KR102450148B1 - 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102450148B1
KR102450148B1 KR1020207016587A KR20207016587A KR102450148B1 KR 102450148 B1 KR102450148 B1 KR 102450148B1 KR 1020207016587 A KR1020207016587 A KR 1020207016587A KR 20207016587 A KR20207016587 A KR 20207016587A KR 102450148 B1 KR102450148 B1 KR 102450148B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolyte
layer
electrode assembly
case
closing tape
Prior art date
Application number
KR1020207016587A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200078639A (ko
Inventor
김대규
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Publication of KR20200078639A publication Critical patent/KR20200078639A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102450148B1 publication Critical patent/KR102450148B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468Compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/471Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof
    • H01M50/48Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof characterised by the material
    • H01M50/486Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/595Tapes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명에서는 케이스 내에서 전극 조립체의 유동을 줄일 수 있는 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 기재를 형성하고 수지로 구성된 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 적어도 일면에 형성되고 마이크로스피어 구조를 포함하여 형성된 제 2 층으로 포함하는 마감 테이프가 개시된다.

Description

마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지
본 발명은 케이스 내에서 전극 조립체의 유동을 줄일 수 있는 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
통상적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자기기분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 리튬이차전지는 작동 전압이 3.6V로서, 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체전해질 전지와 고분자전해질 전지로 분류되며, 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. 또한, 리튬이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형, 그리고 파우치형이 있다. 그리고 리튬이차전지는 전극 조립체가 전해액과 함께 케이스에 삽입되며, 기구적/ 전기적 신뢰성을 보장하기 위해 전극 조립체의 위치가 고정될 것이 요구된다.
본 발명은 케이스 내에서 전극 조립체의 유동을 줄일 수 있는 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 따른 마감 테이프는 기재를 형성하고 수지로 구성된 제 1 층; 및
상기 제 1 층의 적어도 일면에 형성되고 마이크로스피어 구조를 포함하여 형성된 제 2 층으로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 마이크로스피어 구조는 리튬염을 포함하는 전해액과 반응하여 부피가 팽창하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 전해액은 LiPF6, LiBF4, LiClO4 등의 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머 전해액 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 제 2 층의 마이크로스피어 구조는 열 가소성 수지로 구성된 쉘과 상기 쉘에 의해 봉지되고 탄화수소로 구성된 봉지재를 포함할 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 이차 전지는 내부에 공간을 구비하는 케이스; 상기 케이스의 내부에 전해액과 함께 삽입되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 감싸고, 상기 전해액과 반응시 부피가 팽창하는 마감 테이프; 및 상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전해액은 LiPF6, LiBF4, LiClO4 등의 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머 전해액 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
그리고 상기 마감 테이프는 기재를 형성하고 수지로 구성된 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 적어도 일면에 형성되고 마이크로스피어 구조를 포함하여 형성된 제 2 층으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 층의 마이크로스피어 구조는 열 가소성 수지로 구성된 쉘과 상기 쉘에 의해 봉지되고 탄화수소로 구성된 봉지재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로스피어의 직경은 5㎛ 내지 50㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 마감 테이프 및 이를 이용한 이차 전지는 마감 테이프의 적어도 일면에 대해 마이크로스피어 구조를 갖는 층을 형성함으로서, 전해액과 반응시 마이크로스피어 구조의 팽창으로 인해 마감 테이프가 팽창하도록 하여 전극 조립체를 고정하여 유동에 따른 저항성 증가를 억제할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프가 권취된 상태를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체에 마감 테이프가 부착된 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 분해사시도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 구성하는 마이크로스피어의 직경을 표시한 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 구성하는 마이크로스피어의 반경을 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 구성하는 마이크로스피어의 발포 전과 후를 각각 도시한 광학 현미경 사진이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 구성하는 마이크로스피어의 발포 전과 후를 각각 도시한 SEM 사진이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프가 전해액과 반응하는 실험 과정을 도시한 사진이다.
[부호의 설명]
100; 이차 전지 110; 케이스
120; 전극 조립체 130; 마감 테이프
131; 제 1 층 132; 제 2 층
150; 캡 조립체 160; 절연 케이스
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프가 권취된 상태를 도시한 것이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프(130)는 권취된 상태로 구비될 수 있으며, 이를 구성하는 제 1 층(131)과 제 2 층(132)를 포함하도록 구성될 수 있다.
