KR101505722B1 - Lithium secondary battery comprising elastic clip device and method for preparation the same - Google Patents
Lithium secondary battery comprising elastic clip device and method for preparation the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101505722B1 KR101505722B1 KR1020130038651A KR20130038651A KR101505722B1 KR 101505722 B1 KR101505722 B1 KR 101505722B1 KR 1020130038651 A KR1020130038651 A KR 1020130038651A KR 20130038651 A KR20130038651 A KR 20130038651A KR 101505722 B1 KR101505722 B1 KR 101505722B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- clip
- battery case
- elastic structure
- lithium secondary
- secondary battery
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 54
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title abstract description 54
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 4
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 13
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003307 Ni-Cd Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018095 Ni-MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018477 Ni—MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- SMBGWMJTOOLQHN-UHFFFAOYSA-N lead;sulfuric acid Chemical compound [Pb].OS(O)(=O)=O SMBGWMJTOOLQHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
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
- H01M10/0481—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
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
- H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
- H01M4/0445—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
- H01M4/0447—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling of complete cells or cells stacks
-
- 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, 및 음극이 적층되어 형성되는 전극조립체; 상기 전극조립체를 감싸고, 전해액이 주입된 전지케이스; 및 상기 전지케이스의 적어도 두 면 이상과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부와 제2 압착부, 및 상기 제1 압착부와 제2 압착부를 연결하는 연결부를 갖는 클립형 탄성구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 전지케이스에 클립형 탄성구조체를 고정시킴으로써, 전극조립체의 충전시 전지케이스에 지속적인 압력을 가할 수 있어, 리튬 이차전지의 충방전시에 발생하는 가스를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 국부적인 전기 화학적 부반응 및 국부적인 가스발생을 방지할 수 있으므로, 리튬 이차전지의 성능, 수명, 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. The present invention relates to an electrode assembly in which an anode, a separator, and a cathode are laminated; A battery case that surrounds the electrode assembly and into which an electrolyte is injected; And a clip-like elastic structure having first and second crimping portions facing each other to elastically clamp at least two sides of the battery case, and a connecting portion connecting the first crimping portion and the second crimping portion And a method for producing the lithium secondary battery.
The lithium secondary battery according to the present invention is able to apply a constant pressure to the battery case during charging of the electrode assembly by fixing the clip-like elastic structure to the battery case, thereby minimizing the gas generated during charging and discharging of the lithium secondary battery In particular, since local electrochemical side reactions and local gas generation can be prevented, the performance, lifetime, and safety of the lithium secondary battery can be greatly improved.
Description
본 발명은 클립형 탄성구조체를 포함하는 리튬 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery including a clip type elastic structure and a method of manufacturing the same.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기 화학 소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기 화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발이 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, notebook PCs and even electric vehicles are expanding, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified. The electrochemical device is one of the most remarkable fields in this respect, and development of a rechargeable secondary battery has become a focus of attention. In recent years, research and development on the design of new electrodes and batteries have been proceeding in order to improve capacity density and specific energy in developing such batteries.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. 그러나, 이러한 리튬 이차전지는 유기 전해액을 사용하는 데 따르는 발화 및 폭발 등의 안전성에 문제가 발생할 수 있고, 제조가 까다로운 단점이 있다.Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution . However, such a lithium secondary battery has disadvantages in that it may cause problems in terms of safety such as ignition and explosion when an organic electrolyte is used, and that it is difficult to manufacture.
일반적인 리튬 이차전지의 제조방법은 양극/음극 활물질을 이용하여 각각의 양극 필름과 음극 필름을 제조하고 상기 양극/음극 필름을 집전체에 도포하여 절연체인 분리막과 함께 감거나 적층하여 전극조립체를 제조 및 준비하고, 상기 전극조립체를 전지케이스에 삽입하고, 상기 전지케이스에 전해액을 주입하여 밀봉하고, 초기 충전시 발생되는 가스를 제거하기 위한 디개싱(degassing)을 수행하는 것을 포함하여 이루어진다.In general, a method of manufacturing a lithium secondary battery includes the steps of preparing a positive electrode film and a negative electrode film by using a positive electrode / negative electrode active material, applying the positive electrode / negative electrode film to a current collector and winding or laminating the separator together with a separator as an insulator, Inserting the electrode assembly into a battery case, injecting an electrolyte into the battery case, sealing the battery case, and performing degassing to remove gas generated during initial charging.
