KR101732232B1

KR101732232B1 - 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법

Info

Publication number: KR101732232B1
Application number: KR1020140147239A
Authority: KR
Inventors: 김용훈
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2017-05-02
Also published as: KR20160049713A

Abstract

본 발명은 젤리롤 타입 원형 2차 전지의 냉각성능을 극대화하기 위한 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 젤리롤 전극 조립체, 내부에 상기 젤리롤 전극 조립체를 수용하는 캔부재 및 상기 캔부재에 도포되어 상기 젤리롤 전극조립체에서 발생하는 열을 상기 캔부재로 전달하는 열전도층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법{SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING PROCESS FOR THE SAME}

본 발명은 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 젤리롤 타입 원형 2차 전지의 냉각성능을 극대화하기 위한 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법에 관한 것이다.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.

한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.

대한민국공개특허공보 제10-2007-0097152호에는 종래의 젤리롤형 전극 조립체 및 이를 가지는 이차 전지가 개시되어 있다.

현재 고용량의 원형전지가 자동차 및 전기 자전거(E-bike) 등 다양한 부문에서 사용되고 있다.

그런데 이러한 고용량의 원형전지는 고율(high rate) 방전 또는 충전 과정 및 그 외 다양한 환경적 문제로 원형전지의 발화 가능성이 발생하고 이에 따른 주변의 원형전지(pack)의 발화 가능성이 있다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 젤리롤에서 발생하는 열을 접촉하고 있는 캔부재로 빠르게 전달하여 냉각 성능을 극대화할 수 있는 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지는 젤리롤 전극 조립체, 내부에 상기 젤리롤 전극 조립체를 수용하는 캔부재 및 상기 캔부재에 도포되어 상기 젤리롤 전극조립체에서 발생하는 열을 상기 캔부재로 전달하는 열전도층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열전도층은 상기 캔부재의 내면 또는 외면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.

상기 열전도층은 상기 캔부재의 내면 및 외면에 형성될 수 있다.

상기 열전도층은 슈퍼 루브(super lube)일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 방법은 2차 전지의 외관을 형성하는 캔부재를 제작하는 단계, 상기 캔부재에 열전도층이 형성되도록 열전도물질을 스프레이 방식으로 도포하는 단계 및 젤리롤 전극조립체를 제작하여 상기 캔부재 내에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 도포하는 단계는 측면에 통공이 천공된 스프레이 튜브를 상기 캔부재의 내부에 삽입하여 상기 캔부재의 내면에 상기 열전도층을 도포할 수 있다.

상기 도포하는 단계는 스프레이 튜브를 사용하여 상기 캔부재의 외면에 상기 열전도물질을 도포할 수 있다.

본 발명에 따르면, 열전도층을 캔부재에 적용하여 젤리롤에서 발생하는 열을 접촉하고 있는 캔부재로 빠르게 전달함에 따라 냉각 성능을 극대화하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 열전도층으로 슈퍼 루브(super lube)를 사용하면 인체에 무해하여 안전성이 높다는 장점이 있다.

또한, 전기 전도성이 없어 시스템에 손상을 주지 않는 장점이 있다.

또한, 장기간 사용가능하며, 산화되지 않고 휘발성이 없는 장점이 있다.

또한, 연성이 응고되거나 묽어지지 않고 기계적인 힘에 변형이 없다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 캔부재의 내부에 열전도층(20)을 형성하는 과정을 도시한 사용상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재 내부에 형성된 열전도층이 보이도록 캔부재를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1의 캔부재의 외부에 열전도층(20)을 형성하는 과정을 도시한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재 외부에 형성된 열전도층이 보이도록 캔부재를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 캔부재의 내부에 열전도층을 형성하는 과정을 도시한 사용상태도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재 내부에 형성된 열전도층이 보이도록 캔부재를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 1의 캔부재의 외부에 열전도층을 형성하는 과정을 도시한 사용상태도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재 외부에 형성된 열전도층이 보이도록 캔부재를 도시한 평면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지는 젤리롤 전극 조립체(미도시), 내부에 상기 젤리롤 전극 조립체를 수용하는 캔부재(10) 및 상기 캔부재(10)에 도포되어 상기 젤리롤 전극조립체에서 발생하는 열을 상기 캔부재(10)로 전달하는 열전도층(20)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1을 참조하여 상기 캔부재(10)는 통체로 형성되어 상기 젤리롤 전극 조립체를 내부에 수용한다.

