배치하고 전도성 고분자 필름을 통해 전극판과 외장 케이스를 전기적으로 연결함으로써, 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판과 외장 케이스 사이에 다른 부품(예컨대, 결속 테이프)이 존재하더라도 전극판과 외장 케이스 사이의 충분한 전도성을 안정적으로 확보하여 궁극적으로 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a stacked secondary battery including an electrode assembly in which a cathode electrode plate and an anode electrode plate are alternately stacked with a separator interposed therebetween, wherein a conductive polymer film is disposed between an electrode plate and an outer case disposed at an outermost side of the electrode assembly, and is electrically conductive. By electrically connecting the electrode plate and the outer case through the polymer film, sufficient conductivity between the electrode plate and the outer case is ensured even if other components (eg, a binding tape) are present between the outermost electrode plate and the outer case located in the electrode assembly. As a result, it is possible to secure stable and ultimately improve the performance of the secondary battery.
또한, 본 발명은 정온도계수(PTC, Positive Temperature Coefficient)의 특성을 갖는 전도성 고분자 필름을 적용함으로써, 이차전지가 어떠한 이유로 과열되어 온도가 정상적인 온도 범위를 넘어서는 경우에는 전도성 고분자 필름의 전기적 저항값이 급격히 증가하여 전극판과 외장 케이스를 전기적으로 차단할 수 있으므로, 이차전지의 과열에 의한 폭발 위험 등을 방지하여 궁극적으로 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention by applying a conductive polymer film having a characteristic of positive temperature coefficient (PTC), when the secondary battery is overheated for some reason and the temperature exceeds the normal temperature range the electrical resistance value of the conductive polymer film Since the electrode plate and the outer case can be electrically cut off rapidly, the risk of explosion due to overheating of the secondary battery can be prevented and ultimately, the safety of the secondary battery can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 이차전지의 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면 구성도이다.
도 2는 도 1의 적층형 이차전지에서 전극 조립체의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 전극 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 2의 전극 조립체의 개략적인 정면도이다.
도 5는 도 1의 적층형 이차전지에서 전극 조립체 위에 배치된 전도성 고분자 필름을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 1의 'A' 영역을 확대한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 이차전지에서 전도성 고분자 필름의 변형 예를 설명하기 위한 개략적인 단면 구성도 및 평면도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a stacked secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of an electrode assembly in the stacked rechargeable battery of FIG. 1.
3 is a schematic plan view of the electrode assembly of FIG. 2.
4 is a schematic front view of the electrode assembly of FIG. 2.
FIG. 5 is a schematic plan view illustrating a conductive polymer film disposed on an electrode assembly in the stacked rechargeable battery of FIG. 1.
FIG. 6 is an enlarged view of region 'A' of FIG. 1.
7 and 8 are schematic cross-sectional view and a plan view for explaining a modification of the conductive polymer film in the stacked secondary battery according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in order to avoid unnecessary obscuration of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 이차전지의 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면 구성도이다.1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a stacked secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 적층형 이차전지(100)는 외장 케이스(110,120), 전극 조립체(130), 결속 테이프(140) 및 전도성 고분자 필름(150)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the stacked
한편, 본 실시예에서는 코인 형상의 리튬이온 이차전지의 일 예를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다른 외관 형상의 리튬이온 이차전지는 물론, 니켈-카드뮴 이차전지, 니켈-수소 이차전지 등의 다른 다양한 종류의 이차전지에 적용될 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, an example of a coin-shaped lithium ion secondary battery will be described. However, the present invention is not limited thereto, and the lithium-ion secondary battery of another appearance, as well as a nickel-cadmium secondary battery and a nickel-hydrogen secondary battery, may be used. It can be applied to other various kinds of secondary batteries.