또한, 이렇게 제조된 리튬 이차전지는 충전시 전해액내의 리튬 이온과 비수성 유기 용매가 반응하여 고체 전해질(solid electrolyte interface; SEI) 필름을 생성시키는데, 이때 H2, CO2, CH4, CH2, C2H6, C3H8, C3H6 등의 가스도 함께 발생된다. 상기 가스는 전지의 내압을 약 1.5~2.5 ㎏f/㎠ 이상 상승시키며, 이러한 내압의 증가로 인해 리튬 이차전지가 특정 방향으로 부풀어오르는 등 리튬 이차전지의 특정 면의 중심부가 변형되는 현상을 유발시키며, 이로 인해 리튬 이차전지 내 극판간 밀착성에서 국부적인 차이점이 발생하여 리튬 이차전지의 성능, 수명, 및 안정성이 저하되는 문제점이 생기게 되는바, 이에 대한 개선이 요구되고 있는 실정이다.Further, the thus-prepared lithium secondary battery, the reaction to the solid electrolyte lithium ions and the non-aqueous organic solvent in the electrolyte solution during charging; for the formation of (solid electrolyte interface SEI) film, wherein H 2, CO 2, CH 4, CH 2, C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 3 H 6 And so on. The gas causes the internal pressure of the battery to rise by about 1.5 to 2.5 kgf / cm 2 or more, and the central portion of the specific surface of the lithium secondary battery is deformed such that the lithium secondary battery bulges in a specific direction due to the increase of the internal pressure , Which causes a local difference in the adhesion between the inner and outer electrode plates of the lithium secondary battery, thereby deteriorating the performance, lifetime, and stability of the lithium secondary battery.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전지케이스에 클립형 탄성구조체를 고정시킴으로써, 전극조립체의 충전시 전지케이스에 지속적인 압력을 가할 수 있어, 리튬 이차전지 내에 발생하는 가스를 억제하여 리튬 이차전지의 성능, 수명, 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 리튬 이차전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery which is capable of applying a constant pressure to a battery case during charging of an electrode assembly by fixing a clip type elastic structure to a battery case, And a lithium secondary battery capable of greatly improving safety, and a method of manufacturing the same.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 양극, 분리막, 및 음극이 적층되어 형성되는 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 전지케이스; 및 상기 전지케이스의 적어도 두 면 이상과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부와 제2 압착부, 및 상기 제1 압착부와 제2 압착부를 연결하는 연결부를 갖는 클립형 탄성구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly including an anode, a separator, and a cathode laminated to each other; A battery case for accommodating the electrode assembly; And a clip-like elastic structure having first and second crimping portions facing each other to elastically clamp at least two sides of the battery case, and a connecting portion connecting the first crimping portion and the second crimping portion And a lithium secondary battery.
또한, 본 발명은 (가) 양극, 분리막, 및 음극이 적층되어 형성되는 전극조립체를 제조하는 단계; (나) 상기 전극조립체를 전지케이스에 삽입한 후, 전해액을 주입하여 밀봉하는 단계; (다) 상기 전지케이스에 상기 전지케이스의 적어도 두 면 이상과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부와 제2 압착부, 및 상기 제1 압착부와 제2 압착부를 연결하는 연결부를 갖는 클립형 탄성구조체를 고정하는 단계; (라) 상기 전극조립체를 초기 충전하는 단계; 및 (마) 상기 초기 충전된 전극조립체에서 추후 발생할 수 있는 가스를 미리 발생시키고, 상기의 미리 발생된 가스를 제거하는 디개싱(degassing)하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode assembly, the method comprising: (a) preparing an electrode assembly in which a cathode, a separator, and a cathode are laminated; (B) inserting the electrode assembly into the battery case, injecting and sealing the electrolyte solution; (C) a first crimping portion and a second crimping portion opposed to each other to elastically clamp at least two sides of the battery case to the battery case, and a connecting portion connecting the first crimping portion and the second crimping portion, Securing the clip-like elastic structure having the elastic member; (D) initially charging the electrode assembly; And (e) degassing the pre-charged electrode assembly in advance to generate a gas that may be generated in advance, and removing the previously generated gas. The present invention also provides a method of manufacturing a lithium secondary battery.
나아가, 본 발명은 상기 리튬 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈 또는 전지팩을 제공한다.Further, the present invention provides a middle- or large-sized battery module or a battery pack, wherein the plurality of lithium secondary batteries are electrically connected to each other.
본 발명은 클립형 탄성구조체를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 전지케이스에 클립형 탄성구조체를 고정시킴으로써, 전극조립체의 충전시 전지케이스에 지속적인 압력을 가할 수 있어, 리튬 이차전지의 충방전시에 발생하는 가스를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 국부적인 전기 화학적 부반응 및 국부적인 가스발생을 방지할 수 있으므로, 리튬 이차전지의 성능, 특히 수명 특성을 크게 향상시킬 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lithium secondary battery including a clip type elastic structure, and a lithium secondary battery according to the present invention is capable of applying a constant pressure to a battery case during charging of an electrode assembly by fixing a clip- It is possible to minimize localized electrochemical side reactions and local gas generation, as well as minimize the gas generated during charging and discharging of the secondary battery, so that the performance, particularly the life characteristic, of the lithium secondary battery can be greatly improved .
또한, 전지 내에서 발생한 열을 보다 신속하게 외부로 전달 및 방출시킬 수 있어서, 전지 내의 온도 상승을 방지할 수 있고, 전지의 폭발 및 발화를 방지할 수 있어 전지의 안전성 측면에서도 효과적이다.Further, the heat generated in the battery can be transmitted and discharged to the outside more quickly, so that the temperature rise in the battery can be prevented, and the explosion and ignition of the battery can be prevented, which is effective in safety of the battery.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 “ㄷ”자 형태의 클립형 탄성구조체를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 “
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 “
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 클립형 탄성구조체의 연결부가 절곡되어 형성된 클립형 탄성구조체를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 전지케이스가 다양한 형태의 클립형 탄성구조체에 고정된 리튬 이차전지의 측면도이다.
도 6 및 7은 본 발명의 실시예에 따라 전지케이스가 클립형 탄성구조체에 고정된 리튬 이차전지의 평면도이다.1 shows a " C " shaped clip-like elastic structure according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view of the < RTI ID = 0.0 >
Fig. 3 is a cross-sectional view of a "
FIG. 4 illustrates a clip-type elastic structure in which a connection portion of the clip-type elastic structure according to the fourth embodiment of the present invention is bent.