도 2 내지 도 5를 참조하여 상기 열전도층(20)은 상기 캔부재(10)의 내면 또는 외면 중 적어도 하나에 형성될 수 있는데, 상기 열전도층(20)이 상기 캔부재(10)의 내면 또는 외면 중 하나에만 적용될 경우 상기 캔부재(10)의 부피 증가를 최소화할 수 있고, 상기 열전도층(20)이 상기 캔부재(10)의 내면 및 외면에 모두 형성될 경우에는 냉각 성능을 극대화할 수 있다.

이러한 상기 열전도층(20)은 슈퍼 루브(super lube)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 열전도성이 우수한 다른 일반적인 열전도물질로 형성될 수도 있다.

상기 슈퍼 루브는 슈퍼루브 써멀글라스(super lube silicone heat sink compound)의 약칭으로 열전도성이 탁월하고 고온 안전성과 광범위한 온도(-40℃ ~ 260℃)에서 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 2차 전지의 제작 방법을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 방법은 원형 2차 전지의 외관을 형성하며 젤리롤 전극 조립체를 내부에 수용할 수 있는 캔부재(10)를 제작하는 단계(S1)를 포함한다.

그리고 상기 캔부재(10)에 열전도층(20)이 형성되도록 상기 슈퍼 루브 등과 같은 열전도물질을 스프레이 방식으로 상기 캔부재(10)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 하나 이상에 도포하는 단계(S2)를 포함한다.

이때, 도 2를 참조하여, 상기 캔부재(10)의 내면에 상기 열전도층(20; 도 3 참조)을 형성할 시에는 측면에 단수 또는 복수의 통공(31)이 천공된 스프레이 튜브(30)를 상기 캔부재(10)의 내부에 삽입하여 상기 통공(31)을 통해 상기 열전도물질을 살포하여 상기 캔부재(10)의 내면에 상기 열전도층(20)을 도포하게 하는 것이 바람직하다.

그리고 도 4를 참조하여, 상기 캔부재(10)의 외면에 상기 열전도층(20; 도 5 참조)을 형성할 시에는 측면에 단수 또는 복수의 통공(31)이 천공된 스프레이 튜브(30)를 상기 캔부재(10)의 외면으로부터 소정의 거리를 이루도록 배치하여 상기 캔부재(10)의 외면 둘레를 따라 상기 열전도물질을 상기 통공(31)을 통해 살포하여 상기 캔부재(10)의 외면에 상기 열전도층(20)이 도포되게 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 2 및 도 4에서 화살표는 열전도물질의 살포 방향을 도시한 것이다.

이렇게 상기 캔부재(10)의 내면 또는 외면 중 적어도 어느 하나에 상기 열전도층(20)을 형성한 후에 젤리롤 전극조립체를 제작하여 상기 캔부재(10) 내에 삽입하는 단계(S3)를 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 2차 전지는 열전도층을 캔부재에 적용하여 젤리롤에서 발생하는 열을 접촉하고 있는 캔부재로 빠르게 전달함에 따라 냉각 성능을 극대화하는 효과가 있다.

이때, 열전도층으로 슈퍼 루브(super lube)를 사용하면 인체에 무해하여 안전성이 높다는 장점이 있으며, 전기 전도성이 없어 시스템에 손상을 주지 않는 장점이 있고, 장기간 사용가능하며, 산화되지 않고 휘발성이 없는 장점이 있고, 연성이 응고되거나 묽어지지 않고 기계적인 힘에 변형이 없다는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 캔부재
20: 열전도층
30: 스프레이 튜브
31: 통공

Claims

젤리롤 전극 조립체;
내부에 상기 젤리롤 전극 조립체를 수용하는 캔부재(10); 및
상기 캔부재(10)에 도포되어 상기 젤리롤 전극조립체에서 발생하는 열을 상기 캔부재(10)로 전달하는 열전도층(20); 을 포함하고,
상기 열전도층(20)은 상기 캔부재(10)의 내면 및 외면에 형성되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
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2차 전지의 외관을 형성하는 캔부재(10)를 제작하는 단계(S1);
상기 캔부재(10)에 열전도층(20)이 형성되도록 열전도물질을 스프레이 방식으로 도포하는 단계(S2); 및
젤리롤 전극조립체를 제작하여 상기 캔부재(10) 내에 삽입하는 단계(S3); 를 포함하며,
상기 도포하는 단계(S2)는,
측면에 통공(31)이 천공된 스프레이 튜브(30)를 상기 캔부재(10)의 내부에 삽입하여 상기 캔부재(10)의 내면에 상기 열전도층(20)을 도포하고, 상기 스프레이 튜브(30)를 사용하여 상기 캔부재(10)의 외면에 상기 열전도물질을 도포하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 제작 방법.
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