외장 케이스(110,120)는 도 1에 도시된 바와 같이 전극 조립체(130)를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 외장 캔(110)과 외장 캔(110)의 개방된 측을 덮도록 외장 캔(110)과 결합하는 외장 캡(120)으로 구성될 수 있다. 이때, 외장 캔(110)과 외장 캡(120)은 그 자체가 음극 단자 혹은 양극 단자 역할을 할 수 있도록 금속 재질, 예컨대 스테인리스강 등으로 제작될 수 있다. 외장 캔(110)과 외장 캡(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 절연성 합성 수지로 이루어진 개스킷(115)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다. 외장 캔(110)과 외장 캡(120)의 결합에 있어서, 크림핑 혹은 코킹 가공을 사용하여 밀봉된 외장 케이스(110,120)를 제공할 수 있다. 이러한 외장 케이스(110,120)는 전극 조립체(130)가 수용된 상태에서 그 내부에 전해액이 주입될 수 있다. 한편, 본 실시예에서 외장 케이스(110,120)는 편평한 코인 형상을 개시되고 있지만, 외장 케이스(110,120)의 형상은 적절히 변경될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
도 2는 도 1의 적층형 이차전지에서 전극 조립체의 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 2의 전극 조립체의 개략적인 평면도이며, 도 4는 도 2의 전극 조립체의 개략적인 정면도이다.2 is a schematic perspective view of an electrode assembly in the stacked secondary battery of FIG. 1, FIG. 3 is a schematic plan view of the electrode assembly of FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic front view of the electrode assembly of FIG. 2.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 전극 조립체(130)는 복수 개의 제1 전극판(131)과, 제1 전극판(131)과 반대되는 극성을 가지며 분리막(135)을 사이에 두고 제1 전극판(131)과 교대로 적층되는 복수 개의 제2 전극판(132)을 포함할 수 있다. 즉, 전극 조립체(130)는 제1 전극판(131), 분리막(135) 및 제2 전극판(132)이 순차적으로 적층되는 구조를 가질 수 있다. 이하에서는, 제1 전극판(131)은 양극 활물질이 도포된 양극 전극판으로, 제2 전극판(132)은 음극 활물질이 도포된 음극 전극판으로 한정하여 설명하기로 한다. 이와 다르게, 본 발명에서 제1 전극판(131)은 음극 활물질이 도포된 음극 전극판으로, 제2 전극판(132)은 양극 활물질이 도포된 양극 전극판으로 제공될 수도 있다.1 to 4, the
전극 조립체(130)의 최외측 모두(적층 방향에서의 양쪽 끝)에는 도 4에 도시된 바와 같이 음극 전극판(132)이 배치될 수 있다. 이와 다르게, 전극 조립체(130)의 최외측 중 하나에는 음극 전극판(132)이 배치되고 다른 하나에는 양극 전극판(131)이 배치될 수도 있다.
한편, 전극 조립체(130)는 첨부된 도면들에서 간략화를 위해 3개의 양극 전극판(131)과 4개의 음극 전극판(132)을 사용하여 3단으로 적층된 구조로 도시되어 있으나, 실제로는 10단 정도의 적층 단수를 채용하는 경우가 많다. 다만, 본 발명은 이러한 적층 단수에 한정되지 않는 것은 물론이다.On the other hand, the
양극 전극판(131)은 대략 원형의 알루미늄 박판의 양면에 코발트산 리튬 등의 양극 활물질을 도포 혹은 코팅하여 마련될 수 있다. 양극 전극판(131)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 일 방향으로 연장되는 양극 돌출부(131a)를 포함하는데, 이러한 양극 돌출부(131a)들은 도 1에 도시된 바와 같이 하나로 정리된 상태에서 외장 캔(110)의 내저면에 초음파 용접 등으로 전기적으로 접속되어 있다. 이에, 외장 캔(110)은 양극 단자의 역할을 할 수 있다. 이때, 양극 돌출부(131a)에는 양극 활물질이 도포되지 않으며, 분리막(135)으로부터도 노출되어 있다.The
음극 전극판(132)은 양극 전극판(131)과 마찬가지로 대략 원형의 구리 박판의 양면 또는 일면에 흑연 등의 음극 활물질을 도포 혹은 코팅하여 마련될 수 있다. 구체적으로, 음극 전극판(132)은 전극 조립체(130)의 최외측, 즉 도 4에서 상하 양쪽 끝에 위치하는 음극 전극판(132)을 제외하고는 그 양면에 음극 활물질이 도포되어 있다. 그리고, 전극 조립체(130)의 최상단측에 위치하는 음극 전극판(132)은 그 하면에만 음극 활물질이 도포되고, 전극 조립체(130)의 최하단측에 위치하는 음극 전극판(132)은 그 상면에만 음극 활물질이 도포되어 있다. 이때, 전극 조립체(130)의 최하단측에 위치하는 음극 전극판(132)의 하면과 외장 캔(110)의 내저면 사이에는 도 1에 도시된 바와 같이 절연 시일(160)이 배치되어 외장 캔(110)과 음극 전극판(132)은 서로 절연될 수 있다. 이때, 절연 시일(160)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate)나 폴리아미드(polyamide) 등으로 제작된 테이프 구조로 제공될 수 있다. 한편, 음극 전극판(132)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 양극 돌출부(131a)와 반대되는 방향으로 연장되는 음극 돌출부(132a)를 포함하는데, 이러한 음극 돌출부(132a)들은 도 1에 도시된 바와 같이 하나로 정리된 상태에서 초음파 용접 등으로 전기적으로 접속되어 있다. 이때, 음극 돌출부(132a)에는 음극 활물질이 도포되지 않으며, 분리막(135)으로부터도 노출되어 있다.Like the