먼저, 상기 제 1 층(131)은 기저층을 구성하며, 전극 조립체에 감싸진 이후 케이스와 접하는 최외곽면을 형성할 수 있다. 상기 제 1 층(131)은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리스티렌(Polystyrene, PS) 또는 연신 폴리스티렌(Oriented Polystyrene, OPS) 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 층(131)은 전기적으로 절연재이기 때문에, 전극 조립체와 케이스의 사이에서 전기적 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 2 층(132)은 상기 제 1 층(131)의 일면을 따라 형성될 수 있다. 상기 제 2 층(132)은 상기 마감 테이프(130)이 전극 조립체와 결합될 때, 전극 조립체를 접하도록 위치될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 층(132)은 케이스 내에 존재하는 전해액과 반응시 부피가 팽창하는 발포 소재로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 2 층(132)은 마이크로스피어(Microshpere) 구조로서 형성될 수 있다.
이러한 마이크로스피어 구조는 열가소성 수지의 쉘(shell) 내부에 전해액과 반응시팽창이 가능한 봉지재를 구비하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 쉘에 포함되는 봉지재는 탄화수소(Hydrocarbon)일 수 있다. 탄화수소는 소수성으로 물과 반응하지 않지만, 전해액에 대해서는 흡입력을 갖는다. 따라서, 이러한 구성의 마이크로스피어 구조는 전해액이 쉘 내부로 침투시, 전해액이 봉지재와 반응하여 봉지재가 팽창하게 되는 매커니즘을 통해 동작한다. 이에 따라, 상기 마이크로스피어를 포함하는 제 2 층(132)의 부피가 팽창하게 되므로, 케이스와 전극 조립체 사이의 갭을 메워서 전극 조립체를 고정시킬 수 있고, 이에 따라 전극 조립체의 유동 및 그에 따른 저항성분 증가를 억제할 수 있게 된다.
또한, 상기 마이크로스피어의 직경은 5㎛ 내지 50㎛로 구성될 수 있다. 5㎛ 이상의 직경을 갖는 마이크로스피어를 적용하는 경우, 전극 조립체에 대해 마감 테이프(130)의 적용시 전극 조립체를 고정하고 스웰링을 방지하는데 유리하다. 또한, 50㎛ 이하의 직경을 갖는 마이크로스피어를 적용하는 경우, 전해액과의 반응 이후 케이스와 전극 조립체 사이의 공간을 메우기에 유리하다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 구조를 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체에 마감 테이프가 부착된 상태를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 분해사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 케이스(110), 전극 조립체(120), 마감 테이프(130), 캡 조립체(150)를 포함한다. 또한, 상기 전극 조립체(120)와 캡 조립체(150)의 사이에는 절연 케이스(160)가 더 형성될 수도 있다.
상기 케이스(110)는 대략 육면체 형태로 이루어진다. 상기 케이스(110)는 내부에 공간(110a)을 구비하고, 상부에 개구를 갖는다. 상기 케이스(110)는 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 케이스(110)는 내면에 절연 처리가 수행될 수 있다. 상기 케이스(110)는 상부에 둘레를 따라 형성된 홈(111)을 구비하여, 이후 상기 절연 케이스(160)가 상기 홈(111)에 안착될 할 수 있다. 또한, 상기 케이스(110)의 공간(110a)에는 상기 전극 조립체(120)와 함께 전해액이 수용된다.
여기서, 상기 전해액은 상기 전극 조립체(120)를 구성하는 양극판과 음극판의 사이에서 리튬 이온이 이동될 수 있도록 주입되는 염을 함유한 유기 액체로서, LiPF6, LiBF4, LiClO4 등의 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머 전해액으로 이루어질 수 있다.
상기 전극 조립체(120)는 상기 케이스(110)의 공간(110a)에 수용된다. 상기 전극 조립체(120)는 양극 활물질(예를 들면 코발트산리튬(LiCoO2))이 부착된 양극판, 음극 활물질(예를 들면 흑연)이 부착된 음극판(122), 상기 양극판과 음극판 사이에 위치되어 전기적 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동이 가능하게 하는 세퍼레이터를 포함하고, 이들을 적층한 상태에서 대략 젤리롤 형태로 다수회 권취하여 형성된다. 상기 양극판은 알루미늄(Al) 포일, 상기 음극판은 구리(Cu) 포일, 상기 세퍼레이터는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있다.