5 is a side view of a lithium secondary battery in which a battery case is fixed to various types of clip-like elastic structures according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are plan views of a lithium secondary battery in which a battery case is fixed to a clip-like elastic structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명자들은 전극조립체의 충전시 전지케이스에 지속적인 압력을 가해줄 수 있는 클립형 탄성구조체를 리튬 이차전지에 적용하였고, 리튬 이차전지 내에 발생하는 가스를 억제할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have confirmed that a clip type elastic structure capable of applying a constant pressure to a battery case when charging an electrode assembly is applied to a lithium secondary battery and gas generated in the lithium secondary battery can be suppressed.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지는 양극, 분리막, 및 음극이 적층되어 형성되는 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 전지케이스; 및 상기 전지케이스의 적어도 두 면 이상과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부와 제2 압착부, 및 상기 제1 압착부와 제2 압착부를 연결하는 연결부를 갖는 클립형 탄성구조체를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery comprising: an electrode assembly including a cathode, a separator, and a cathode laminated; A battery case for accommodating the electrode assembly; And a clip-like elastic structure having first and second crimping portions facing each other to elastically clamp at least two sides of the battery case, and a connecting portion connecting the first crimping portion and the second crimping portion do.
일반적으로 리튬 이차전지는 충전시 전해액 내의 리튬 이온과 비수성 유기 용매가 반응하면서 가스도 함께 발생된다. 상기 가스는 전지의 내압을 상승시키며, 이러한 내압의 증가로 인해 리튬 이차전지가 특정 방향으로 부풀어오르는 등 리튬 이차전지의 특정 면의 중심부가 변형되는 현상을 유발시키며, 이로 인해 리튬 이차전지 내 극판간 밀착성에서 국부적인 차이점이 발생할 수 있어, 리튬 이차전지의 성능, 수명 및 안전성을 저하시킬 수 있다. Generally, a lithium secondary battery reacts with lithium ions in a non-aqueous organic solvent in the electrolyte to generate a gas. This gas raises the internal pressure of the battery and causes the phenomenon that the central portion of the specific surface of the lithium secondary battery is deformed such that the lithium secondary battery bulges in a specific direction due to the increase of the internal pressure, Local differences may occur in adhesion, which may deteriorate the performance, lifetime, and safety of the lithium secondary battery.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지는 전지케이스에 클립형 탄성구조체를 고정시킴으로써, 전극조립체의 충전시 전지케이스에 지속적인 압력을 가할 수 있어, 리튬 이차전지의 충방전시에 발생하는 가스를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 국부적인 전기 화학적 부반응 및 국부적인 가스발생을 방지할 수 있으므로, 리튬 이차전지의 성능, 수명, 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. The lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention is capable of applying a constant pressure to the battery case during charging of the electrode assembly by fixing the clip-like elastic structure to the battery case, thereby minimizing the gas generated during charging and discharging of the lithium secondary battery Not only can a localized electrochemical side reaction and local gas generation be prevented, but also the performance, lifetime and safety of the lithium secondary battery can be greatly improved.
본 발명에서 사용되는 전극조립체는 스택형, 스택-폴딩형, 및 젤리-롤형 중에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하고, 스택형인 것이 클립형 탄성구조체에 용이하게 고정될 수 있어 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The electrode assembly used in the present invention is preferably at least one selected from the group consisting of a stacked type, a stacked-folded type, and a jelly-roll type, and is more preferable because it can be easily fixed to a clip type elastic structure, .
구체적으로, 스택형 전극조립체는 다수의 양극과 음극이 분리막이 개재된 상태에서 적층되어 있으며, 상단에 양극단자와 음극단자가 돌출되어 있다.Specifically, in the stacked electrode assembly, a plurality of positive electrodes and negative electrodes are laminated with a separator interposed therebetween, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal protrude from the top.
본 발명에서 사용되는 전지케이스는 파우치형, 원통형, 및 각형 중에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하고, 파우치형인 것이 가스 억제에 효과적이므로 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The battery case used in the present invention is preferably at least one selected from the pouch type, the cylindrical type, and the square type, and the pouch type is more preferable because it is effective for suppressing the gas, but is not limited thereto.
본 발명에서 사용되는 클립형 탄성구조체는 전지케이스의 적어도 두 면 이상, 바람직하게는 두 면 내지 네 면과 접촉하여 탄력적으로 클램핑할 수 있도록 형성된다. 이때, 상기 클립형 탄성구조체는 서로 마주보는 제1 압착부와 제2 압착부, 및 상기 제1 압착부와 제2 압착부를 연결하는 연결부를 갖도록 형성되는 것으로, 가장 간단한 형태로는 “⊂”자 형태나 “ㄷ”자 형태, “
특히, 상기 클립형 탄성구조체의 연결부는 상기 제1 압착부와 연결되는 부분 및 제2 압착부와 연결되는 부분 중 적어도 하나 이상에서 절곡될 수 있다.In particular, the connecting portion of the clip-like elastic structure may be bent at least one of a portion connected to the first pressing portion and a portion connected to the second pressing portion.
또한, 상기 클립형 탄성구조체의 연결부 높이(도 1의 H)는 전지케이스 두께의 1.0 내지 3배인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the height of the connection portion (H in FIG. 1) of the clip-like elastic structure is preferably 1.0 to 3 times the thickness of the battery case, but is not limited thereto.
상기 클립형 탄성구조체의 연결부 높이(H)가 전지케이스 두께의 1.0배 미만인 경우 효과적인 클램핑력을 발생시키기 어렵다는 단점이 있고, 상기 클립형 탄성구조체의 연결부 높이가 전지케이스 두께의 3배를 초과하는 경우 차지하는 공간이 커져 공간 활용 측면에서 바람직하지 않다는 단점이 있다.When the height H of the connection portion of the clip type elastic structure is less than 1.0 times the thickness of the battery case, it is difficult to generate an effective clamping force, and when the height of the connection portion of the clip type elastic structure exceeds 3 times the thickness of the battery case, Which is disadvantageous in view of space utilization.