분리막(135, separator)은 도 4에 도시된 바와 같이 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132) 사이에 배치될 수 있다. 분리막(135)은 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132) 사이를 절연시키는 수단으로, 통상 절연성이 우수한 폴리에틸렌제의 미세한 다공성 박막 등으로 이루어져 리튬 이온이 투과 가능하도록 구성될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 분리막(135)이 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132) 사이에 단순히 배치되는 구조이지만, 이와 다르게 분리막(135)이 양극 전극판(131)의 양면을 피복한 상태에서 절연성 고분자 필름(미도시) 등에 의해 접착 고정되는 이른바 '포켓팅 기술'으로 제작된 양극 전극판으로 제공될 수도 있다. 참고로, 이러한 포켓팅 기술은 등록특허공보 제10-0393484호, 등록특허공보 제10-1048690호 등에 자세히 개시되어 있다.The
결속 테이프(140)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 전극 조립체(130)의 적층된 상태가 흐트러지지 않도록 전극 조립체(130)의 가장자리 혹은 테두리에 부착될 수 있다. 즉, 결속 테이프(140)는 전극 조립체(130)를 구성하는 양극 전극판(131), 분리막(135), 음극 전극판(132)의 정렬 상태가 어긋나지 않도록 전극 조립체(130)를 결속하는 수단이라 할 수 있다. 결속 테이프(140)는 내약품성이 우수한 폴리프로필렌(polypropylene) 등으로 제작될 수 있다. 구체적으로, 결속 테이프(140)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 양극 돌출부(131a)와 음극 돌출부(132a) 사이에서 전극 조립체(130)의 가장자리에 2개가 배치되어 각각 양극/음극 돌출부(131a,132a)가 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 전극 조립체(130)의 바깥 둘레에 감긴 상태로 전극 조립체(130)에 접착될 수 있다. 이때, 결속 테이프(140)는 내약품성이 우수한 폴리프로필렌(polypropylene) 등으로 제작될 수 있다. 다만, 본 발명에서 결속 테이프(140)의 개수 및 부착 위치 등은 본 실시예에서 개시된 것에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.As illustrated in FIGS. 1 to 4, the
도 5는 도 1의 적층형 이차전지에서 전극 조립체 위에 배치된 전도성 고분자 필름을 설명하기 위한 개략적인 평면도이며, 도 6은 도 1의 'A' 영역을 확대한 도면이다.FIG. 5 is a schematic plan view illustrating a conductive polymer film disposed on an electrode assembly in the stacked secondary battery of FIG. 1, and FIG. 6 is an enlarged view of region 'A' of FIG. 1.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 전도성 고분자 필름(150)은 복수 개의 음극 전극판(132) 중 최외측에 위치한 음극 전극판(132)(즉, 도 4에서 전극 조립체(130)의 최상단에 위치한 음극 전극판(132))과 외장 캡(120) 사이에 배치되어 음극 전극판(132)과 외장 캡(120)을 전기적으로 연결 혹은 접속할 수 있다. 이에, 외장 캡(120)은 음극 단자의 역할을 할 수 있다. 전도성 고분자 필름(150)은 도 1에 도시된 바와 같이 그 일면(하면)이 상기 최외측에 위치한 음극 전극판(132)과 접촉하고, 그 타면(상면)이 외장 캡(120)과 접촉하도록 구성될 수 있다.1 to 6, the
여기서, 전도성 고분자 필름(150, conducting polymer film)은 일반적으로 전자 수용체 또는 전자 공여체를 고분자에 도프함으로써 고분자임에 불구하고 높은 전도율을 갖게 된 전도성 고분자로 제작된 필름으로, 대표적인 전도성 고분자로는 도프된 폴리에틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜 등이 있다.Here, the conducting polymer film (150) is a film made of a conductive polymer having high conductivity despite being a polymer by doping an electron acceptor or an electron donor to a polymer. Polyethylene, polypyrrole, polythiophene and the like.