또한, 상기 양극판에는 상부 방향으로 연장된 양극 리드(125)가 접속되어 있고, 상기 음극판에도 상부 방향으로 연장된 음극 리드(124)가 접속되어 있다. 여기서, 상기 양극 리드(125)는 알루미늄(Al), 상기 음극 리드(124)는 니켈(Al)일 수 있다.
또한, 상기 케이스(110)의 내부에는 상기 전극 조립체(120)와 함께 상술한 것과 같이 전해액이 주입된다. 상기 전해액은 충방전시 전지 내부의 양극판 및 음극판에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 수행한다.
상기 마감 테이프(130)는 상술한 것과 같이, 상기 전극 조립체(120)의 외주면을 따라 감으면서 상기 전극 조립체(120)에 결합될 수 있다. 상기 마감 테이프(130)는 상기 제 1 층이 상기 케이스(110)를 향하고, 상기 제 2 층(132)이 상기 전극 조립체(120)를 향하는 방향으로 상기 전극 조립체(120)의 외주면을 감싸게 된다. 이에 따라, 상기 마감 테이프(130)는 상기 전극 조립체(120)을 감싸서 스웰링(Swelling) 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 케이스(110) 내의 전해액이 상기 마감 테이프(130)으로 침투하면 상기 마감 테이프(130)의 제 2 층(132)을 형성하는 마이크로스피어가 상기 전해액과 반응하여 팽창을 하게 된다. 이에 따라, 상기 제 2 층(132)의 팽창이 수반되며, 이에 따라 상기 전극 조립체(120)의 위치를 상기 케이스(110)에 밀착하여 고정시킬 수 있고, 유동을 저감시킬 수 있다. 상기 제 2 층(132) 내의 마이크로스피어의 구조 및 동작은 후술하도록 한다.
상기 캡 조립체(150)는 상기 캔(110)의 상부에 결합된다. 상기 캡 조립체(150)는 캡 플레이트(151), 절연 플레이트(152), 단자 플레이트(153), 전극 단자(154) 및 절연 가스켓(155)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(151)는 상기 캔(110)의 개구(110a)에 결합되며, 장변과 단변을 갖는 판 형태로 형성된다. 상기 캡 플레이트(151)는 상기 캔(110)의 개구(110a)와 결합된 상태에서 둘레 부분이 용접되어 상기 캔(110)을 밀봉한다. 상기 캡 플레이트(151)에는 전극 단자(154)를 결합하기 위한 단자홀(151a)과 전해액을 주액하기 위한 전해액 주액구(151b)가 형성된다. 여기서, 상기 단자홀(151a)에는 상기 전극 단자(154)와 절연 가스켓(155)이 결합되어 하부 구성과 상기 전극 단자(154)가 결합될 수 있다. 또한, 상기 전해액 주액구(151b)에는 상기 전해액이 주입된 이후 플러그가 결합되어, 상기 캡 플레이트(151)에 고정되어 밀봉함으로써, 상기 전해액이 누액되는 것을 방지할 수 있다.
상기 절연 플레이트(152)는 상기 캡 플레이트(151)의 하부에 위치한다. 상기 절연 플레이트(152)에는 상기 캡 플레이트(151)의 단자홀(151a)에 대응되는 단자홀(152a) 형성되며, 상기 단자홀(152a)에는 상기 절연 가스켓(155)이 결합된다. 또한, 상기 절연 플레이트(152)의 단자홀(152a)은 상기 전극 단자(154)의 하부에 의해 관통된다.
상기 단자 플레이트(153)는 상기 절연 플레이트(152)의 하부에 위치된다. 상기 단자 플레이트(153)에는 상기 절연 플레이트(152)의 단자홀(152a)에 대응되는 단자홀(153a)이 형성되며, 상기 단자홀(153a)에 상기 전극 단자(154)가 결합된다. 또한, 상기 단자 플레이트(153)에는 상기 전극 조립체(120)의 음극 리드(124)가 결합될 수 있다. 따라서, 상기 전극 단자(154)는 상기 전극 조립체(120)의 상기 음극 리드(124)와 전기적으로 연결될 수 있다.