상기 클립형 탄성구조체는 고탄성, 고강도, 또는 내열성을 가진 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 열전달이 잘 되는 알루미늄, 니켈, 철 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물과 같은 금속류; PVC(poly(vinyl chloride)), PTFE(polytetrafluoroethylene), PC(polycarbonate) 및 MC 나일론(mono cast nylon)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등의 플라스틱 수지를 사용할 수 있다. 이 중, 열전달이 잘되는 알루미늄, 철, 니켈 또는 구리가 바람직하고, 가장 바람직하게는 알루미늄이 좋다.The clip-like elastic structure is preferably made of a material having high elasticity, high strength, or heat resistance, and is preferably a metal such as any one selected from the group consisting of aluminum, nickel, iron, and copper or a mixture of two or more thereof; A plastic resin such as any one selected from the group consisting of PVC (poly (vinyl chloride)), PTFE (polytetrafluoroethylene), PC (polycarbonate) and MC nylon (mono-cast nylon) or a mixture of two or more thereof may be used. Of these, aluminum, iron, nickel or copper, which is well-heat-treated, is preferable, and aluminum is most preferable.
상기 클립형 탄성구조체를 열전달이 잘되는 즉, 열전도도가 높은 물질로 사용하는 경우 전지 내에서 발생한 열을 보다 신속하게 외부로 전달 및 방출시킬 수 있어서, 전지 내의 온도 상승을 방지할 수 있고, 전지의 폭발 및 발화를 방지할 수 있다. When the above-described clip-like elastic structure is used as a material having good heat conductivity, that is, a material having high thermal conductivity, the heat generated in the battery can be transmitted and discharged to the outside more quickly, And ignition can be prevented.
한편, 전지의 온도 상승을 효율적으로 방지함으로써, 전지 내의 추가적인 부반응을 더욱 억제할 수 있기 때문에 전지 안전성은 배가 되는 것이다.On the other hand, since the temperature rise of the battery is effectively prevented, the additional side reaction in the battery can be further suppressed, thereby doubling the battery safety.
또한, 본 발명은 (가) 양극, 분리막, 및 음극이 적층되어 형성되는 전극조립체를 제조하는 단계; (나) 상기 전극조립체를 전지케이스에 삽입한 후, 전해액을 주입하여 밀봉하는 단계; (다) 상기 전지케이스에 상기 전지케이스의 적어도 두 면 이상과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부와 제2 압착부, 및 상기 제1 압착부와 제2 압착부를 연결하는 클립형 탄성구조체를 고정하는 단계; (라) 전극조립체를 초기 충전하는 단계; 및 (마) 상기 초기 충전된 전극조립체에서 추후 발생할 수 있는 가스를 미리 발생시키고, 상기의 미리 발생된 가스를 제거하는 디개싱(degassing)하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode assembly, the method comprising: (a) preparing an electrode assembly in which a cathode, a separator, and a cathode are laminated; (B) inserting the electrode assembly into the battery case, injecting and sealing the electrolyte solution; (C) the battery case is provided with a first crimping portion and a second crimping portion facing each other to elastically clamp at least two sides of the battery case in contact with each other, and a clip-like elasticity connecting the first crimping portion and the second crimping portion Fixing the structure; (D) initially charging the electrode assembly; And (e) degassing the pre-charged electrode assembly in advance to generate a gas that may be generated in advance, and removing the previously generated gas. The present invention also provides a method of manufacturing a lithium secondary battery.
상기 (가) 및 (나) 단계는 양극, 분리막, 및 음극이 적층되어 형성되는 전극조립체를 제조하고, 상기 전극조립체를 전지케이스에 삽입한 후, 전해액을 주입하여 밀봉하는 단계로, 당업계에 알려진 방법이면 어느 것이나 적용 가능하다. 이때, 상기 전극조립체는 스택형 전극조립체인 것으로, 다수의 양극과 음극이 분리막이 개재된 상태에서 적층될 수 있다.In the steps (a) and (b), an electrode assembly in which an anode, a separator, and a cathode are laminated is manufactured, the electrode assembly is inserted into a battery case, and an electrolyte is injected and sealed. Any known method is applicable. At this time, the electrode assembly is a stacked electrode assembly, and a plurality of anodes and cathodes can be stacked with a separator interposed therebetween.
상기 (다) 단계는 상기 전지케이스에 상기 전지케이스의 적어도 두 면 이상과 접촉하여 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부와 제2 압착부, 및 상기 제1 압착부와 제2 압착부를 연결하는 연결부를 갖는 클립형 탄성구조체를 고정하는 단계로, 전극조립체를 초기 충전하기 전 전극 조립체를 포함하는 전지케이스에 클립형 탄성구조체를 미리 고정함으로써, 전극조립체의 충전시 전지케이스에 지속적인 압력을 가할 수 있어, 리튬 이차전지의 충방전시에 발생하는 가스를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 국부적인 가스발생을 방지할 수 있다. 이때, 전극조립체의 충전이라 함은 디개싱(degassing) 전 초기 충전 및/또는 리튬 이차전지의 제조 후 충전을 가리킨다.The step (c) may include a first crimping portion and a second crimping portion opposed to each other to be brought into contact with at least two sides of the battery case to clamp the battery case, and a connection portion connecting the first crimping portion and the second crimping portion, And fixing the clip-like elastic structure to the battery case including the electrode assembly before the initial charging of the electrode assembly, it is possible to apply a constant pressure to the battery case during charging of the electrode assembly, It is possible not only to minimize the gas generated at the time of charge / discharge of the secondary battery, but also to prevent local gas generation. Here, the charging of the electrode assembly refers to initial charging before degassing and / or charging of the lithium secondary battery after manufacture.