종래에는 외장 캡(120)이 음극 단자의 역할을 하도록 전극 조립체(130)의 최외측에 위치한 음극 전극판(132)이 외장 캡(120)과 직접 접촉하도록 구성하였지만, 이러한 경우 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 두께(T1)를 갖는 결속 테이프(140)의 간섭에 의해 음극 전극판(132)이 외장 캡(120)과 전체적으로 접촉하지 못하고 부분적으로 이격되는 현상이 있었다. 이러한 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이의 불안정한 접촉은 전도성을 떨어뜨려 결과적으로 이차전지의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.Conventionally, the
본 발명에서 전도성 고분자 필름(150)은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 구성으로, 최외측에 위치한 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이에 배치되어 음극 전극판(132)과 외장 캡(120)을 전기적으로 연결함으로써, 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이에 충분한 전도성을 안정적으로 확보할 수 있고, 이에 따라 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the
구체적으로, 전도성 고분자 필름(150)은 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 전극 조립체(130)의 가장자리에 부착된 결속 테이프(140)와 중첩되지 혹은 겹쳐지지 않도록 음극 전극판(132)의 중앙 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 전도성 고분자 필름(150)은 결속 테이프(140)의 간섭을 받지 않고 최외측에 위치한 음극 전극판(130) 및 외장 캡(120)과의 접촉을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 더 안정적인 접촉을 확보하기 위해서 전도성 고분자 필름(150)은 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 결속 테이프(140)의 두께(T1)보다 큰 두께(T2)를 갖는 것이 바람직하며, 적어도 결속 테이프(140)의 두께(T1)와 동일한 두께를 가져야 할 것이다. 한편, 도 5에는 전도성 고분자 필름(150)이 원판 형상으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 전도성 고분자 필름(150)의 판면 형상은 적절히 변경될 수 있다.Specifically, the
한편, 전도성 고분자 필름(150)은 정온도계수(PTC, Positive Temperature Coefficient)의 특성을 가질 수 있다. 즉, 전도성 고분자 필름(150)은 최근 다양한 회로에서 과전류, 과열 보호의 용도로 사용되고 있는 폴리머계 PTC 소자 혹은 PCT 폴리머로 제작될 수 있다. 여기서, 정온도계수(PTC)의 특성이란 특정 온도에 도달하면 온도 상승에 대하여 전기 저항값이 급격히 증가하는 특성을 말한다. 이처럼, 정온도계수(PTC)의 특성을 갖는 전도성 고분자 필름(150)은 이차전지(100)의 정상적인 작동 온도 범위에서는 전술한 바와 같이 음극 전극판(132)과 외장 캡(120)을 전기적으로 연결하여 안정성인 전도성을 확보하는 한편, 이차전지(100)가 어떠한 이유로 과열되어 온도가 정상적인 온도 범위를 넘어서는 경우에는 전기적 저항값이 급격히 증가하여 음극 전극판(132)과 외장 캡(120)를 전기적으로 차단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 이차전지(100)의 과열에 의한 폭발 위험 등을 방지하여 결과적으로 이차전지(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, the
한편, 본 실시예에서는 전극 조립체(130)의 최외측(적층 방향에서의 양쪽 끝)에 음극 전극판(132)이 배치되고 최외측(도 4에서 최상단측)에 위치한 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이에 전도성 고분자 필름(150)이 배치되는 구성에 한정하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 예컨대 전극 조립체(130)의 최외측에 양극 전극판(131)이 배치되고 최외측에 위치한 양극 전극판(131)과 외장 캡(120) 사이에 전도성 고분자 필름(150)이 배치되거나, 다른 최외측에 위치한 양극 전극판(131)과 외장 캔(110) 사이에 전도성 고분자 필름(150)이 배치되는 구성을 포함할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 이차전지에서 전도성 고분자 필름의 변형 예를 설명하기 위한 개략적인 단면 구성도 및 평면도이다.7 and 8 are schematic cross-sectional view and a plan view for explaining a modification of the conductive polymer film in the stacked secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8을 참조하면, 전도성 고분자 필름(250)은 음극 전극판(132)의 중앙 영역에만 배치되는 도 1 및 도 5에 도시된 전도성 고분자 필름(150)과 다르게, 음극 전극판(132)의 거의 전체 영역에 배치되되, 결속 테이프(140)와 중첩되지 혹은 겹쳐지지 않도록 도 8에 도시된 바와 같이 결속 테이프(140)와 대응하는 위치에 개구(251)가 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, the
이러한 구성을 갖는 전도성 고분자 필름(250)은 도 1 및 도 5에 도시된 전도성 고분자 필름(150)과 마찬가지로 결속 테이프(140)와의 간섭을 피하면서도 전술한 전도성 고분자 필름(150)보다 음극 전극판(132) 및 외장 캡(120)과 접촉되는 면적을 크게 할 수 있으므로, 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이의 전도성을 더욱 향상시킬 수 있다. 한편, 전도성 고분자 필름(250)의 개구(251) 형상은 도 8에 개시된 사각 형상에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.The
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100 : 이차전지
110 : 외장 캔
120 : 외장 캡
130 : 전극 조립체
131 : 제1 전극판(양극 전극판)
132 : 제2 전극판(음극 전극판)
135 : 분리막
140 : 결속 테이프
150 : 전도성 고분자 필름
160 : 절연 시일100: secondary battery
110: exterior can
120: outer cap
130: electrode assembly
131: first electrode plate (anode electrode plate)
132: second electrode plate (cathode electrode plate)
135: separator
140: binding tape
150: conductive polymer film
160: insulation seal
Claims (8)
상기 전극 조립체를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 외장 캔;