전극 단자(154)는 상술한 것처럼, 하부가 결합 순서에 따라 상기 캡 플레이트(151), 절연 플레이트(152)의 단자홀(151a, 152a)를 관통하며, 상기 음극 리드(124)와 전기적으로 연결된다.
상기 절연 가스켓(155)은 상기 전극 단자(154)와 캡 플레이트(151)의 사이에 형성되어, 상기 전극 단자(154)가 상기 캡 플레이트(151)에 전기적으로 접촉하는 것을 방지한다.
상기 절연 케이스(160)는 상기 전극 조립체(120)의 상부로서 상기 캔(110)의 개구(110a)에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 절연 케이스(160)는 상기 캔(110)의 단차(111)에 결합될 수 있다. 상기 절연 케이스(160)에는 상기 음극 리드(124) 및 양극 리드(125)가 관통하여 지나갈 수 있도록 리드 통공(160a, 160b)이 형성된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 마감 테이프의 동작을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 구성하는 마이크로스피어의 직경을 표시한 사시도이다. 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 구성하는 마이크로스피어의 반경을 도시한 단면도이다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 구성하는 마이크로스피어의 발포 전과 후를 각각 도시한 광학 현미경 사진이다. 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 구성하는 마이크로스피어의 발포 전과 후를 각각 도시한 주사 현미경(SEM) 사진이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 마감 테이프(130)를 구성하는 마이크로스피어는 대략 구형을 형상을 갖고, 일정한 크기의 직경(d)을 갖도록 구비될 수 있다.
이어서, 도 5b의 단면도를 참조하면, 상기 마이크로스피어는 제 1 반경(r1)의 봉지재와 상기 봉지재를 감싸는 제 2 반경(r1+r2)의 쉘을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 봉지재는 상술한 것과 같이 탄화수소(Hydrocarbon)으로 구성될 수 있다. 상기 봉지재는 일반 수분과는 반응성이 없으나, 전해액과는 반응성이 있는 재질로서, 전해액과 반응시 발포되어 부피가 팽창하여, 반경(r1)이 증가하는 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 쉘은 상기 봉지재를 감싸고 있으며, 상기 봉지재의 팽창을 견디고, 상기 봉지재의 팽창에 따라 직경(r1+r2)이 증가할 수 있다. 이러한 쉘은 변형이 가능하도록 열가소성 수지로 구성될 수 있다. 상기 열 가소성 수지의 재질로는 폴리에틸렌, 나일론, 폴리아세탈수지, 폴리염화비닐·폴리스티렌, ABS수지, 아크릴수지 등이 가능하나, 이러한 재질로서 본 발명의 내용을 한정하지 않는다.
다음으로 도 6a 및 7a를 도 6b 및 도 7b와 각각 비교하면, 전해액의 침투에 의해 상기 마이크로스피어의 부피가 팽창한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 마이크로스피어를 포함하는 마감 테이프(130)의 부피가 팽창함을 알 수 있고, 이에 따라 전극 조립체(120)의 고정이 가능하게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프를 전해액과 반응시킨 실험 결과를 통해 본 발명의 효과를 설명하도록 한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프가 전해액과 반응하는 실험 과정을 도시한 사진이다.
도 8a, 도 8b 및 도8c는 순서대로 각각 실험 전, 실험 진행 중, 실험 진행 후의 마감 테이프를 촬영한 것이다.
이 때, 실험에 사용된 전해액은 1.0M의 LiPF6 EC/EMC/DEC/PC/DMC를 각각 2:2:2:2:2의 비율로 혼합하여 사용하였고, 마감 테이프(130)는 폴리에틸렌으로 구성된 제 1 층(131)에 마이크로스피어의 구조를 갖는 제 2 층(132)을 형성하여 사용하였다. 또한, 실험은 전해액에 마감 테이프를 투입하여 1시간 후의 색상 및 두께의 변화를 관찰하는 과정으로 진행되었다.
상기 실험의 결과를 표로 정리하면 다음과 같다.