상기 (라) 및 (마) 단계는 상기 클립형 탄성구조체가 고정된 전극조립체를 초기 충전고, 상기 초기 충전된 전극조립체에서 추후 발생할 수 있는 가스를 미리 발생시키고, 상기의 미리 발생된 가스를 제거하는 디개싱(degassing)하는 단계로, 당업계에 알려진 방법이면 어느 것이나 적용 가능하다. 상기 초기 충전 조건은 특별히 한정되지는 않지만 0.1 C 내지 1 C의 전류, 및 2.5 내지 4.5 V의 전압조건에서 수행되는 것이 바람직하다.In the steps (d) and (e), the electrode assembly to which the clip-like elastic structure is fixed may be formed as an initial charge, a gas which may be generated later in the initially charged electrode assembly may be generated in advance, Degassing step. Any method known in the art is applicable. The initial charging condition is not particularly limited, but it is preferably performed at a current of 0.1 C to 1 C and a voltage of 2.5 to 4.5 V. [
또한, 본 발명은 상기 리튬 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈 또는 전지팩을 제공한다. Also, the present invention provides a middle- or large-sized battery module or a battery pack, characterized in that the plurality of lithium secondary batteries are electrically connected to each other.
상기 중대형 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 것을 특징으로 한다. The middle or large-sized battery module or the battery pack includes a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric truck; Electric commercial vehicle; Or a power storage system is used as a power supply for medium and large-sized devices.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
도 1 내지 4는 본 발명의 실시예에 따라 다양한 클립형 탄성구조체를 도시한 것이다.1 to 4 illustrate various clip-type elastic structures according to an embodiment of the present invention.
구체적으로 살펴보면, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 “ㄷ”자 형태의 클립형 탄성구조체(10)이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 “
우선 도 1 및 2를 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 클립형 탄성구조체(10, 25)는 전지케이스의 적어도 두 면 이상과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부(11, 21)와 제2 압착부(12, 22), 및 제1 압착부(11, 21)와 제2 압착부(12, 22)를 연결하는 연결부(13, 23)를 갖도록 형성될 수 있다.1 and 2, the clip type
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클립형 탄성 구조체(30)는 “
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 클립형 탄성구조체(40)의 연결부(43)는 상기 제1 압착부(41)와 연결되는 부분 및 제2 압착부(42)와 연결되는 부분 중 적어도 하나 이상에서 클램핑력을 발생시키도록 절곡된 형태일 수 있다. 이때, 제1 압착부(41)와 연결되는 연결부(43)의 상부가 1회 이상 절곡되어 형성되거나, 제2 압착부(42)와 연결되는 연결부(43)의 하부가 1회 이상 절곡되어 형성되거나, 제1 압착부(41)와 연결되는 연결부(43)의 상부와 제2 압착부(42)와 연결되는 연결부(43)의 하부가 각각 1회 이상 절곡되어 형성될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 압착부(41)와 연결되는 연결부(43)의 상부가 1회 절곡되어 형성된 클립형 탄성구조체를 나타내고 있다.4, the
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 클립형 탄성구조체가 전지케이스의 두 면 내지 네 면과 접촉하여 고정된 리튬 이차전지의 측면도이다.5 is a side view of a lithium secondary battery in which a clip-like elastic structure is fixed in contact with two or four sides of a battery case according to an embodiment of the present invention.
구체적으로 살펴보면, 도 5(a) 내지 (c)는 서로 마주보는 제1 압착부(21, 31, 41)와 제2 압착부(22, 32, 42), 및 제1 압착부(21, 31, 41)와 제2 압착부(22, 32, 42)를 연결하는 연결부(23, 33, 43)를 포함하는 탄성구조체와 전지케이스의 다양한 결합 형태를 나타낸다. 5 (a) to 5 (c) show the first
도 5(a)는 클립형 탄성구조체(40)가 전지케이스(20)의 두 면과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 형성된 리튬 이차전지(100)의 측면도이고, 도 5(b)는 클립형 탄성구조체(25)가 전지케이스(20)의 세 면과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 형성된 리튬 이차전지(200)의 측면도이며, 도 5(c)는 클립형 탄성구조체(30)가 전지케이스(20)의 네 면과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 형성된 리튬 이차전지(300)의 측면도를 나타낸 것이다.5A is a side view of a
도 6 및 7은 본 발명의 실시예에 따라 전지케이스가 클립형 탄성구조체에 고정된 리튬 이차전지의 평면도를 나타낸 것이다.6 and 7 are plan views of a lithium secondary battery in which a battery case is fixed to a clip-like elastic structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 6 및 7의 (a)와 같이 전지케이스(20)에 접촉하는 클립형 탄성구조체(10)의 개수는 1개일 수 있으며, 이때 고정 위치는 가로 방향 또는 세로 방향일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 6 및 7의 (b)와 같이 전지케이스(20)에 접촉하는 클립형 탄성구조체(10)의 개수는 2개일 수 있으며 이때, 클립형 탄성구조체(10)의 개수가 2개인 경우, 도 6(b)와 같이 전지케이스(20)의 양쪽으로 클립형 탄성구조체(10)가 고정되어 형성되거나, 도 7(b)와 같이 전지케이스(20)의 세로 방향에 수직이 되도록 클립형 탄성구조체(10) 2개가 나란히 전지케이스(20)에 고정되어 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the number of the clip-like
상기 클립형 탄성구조체(10)는 전지케이스(20)의 상면 및 하면의 총 면적의 45% 내지 90%, 바람직하게는 70% 내지 90%, 가장 바람직하게는 80% 내지 90%로 접촉될 수 있다. The clip-like
예를 들면, 상기 도 6의 (a)와 같이, 전지케이스(20)에 접촉하는 클립형 탄성구조체(10)의 개수가 1개인 경우, 바람직하게는 전지케이스(20)의 상면 및 하면의 총 면적의 약 45% 내지 90%, 바람직하게는 약 70% 내지 90%, 가장 바람직하게는 약 80% 내지 90%로 접촉되는 것이 바람직하다.6A, when the number of the clip-like
도 6의 (b)와 같이, 전지케이스(20)에 접촉하는 클립형 탄성구조체(10)의 개수가 2개인 경우, 1개의 클립형 탄성구조체가 전지케이스(20)의 상면 및 하면의 총 면적의 약 35% 내지 45%, 바람직하게는 약 40% 내지 45%로 접촉되어 2개의 클립형 탄성구조체(10)가 전지케이스(20)의 상면 및 하면의 총 면적의 바람직하게는 약 70% 내지 90%, 가장 바람직하게는 약 80% 내지 90%로 접촉되는 것이 좋다. 만약 상기 클립형 탄성구조체(10)의 접촉 면적이 전지케이스의 상면 및 하면의 총 면적의 45% 미만인 경우 전지케이스의 압력을 가하는 면적이 작아 본 발명의 효과인 리튬 이차전지 내에서의 가스 발생 방지 효과 및 열방출 효과가 미미할 수 있다. 6 (b), when the number of the clip-like
실시예Example
(1) 양극 제조(1) cathode manufacturing
양극활물질로 LiCoO2 92 중량%, 도전제로 카본 블랙 (carbon black) 4 중량%, 결합제로 PVdF 4 중량%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20㎛인 알루미늄(Al) 박막에 도포 및 건조를 통하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.92 wt% of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 4 wt% of carbon black as a conductive agent, and 4 wt% of PVdF as a binder were added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent to prepare a positive electrode mixture slurry . The positive electrode mixture slurry was coated on an aluminum (Al) thin film having a thickness of 20 탆 and dried to prepare a positive electrode, followed by roll pressing.
(2) 음극 제조(2) cathode manufacturing
음극활물질로 탄소 분말, 결합제로 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 도전제로 카본 블랙(carbon black)을 96:2:2의 중량비로 하여 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 혼합물 슬러리를 두께가 10㎛인 구리(Cu) 박막에 도포, 건조를 통하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.(PVdF) as a binder and carbon black as a conductive agent in a weight ratio of 96: 2: 2 to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a negative electrode active material To prepare a negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry was applied to a copper (Cu) thin film having a thickness of 10 占 퐉 and dried to produce a negative electrode, followed by roll pressing.
(3) 리튬 이차전지 제조(3) Production of lithium secondary battery
상기 실시예 (1)에서 제조된 양극, 폴리올레핀 분리막, 및 상기 실시예 (2)에서 제조된 음극이 적층되어 형성되는 전극조립체를 제조하고, 이를 전지케이스에 삽입한 후, 에틸렌카보네이트/프로필렌카보네이트/디에틸카보네이트(EC:PC:DEC=30:20:50 중량%)의 혼합 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액을 주입하여 밀봉하였다. 이때, 전지케이스에 도 5(a)와 같이 전지케이스의 두 면과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부(41)와 제2 압착부(42), 및 상기 제1 압착부(41)와 제2 압착부(42)를 연결하는 연결부(43)를 갖는 클립형 탄성구조체(40)를 고정시켰다. 상기 클립형 탄성구조체(40)가 고정된 전극조립체를 0.5C의 전류, 3V의 전압 조건에서 초기 충전하였고, 초기 충전된 전극조립체에서 추후 발생할 수 있는 가스를 미리 발생시키고, 상기의 미리 발생된 가스를 제거하는 디개싱(degassing)함으로써 최종적으로 리튬 이차전지를 제조하였다.An electrode assembly in which the anode, the polyolefin separator, and the cathode prepared in Example (2) were laminated was prepared, inserted into a battery case, and then charged into an ethylene carbonate / propylene carbonate / An electrolytic solution in which 1 M LiPF 6 was dissolved was injected into a mixed solvent of diethyl carbonate (EC: PC: DEC = 30: 20: 50 wt%) and sealed. At this time, the battery case is provided with a first crimping
비교예Comparative Example
전지케이스에 클립형 탄성구조체를 고정하지 않을 것을 제외하고는, 실시예와 동일하게 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example except that the clip-like elastic structure was not fixed to the battery case.
실험예Experimental Example
본 발명에 따른 리튬 이차전지의 저항을 측정하기 위하여, 실시예 및 비교예에서 제조한 리튬 이차전지를 사용하여, 전압 범위 4.5~2.5 V에서 네번째 사이클로부터 0.5 C 충전/1.0 C 방전 실험을 행하였고, 이의 결과는 하기 표 1에 나타내었다. In order to measure the resistance of the lithium secondary battery according to the present invention, the lithium secondary batteries prepared in Examples and Comparative Examples were subjected to a 0.5 C charge / 1.0 C discharge test from the fourth cycle at a voltage range of 4.5 to 2.5 V , And the results are shown in Table 1 below.
용량 감소량(%)After 50 cycles
Capacity reduction (%)
용량 감소량(%)After 150 cycles
Capacity reduction (%)
본 발명의 실시예에서 제조한 리튬 이차전지의 경우, 150 사이클 경과 후 용량 감소량이 비교예에 비해 월등히 적었으며, 비교예에서 제조한 리튬 이차전지의 경우, 실시예에서 제조한 리튬 이차전지와 비교할 때, 리튬 이차전지 내에 발생하는 가스를 효과적으로 억제하지 못하여 내압을 상승시키며, 전지의 용량의 급격한 편차가 발생되었다.In the case of the lithium secondary battery manufactured in the example of the present invention, the amount of decrease in capacity after 150 cycles was much smaller than that in the comparative example. In the case of the lithium secondary battery manufactured in the comparative example, , The gas generated in the lithium secondary battery could not be effectively suppressed, thereby increasing the internal pressure and causing a sudden variation in the capacity of the battery.
따라서, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 전지케이스에 클립형 탄성구조체를 고정시킴으로써, 전극조립체의 충전시 전지케이스에 지속적인 압력을 가할 수 있어, 리튬 이차전지 내에 발생하는 가스를 억제하여 리튬 이차전지의 성능, 수명, 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.Therefore, the lithium secondary battery according to the present invention can fix the clip-like elastic structure to the battery case, so that it is possible to apply a constant pressure to the battery case during charging of the electrode assembly, thereby suppressing the gas generated in the lithium secondary battery, , Life span, and safety can be greatly improved.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10, 25, 30, 40: 클립형 탄성구조체
20: 전지케이스
11, 21, 31, 41: 제1 압착부
12, 22, 32, 42: 제2 압착부
13, 23, 43: 연결부
33: 제1 연결부 34: 제2 연결부
100, 200, 300: 리튬 이차전지10, 25, 30, 40: clip-like elastic structure
20: Battery case
11, 21, 31, 41: first pressing portion
12, 22, 32, 42:
13, 23, 43:
33: first connection part 34: second connection part
100, 200, 300: lithium secondary battery
Claims (15)
(나) 상기 전극조립체를 전지케이스에 삽입한 후, 전해액을 주입하여 밀봉하는 단계;
(다) 상기 전지케이스에 상기 전지케이스의 적어도 두 면 이상과 접촉하여 탄력적으로 클램핑하도록 서로 마주보는 제1 압착부와 제2 압착부, 및 상기 제1 압착부와 제2 압착부를 연결하는 연결부를 갖는 클립형 탄성구조체를 고정하는 단계;
(라) 상기 전극조립체를 초기 충전하는 단계; 및
(마) 상기 초기 충전된 전극조립체에서 추후 발생할 수 있는 가스를 미리 발생시키고, 상기의 미리 발생된 가스를 제거하는 디개싱(degassing)하는 단계를 포함하는 리튬 이차전지의 제조방법.(A) preparing an electrode assembly in which an anode, a separator, and a cathode are laminated;
(B) inserting the electrode assembly into the battery case, injecting and sealing the electrolyte solution;
(C) a first crimping portion and a second crimping portion opposed to each other to elastically clamp at least two sides of the battery case to the battery case, and a connecting portion connecting the first crimping portion and the second crimping portion, Securing the clip-like elastic structure having the elastic member;
(D) initially charging the electrode assembly; And
And (e) degassing the pre-charged electrode assembly in advance to generate a gas that may be generated in advance, and removing the previously generated gas.
상기 클립형 탄성구조체는 금속류 또는 플라스틱 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the clip-like elastic structure comprises a metal or plastic resin.
상기 금속류는 알루미늄, 철, 니켈 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the metal is one selected from the group consisting of aluminum, iron, nickel, and copper, or a mixture of two or more thereof.
상기 플라스틱 수지는 PVC(poly(vinyl chloride)), PTFE(polytetrafluoroethylene), PC(polycarbonate) 및 MC 나일론(mono cast nylon)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the plastic resin is one selected from the group consisting of PVC (poly (vinyl chloride)), PTFE (polytetrafluoroethylene), PC (polycarbonate) and MC nylon (mono cast nylon), or a mixture of two or more thereof A method of manufacturing a secondary battery.
상기 금속류는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein said metal is aluminum. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 클립형 탄성구조체의 연결부는 상기 제1 압착부와 연결되는 부분 및 제2 압착부와 연결되는 부분 중 적어도 하나 이상에서 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the connecting portion of the clip-like elastic structure is bent at least one of a portion connected to the first crimping portion and a portion connected to the second crimping portion.
상기 클립형 탄성구조체는 “⊂”자 형태, “ㄷ”자 형태, “
The clip-like elastic structure may have a " ⊂ " shape, a "
상기 클립형 탄성구조체는 전지케이스의 두 면, 세 면 또는 네 면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the clip-like elastic structure is in contact with two, three or four sides of the battery case.
상기 전지케이스에 접촉하는 클립형 탄성구조체의 개수는 1개 또는 2개인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method according to claim 1,
And the number of the clip-like elastic structures contacting the battery case is one or two.
상기 클립형 탄성구조체는 전지케이스의 상면 및 하면의 총 면적의 45 % 내지 90 % 중에서 선택되는 어느 하나로 접촉되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the clip-like elastic structure is contacted with any one selected from 45% to 90% of the total area of the top and bottom surfaces of the battery case.
상기 클립형 탄성구조체는 전지케이스의 상면 및 하면의 총 면적의 70 % 내지 90 % 중에서 선택되는 어느 하나로 접촉되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the clip-like elastic structure is contacted with any one selected from 70% to 90% of the total area of the top and bottom surfaces of the battery case.
상기 클립형 탄성구조체의 연결부 높이는 전지케이스 두께의 1.0 내지 3배 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the height of the connection portion of the clip-like elastic structure is one selected from the range of 1.0 to 3 times the thickness of the battery case.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20120036841 | 2012-04-09 | ||
| KR1020120036841 | 2012-04-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130114623A KR20130114623A (en) | 2013-10-17 |
| KR101505722B1 true KR101505722B1 (en) | 2015-03-25 |
Family
ID=49634575
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130038651A KR101505722B1 (en) | 2012-04-09 | 2013-04-09 | Lithium secondary battery comprising elastic clip device and method for preparation the same |
| KR1020130038652A KR101505723B1 (en) | 2012-04-09 | 2013-04-09 | Lithium secondary battery comprising elastic clip device and method for preparation the same |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130038652A KR101505723B1 (en) | 2012-04-09 | 2013-04-09 | Lithium secondary battery comprising elastic clip device and method for preparation the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR101505722B1 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102188712B1 (en) * | 2016-07-14 | 2020-12-08 | 주식회사 엘지화학 | Tray for activating of battery cell |
| KR102319044B1 (en) * | 2017-04-06 | 2021-10-29 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Safety device for battery terminal |
| DE102017210319A1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-20 | Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG | Lithium ion cell |
| DE102017210329A1 (en) | 2017-06-20 | 2018-12-20 | Robert Bosch Gmbh | battery cell |
| KR102267606B1 (en) | 2017-11-30 | 2021-06-21 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery module an initial pressing force reinforcing structure for a battery cell assembly and Method for manufacturing the same |
| JP7149233B2 (en) * | 2019-07-18 | 2022-10-06 | 本田技研工業株式会社 | Cell fixing parts and battery packs |
| KR20230075963A (en) * | 2021-11-23 | 2023-05-31 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Secondary battery activation device and secondary battery manufacturing method using same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09293529A (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cylindrical sealed storage battery and manufacture thereof |
| KR20000033228A (en) * | 1998-11-20 | 2000-06-15 | 김순택 | Secondary battery |
| KR20100109842A (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-11 | 주식회사 엘지화학 | Secondary battery containing supporting member |
| KR20130012469A (en) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | 삼성전기주식회사 | Energy storage module |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3365577B2 (en) * | 1994-05-27 | 2003-01-14 | 松下電器産業株式会社 | Single-cell and unit cells of sealed nickel-hydrogen storage batteries |
-
2013
- 2013-04-09 KR KR1020130038651A patent/KR101505722B1/en active IP Right Grant
- 2013-04-09 KR KR1020130038652A patent/KR101505723B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09293529A (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cylindrical sealed storage battery and manufacture thereof |
| KR20000033228A (en) * | 1998-11-20 | 2000-06-15 | 김순택 | Secondary battery |
| KR20100109842A (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-11 | 주식회사 엘지화학 | Secondary battery containing supporting member |
| KR20130012469A (en) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | 삼성전기주식회사 | Energy storage module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101505723B1 (en) | 2015-03-25 |
| KR20130114623A (en) | 2013-10-17 |
| KR20130114624A (en) | 2013-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101505722B1 (en) | Lithium secondary battery comprising elastic clip device and method for preparation the same | |
| CN105518904B (en) | Battery pack | |
| EP0949699B1 (en) | Electrical connection structure in a lithium secondary battery | |
| US10177387B2 (en) | Bipolar battery current collector that contracts to interrupt a flow of electric current in a direction thereof and bipolar battery | |
| EP1845570B1 (en) | Battery module having attachment members between battery cells | |
| EP1977464B1 (en) | Battery assembly employed with separator of sealed top portion and secondary battery comprising the same | |
| US9105939B2 (en) | Battery with battery electrode and method of manufacturing same | |
| JP3819785B2 (en) | Battery | |
| EP2503635A2 (en) | Bipolar electrode pair/separation membrane assembly, bipolar battery including same, and production method thereof | |
| US7754379B2 (en) | Secondary battery | |
| KR101453126B1 (en) | Method for fabricating pouch type lithium secondary battery and pouch type lithium secondary battery fabricated using the same | |
| JP2017084550A (en) | Battery pack | |
| US10593922B2 (en) | Battery pack | |
| KR101841306B1 (en) | Electrode assembly comprising dfferent kind of separator comprising taping part for improving safety and lithium secondary batteries comprising the same | |
| KR101651988B1 (en) | Cap assembly and secondary battery comprising the same | |
| US20100143774A1 (en) | Rechargeable battery and electrode assembly | |
| KR101515672B1 (en) | Electrode assembly including anode and cathod electrode more than 2 and electrochemical device using the same | |
| KR20150066415A (en) | Method of manufacturing cap-assay of litium ion battery with high capacity and power and cap-assay thereof | |
| JP2021068588A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| KR101586793B1 (en) | Electrode assembly and method for preparing the same | |
| KR102090309B1 (en) | Joining Apparatus and Battery Cell Assembly having the same | |
| JP2003022791A (en) | Lithium secondary battery | |
| JP4576891B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP2000182588A (en) | Lithium secondary battery | |
| KR101583443B1 (en) | Method of manufacturing cap-assay of litium ion battery with high capacity and power |
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 | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180116 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190116 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200116 Year of fee payment: 6 |