상기 외장 캔의 개방된 측을 덮도록 상기 외장 캔과 결합하는 외장 캡;
상기 전극 조립체의 적층된 상태가 흐트러지지 않도록 상기 전극 조립체의 가장자리에 부착되는 결속 테이프; 및
상기 복수 개의 제2 전극판 중 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캡 사이에 배치되되 상기 결속 테이프의 간섭을 받지 않고 상기 제2 전극판 및 상기 외장 캡과의 접촉을 유지하여 상기 제2 전극판과 상기 외장 캡을 전기적으로 연결하거나, 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캔 사이에 배치되되 상기 결속 테이프의 간섭을 받지 않고 상기 제2 전극판과 상기 외장 캔과의 접촉을 유지하여 상기 제2 전극판과 상기 외장 캔을 전기적으로 연결하는 전도성 고분자 필름;을 포함하고,
상기 전도성 고분자 필름은, 특정 온도에 도달하면 온도 상승에 대하여 전기 저항값이 급격히 증가하는 정온도계수(PTC, Positive Temperature Coefficient)의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
An electrode assembly comprising a plurality of first electrode plates and a plurality of second electrode plates alternately stacked with the first electrode plate with a separator opposite therebetween and having a polarity opposite to the first electrode plate;
An outer can having an inner space for accommodating the electrode assembly;
An outer cap coupled with the outer can to cover the open side of the outer can;
A binding tape attached to an edge of the electrode assembly such that the stacked state of the electrode assembly is not disturbed; And
The second electrode plate disposed between the outermost second electrode plate and the outer cap of the plurality of second electrode plates, the contact between the second electrode plate and the outer cap without maintaining the interference of the binding tape to maintain the second Electrically connecting an electrode plate and the outer cap, or disposed between the outermost second electrode plate and the outer can, and the contact between the second electrode plate and the outer can without contacting the binding tape. And a conductive polymer film that maintains and electrically connects the second electrode plate and the exterior can.
The conductive polymer film has a characteristic of a positive temperature coefficient (PTC), the electrical resistance value rapidly increases with respect to the temperature rise when a certain temperature is reached.
상기 전도성 고분자 필름은,
상기 결속 테이프와 중첩되지 않도록 상기 최외측에 위치한 제2 전극판의 중앙 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
The method of claim 1,
The conductive polymer film,
Stacked secondary battery characterized in that it is disposed in the central region of the second electrode plate located on the outermost side so as not to overlap the binding tape.
상기 전도성 고분자 필름은,
상기 결속 테이프와 중첩되지 않도록 상기 결속 테이프와 대응하는 위치에 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
The method of claim 1,
The conductive polymer film,
An opening is formed in a position corresponding to the binding tape so as not to overlap with the binding tape.
상기 전도성 고분자 필름은,
상기 결속 테이프의 두께와 동일하거나 상기 결속 테이프의 두께보다 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
The method of claim 1,
The conductive polymer film,
Stacked secondary battery, characterized in that having a thickness equal to or greater than the thickness of the binding tape.
상기 전도성 고분자 필름은,
일면이 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 접촉하고, 타면이 상기 외장 캡 또는 상기 외장 캔과 접촉하는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
The method of claim 1,
The conductive polymer film,
The laminated secondary battery of claim 1, wherein one surface of the second electrode plate contacts the outermost electrode and the other surface contacts the outer cap or the outer can.
상기 제1 전극판은 양극 활물질이 도포된 양극 전극판이고,
상기 제2 전극판은 음극 활물질이 도포된 음극 전극판인 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.The method of claim 1,
The first electrode plate is a positive electrode plate coated with a positive electrode active material,
The second electrode plate is a laminated secondary battery, characterized in that the negative electrode plate coated with a negative electrode active material.
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