제 1 층(131)의 두께(㎛) 제 2 층(132)의 두께(㎛)
실험 전 12 51
실험 후 12 81
두께 차이 0 30
따라서, 마이크로스피어의 구조는 실험 전 51(㎛)에서 실험 후 81(㎛)로 30(㎛)의 직경이 증가하였음을 알 수 있고, 마감테이프(130)가 전해액과 반응시 전극 조립체를 고정시킬 수 있음을 확인하였다.
또한, 도 8a과 도 8c에 도시된 사진을 비교하면, 실험 후인 도 8c의 색상은 실험 전인 도 8a의 색상에 비해 옅은 것을 육안으로 확인할 수 있었다. 이것은 마감테이프(130)의 제 2 층(132)에 포함된 마이크로스피어의 부피 팽창으로 인한 것임을 알 수 있다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 마감 테이프(130) 및 이를 이용한 이차 전지(100)는 마감 테이프(130)의 적어도 일면에 대해 마이크로스피어 구조를 갖는 층(132)을 형성함으로서, 전해액과 반응시 마이크로스피어 구조의 팽창으로 인해 마감 테이프(130)가 팽창하도록 하여 전극 조립체(120)를 고정하여 유동에 따른 저항성 증가를 억제할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 마감 테이프 및 이를 이용한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
본 발명에 따른 마감 테이프 및 이를 이용한 이차 전지는 마감 테이프의 적어도 일면에 대해 마이크로스피어 구조를 갖는 층을 형성함으로서, 전해액과 반응시 마이크로스피어 구조의 팽창으로 인해 마감 테이프가 팽창하도록 하여 전극 조립체를 고정하여 유동에 따른 저항성 증가를 억제할 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 기재를 형성하고 수지로 구성된 제 1 층; 및
    상기 제 1 층의 적어도 일면에 형성되고 마이크로스피어 구조를 포함하되,
    상기 마이크로스피어 구조는 리튬염을 포함하는 전해액과 반응하여 부피가 팽창하도록 구성되고,
    상기 마이크로스피어 구조는 열 가소성 수지로 구성된 쉘과 상기 쉘에 의해 봉지되고 탄화수소로 구성된 봉지재를 포함하여 형성된 제 2 층으로 포함하는 마감 테이프.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해액은 LiPF6, LiBF4, LiClO4 등의 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머 전해액 중 적어도 어느 하나인 마감 테이프.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로스피어의 직경은 5㎛ 내지 50㎛인 마감 테이프.
  6. 내부에 공간을 구비하는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 리튬염을 포함하는 전해액과 함께 삽입되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 감싸고, 상기 전해액과 반응시 부피가 팽창하는 마감 테이프; 및
    상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하되,
    상기 마감 테이프는 상기 전해액과 반응하여 부피가 팽창하도록 구성된 마이크로스피어 구조를 포함하고,
    상기 마이크로스피어 구조는 열 가소성 수지로 구성된 쉘과 상기 쉘에 의해 봉지되고 탄화수소로 구성된 봉지재를 포함하는 이차 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전해액은 LiPF6, LiBF4, LiClO4 등의 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머 전해액 중 적어도 어느 하나인 이차 전지.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 마감 테이프는 기재를 형성하고 수지로 구성된 제 1 층; 및 상기 제 1 층의 적어도 일면에 형성되고 마이크로스피어 구조를 포함하여 형성된 제 2 층으로 포함하는 이차 전지.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 마이크로스피어의 직경은 5㎛ 내지 50㎛인 이차 전지.
KR1020207016587A 2017-12-18 2017-12-18 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지 KR102450148B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2017/014962 WO2019124572A1 (ko) 2017-12-18 2017-12-18 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200078639A KR20200078639A (ko) 2020-07-01
KR102450148B1 true KR102450148B1 (ko) 2022-10-04

Family

ID=66992701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207016587A KR102450148B1 (ko) 2017-12-18 2017-12-18 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210175536A1 (ko)
EP (1) EP3731321A4 (ko)
KR (1) KR102450148B1 (ko)
CN (1) CN111630698A (ko)
WO (1) WO2019124572A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101552630B1 (ko) 2014-03-18 2015-09-14 (주)앤디포스 자동차 배터리용 방수 테이프 및 그 제조방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11260411A (ja) * 1998-03-06 1999-09-24 Sony Corp 非水電解液二次電池およびその製造方法
JPH11329439A (ja) * 1998-05-12 1999-11-30 Sony Corp 非水電解液二次電池
JP2005314708A (ja) * 2005-06-02 2005-11-10 Nitto Denko Corp 加熱剥離型粘着シート
KR20070008084A (ko) * 2005-07-13 2007-01-17 주식회사 엘지화학 반응성 물질을 담지한 열 열화성 캡슐을 포함하고 있는리튬 이차전지
KR100719725B1 (ko) * 2005-12-29 2007-05-17 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR101254800B1 (ko) * 2006-03-27 2013-04-15 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR101163387B1 (ko) * 2008-02-16 2012-07-12 주식회사 엘지화학 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 이차전지
EP2477252B1 (en) * 2010-10-04 2020-08-19 LG Chem, Ltd. Seal tape and secondary battery using the same
CN104781951B (zh) * 2012-11-16 2017-05-03 Lg化学株式会社 填充间隙用溶胀胶带
CN105324868B (zh) * 2013-07-10 2018-06-05 日本瑞翁株式会社 锂离子二次电池用粘接剂、锂离子二次电池用隔板、及锂离子二次电池
WO2016017066A1 (ja) * 2014-07-30 2016-02-04 日本ゼオン株式会社 非水系二次電池機能層用組成物、非水系二次電池用機能層付き基材、非水系二次電池用積層体の製造方法および非水系二次電池
CN106575736B (zh) * 2014-09-29 2019-09-13 日本瑞翁株式会社 电化学元件用粘接剂组合物、电化学元件用粘接层及电化学元件
KR101851429B1 (ko) * 2015-02-13 2018-04-23 주식회사 엘지화학 이차전지
JP6264509B2 (ja) * 2015-07-21 2018-01-24 ソニー株式会社 両面粘着テープ、当該両面粘着テープを備える電子機器、前記両面粘着テープを備えた解体構造、接着構造
KR102547065B1 (ko) * 2016-02-29 2023-06-23 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
CN106450494B (zh) * 2016-08-29 2024-02-02 天津聚元新能源科技有限公司 埋极耳式极片的制备方法、极片及锂离子电池
JP6908395B2 (ja) * 2017-02-28 2021-07-28 日東電工株式会社 粘着テープ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101552630B1 (ko) 2014-03-18 2015-09-14 (주)앤디포스 자동차 배터리용 방수 테이프 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP3731321A1 (en) 2020-10-28
WO2019124572A1 (ko) 2019-06-27
US20210175536A1 (en) 2021-06-10
KR20200078639A (ko) 2020-07-01
EP3731321A4 (en) 2021-07-28
CN111630698A (zh) 2020-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102121737B1 (ko) 이차 전지
US7078131B2 (en) Polymeric sol electrolyte and lithium battery using the same
KR100686841B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR20060118955A (ko) 권취형 전극 조립체 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지
KR100696791B1 (ko) 캡 조립체와 이를 구비하는 리튬이온 이차전지
KR102137706B1 (ko) 파우치 외장재 및 이를 이용한 파우치형 이차전지
KR102561111B1 (ko) 이차전지
US7648794B2 (en) Lithium secondary battery and a cap assembly therefor
KR102235283B1 (ko) 절연부재를 갖는 이차 전지
KR102450148B1 (ko) 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지
KR100686857B1 (ko) 캔형 이차 전지 및 그의 제조 방법
KR20200058752A (ko) 이차 전지의 제조 방법
US9818991B2 (en) Secondary battery
KR100601536B1 (ko) 리튬 이온 이차 전지
KR100614385B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지
KR100601544B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지
KR101787632B1 (ko) 실 테이프 및 이를 이용한 이차전지
KR100670432B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR101756388B1 (ko) 캔 형 이차 전지 제조 방법
KR20070006093A (ko) 리튬 이차 전지
KR101222255B1 (ko) 이차전지
KR100686842B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR100686840B1 (ko) 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법
KR100659878B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR20070108747A (ko) 이차전지 및 이차전지의 전해질주입구 밀폐방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant