KR102626004B1 - 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지 - Google Patents

전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지 Download PDF

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Abstract

권심부의 잔여 전해액을 감소시키기 위하여 권심부 기구물을 삽입하여 주입량 대비 함침량을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 전해액 주입량의 감소를 통하여 외부 환경에 의한 과충전, 과방전 및 외부단락 시 분해되는 전해액 양을 감소시키는 것에 의해 전지 내부압력 상승을 억제하여 안전성 문제 해결에 뛰어난 효과를 발휘할 수 있는 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시켠 원통형 리튬이차전지는 내부에 비수 전해액이 채워지는 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스의 상측을 덮는 헤더; 상기 원통형 케이스의 내측에 삽입 배치되며, 음극, 분리막 및 양극이 차례로 적층하여 권취되어, 내부에 권심부를 구비하는 젤리롤 소자; 및 상기 젤리롤 소자의 권심부에 삽입 배치된 권심부 기구물;을 포함하며, 상기 권심부 기구물은, 상기 권심부의 홀 직경보다 0.1 ~ 1.0mm 작은 직경을 가지며, 상기 젤리롤 소자의 높이보다 1.0 ~ 10.0mm 낮은 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지{CYLINDRICAL LITHIUM SECONDARY BATTERY WITH IMPROVED SAFETY THROUGH CONTROL OF ELECTROLYTE}
본 발명은 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 권심부의 잔여 전해액을 감소시키기 위하여 권심부 기구물을 삽입하여 주입량 대비 함침량을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 전해액 주입량의 감소를 통하여 외부 환경에 의한 과충전, 과방전 및 외부단락 시 분해되는 전해액 양을 감소시키는 것에 의해 전지 내부압력 상승을 억제하여 안전성 문제 해결에 뛰어난 효과를 발휘할 수 있는 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지에 관한 것이다.
리튬이차전지는 충방전이 가능하고 높은 에너지밀도를 갖는 전지로서 차량용, 휴대용 전자기기 등의 전원으로 매우 폭넓게 사용되고 있다.
이러한 리튬이차전지는 통상적으로 양극으로는 리튬 금속화합물, 음극으로는 탄소계 소재를 사용하며, 전해액으로는 주로 유기용매를 기반으로 한 비수 전해액을 사용하여 제조하고 있으며, 대표적 형상으로는 원통형, 각형 및 파우치형이 있다.
이 중 원통형 이차전지는 전극과 분리막이 권취된 젤리롤 소자, 이와 전해액을 수용하는 원통형의 캔과 이 캔에 결합되는 헤더를 포함하여 이루어지는 것이 일반적이다.
젤리롤 소자에 전해액이 함침되는 속도는 매우 느리기 때문에 감압과 가압을 통하여 함침속도를 증가시키며, 과량의 전해액을 주입하여 조립 후 지속적으로 전해액이 전극 또는 분리막에 함침되도록 한다.
과량의 전해액 중 잔여 전해액은 젤리롤 소자 주변에 위치하게 되며, 이는 전지 내부의 보이드 볼륨을 감소시키고 과충전, 과방전, 외부쇼트 및 고온에 노출되는 등 비정상적인 환경에서 분해되어 전지 내부압력을 상승시켜 안전을 위협하게 된다.
따라서, 안전성을 향상시키기 위하여 젤리롤 소자에 함침되는 전해액, 즉, 충방전 반응에 참여하는 전해액 외 잔여 전해액은 최소로 유지할 필요가 있다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0013806호(2010.02.10. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 리튬 이온 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이온이차 전지가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 권심부의 잔여 전해액을 감소시키기 위하여 권심부 기구물을 삽입하여 주입량 대비 함침량을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 전해액 주입량의 감소를 통하여 외부 환경에 의한 과충전, 과방전 및 외부단락 시 분해되는 전해액 양을 감소시키는 것에 의해 전지 내부압력 상승을 억제하여 안전성 문제 해결에 뛰어난 효과를 발휘할 수 있는 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지는 내부에 비수 전해액이 채워지는 원통형 케이스; 상기 원통형 케이스의 상측을 덮는 헤더; 상기 원통형 케이스의 내측에 삽입 배치되며, 음극, 분리막 및 양극이 차례로 적층하여 권취되어, 내부에 권심부를 구비하는 젤리롤 소자; 및 상기 젤리롤 소자의 권심부에 삽입 배치된 권심부 기구물;을 포함하며, 상기 권심부 기구물은, 상기 권심부의 홀 직경보다 0.1 ~ 1.0mm 작은 직경을 가지며, 상기 젤리롤 소자의 높이보다 1.0 ~ 10.0mm 낮은 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 권심부 기구물은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 테프론(Teflon), FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), 나일론(Nylon) 및 PLA(Polylactic acid) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성된다.
상기 권심부 기구물은 상측 끝단 부분이 하측으로 30 ~ 70°의 각도로 기울어진 꼬깔 형상 또는 반원 형상을 갖는다.
상기 권심부 기구물은 상기 권심부 기구물의 고깔 형상 또는 반원 형상 부분이 헤더 방향에 위치하도록 삽입하여 조립되어, 상기 헤더와 마주보도록 배치된다.
상기 비수 전해액의 주입량은 상기 권심부 기구물이 권심부에 삽입 배치되는 것에 의해, 5 ~ 15%가 감소된다.
본 발명에 따른 전해액 제어를 통해 안정성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지는 권심부의 잔여 전해액을 감소시키기 위하여 권심부 기구물을 삽입하여 주입량 대비 함침량을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 전해액 주입량의 감소를 통하여 외부 환경에 의한 과충전, 과방전 및 외부단락 시 분해되는 전해액 양을 감소시키는 것에 의해 전지 내부압력 상승을 억제할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명에 따른 전해액 제어를 통해 안정성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지는 권심부 기구물에 의하여 전극과 분리막에 함침되기 어려운 젤리롤 소자의 권심부에 존재하는 잔여 전해액의 함침량을 제어하여 전해액 차이에 따른 성능 변화 없이 내부압력 상승을 억제하여 안전성 문제 해결에 뛰어난 효과를 발휘할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지를 나타낸 결합 단면도.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 권심부 기구물을 확대하여 나타낸 사시도.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 원통형 리튬이차전지의 상온에서의 3A 연속 방전 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 원통형 리튬이차전지의 -30℃에서의 3A 연속 방전 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 원통형 리튬이차전지의 85℃에서의 2A 충방전 사이클 결과를 나타낸 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지를 나타낸 결합 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지(100)는 원통형 케이스(110), 헤더(120), 젤리롤 소자(150) 및 권심부 기구물(170)을 포함한다.
원통형 케이스(110)는 원통 형상을 가지며, 내부에 비수 전해액이 채워진다. 원통형 케이스(110)는 리튬이차전지(100)의 몸체를 이루는 부분으로 내식성 및 내구성이 우수한 금속 재질이 이용될 수 있다.
이러한 원통형 케이스(110)는 내부에 상부 절연재(140), 젤리롤 소자(150) 및 권심부 기구물(170)을 수용하기 위해, 상측이 개방되는 원통 형성을 갖는다. 아울러, 원통형 케이스(110)의 내부 바닥면에는 내부 단락을 방지하기 위하여 하부 절연재(160)가 삽입된다.
원통형 케이스(110)의 내부에 함침되는 비수 전해액은 이온의 이동통로 역할을 하는 용질과, 용질을 용해시키기 위한 용매를 포함한다.
비수 전해액의 용질로는 LiPF6, LiBF4 및 LiTFSi 등의 리튬이 포함된 전해질 염을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 비수 전해액의 용매로는 에틸렌카보네이트(EthyleneCarbonate), 프로필렌카보네이트(Propylene Carbonate), 부틸렌카보네이트(ButyleneCarbonate) 등의 환형 카보네이트계 용매, 디메틸카보네이트(DimethylCarbonate), 디에틸카보네이트(DiethylCarbonate), 에틸메틸카보네이트(EthylMethylCarbonate) 등의 선형 카보네이트계 용매, 메틸 아세테이트(MethylAcetate), 에틸 아세테이트(EthylAcetate), 메틸 프로피오네이트(MethylProrionte), 에틸 프로피오네이트(EthylProrionte) 등에서 선택된 2종 이상을 혼합한 혼합물이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
헤더(120)는 원통형 케이스(110)의 상측을 덮어 밀봉한다. 이러한 헤더(120)는 헤더 몸체(122)와, 헤더 몸체(122)의 중앙 부분을 관통하는 헤더 핀(124)과, 헤더 핀(124)과 헤더 몸체(122)를 씰링하는 씰링 부재(126)와, 헤더 몸체(122)의 가장자리에 배치된 전해액 주입구(128)를 포함할 수 있다.
이러한 헤더(120)는 레이저 용접 등의 방식으로 원통형 케이스(110)의 상측과 결합될 수 있다. 아울러, 헤더(120)는 전해액 주입구(128)를 통하여 비수 전해액을 주입한 후, 금속 볼(130)을 저항 용접, 레이저 용접 등의 방식 중 적어도 하나 이상을 이용하여 전해액 주입구(128)를 밀봉하는 것에 의해 리튬이차전지(100)의 안정적인 밀봉 효과를 발휘할 수 있게 된다.
여기서, 헤더 핀(124)은 헤더 몸체(122) 및 상부 절연재(140)의 관통 홀(145)을 관통하여 체결이 이루어진다. 이러한 헤더 핀(124)에 의해 헤더 몸체(122) 및 상부 절연재(140)가 안정적으로 체결된다. 상부 절연재(140)는 원통형 케이스(110) 내부의 비수 전해액이 새는 것을 방지함과 더불어, 전극 탭 단자(152) 상호 간이 전기적으로 단락되는 것을 방지하는 역할을 한다.
젤리롤 소자(150)는 원통형 케이스(110)의 내측에 삽입 배치되며, 음극, 분리막 및 양극이 차례로 적층하여 권취되어, 내부에 권심부(154)를 구비한다. 이때, 젤리롤 소자(150)는 음극, 분리막 및 양극을 차례로 적층하고, 와이딩(Winding)하여 롤(roll) 형태로 제작한 후, 롤 주위로 접착 테이프(미도시) 등을 부착하여 롤 형태가 유지될 수 있게 한다.
여기서, 젤리롤 소자(150)의 권심부(154)는 음극, 분리막 및 양극을 차례로 적층하고, 와이딩하여 롤 형태로 감는 과정에서 불가피하게 내부 중심부에 생성되는 중공을 의미한다.
분리막은 음극과 양극의 단락을 방지하는 역할을 한다. 분리막의 재질로는 유리섬유, 폴리뷰틸렌테레프랄레이트 수지(PBT), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 이산화규소(SiO2), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 셀룰로오스 등에서 선택된 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.
권심부 기구물(170)은 젤리롤 소자(150)의 권심부(154)에 삽입 배치된다. 이러한 권심부 기구물(170)의 재질로는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 테프론(Teflon), FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), 나일론(Nylon), PLA(Polylactic acid) 등의 고분자 소재 중 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
권심부 기구물(170)은 젤리롤 소자(150)의 권심부(154)의 홀 직경보다 0.1 ~ 1.0mm 작은 직경을 가지며, 젤리롤 소자(150)의 높이보다 1.0 ~ 10.0mm 낮은 높이를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 권심부 기구물(170)은 젤리롤 소자(150)의 권심부(154)의 홀 직경보다 0.3 ~ 0.7mm 작은 직경을 가지며, 젤리롤 소자(150)의 높이보다 2.0 ~ 6.0mm 낮은 높이를 갖는 것이 좋다.
이와 같이, 권심부 기구물(170)은 권심부(154)의 홀 직경보다 0.1 ~ 1.0mm 범위의 작은 직경을 갖는 것에 의해, 권심부 기구물(170)을 젤리롤 소자(150)의 내측에 삽입하는 과정에서 젤리롤 소자(150)의 권심부(154) 내측에 손상이 가해지는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.
아울러, 권심부 기구물(170)은 젤리롤 소자(150)의 높이보다 1.0 ~ 10.0mm 범위의 낮은 높이를 갖는 것에 의해, 젤리롤 소자(150)의 권심부(154) 내부에 권심부 기구물(170) 전체가 매립되는 형태로 삽입되어 외부로 돌출되지 않으므로, 헤더 핀(124)과 전극 탭 단자(152) 간의 연결 시 권심부 기구물(170)에 의한 간섭이 발생할 염려가 없게 된다.
한편, 도 3a 및 도 3b는 도 1의 권심부 기구물을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 권심부 기구물(170)은 상측 끝단 부분이 하측으로 30 ~ 70°의 각도로 기울어진 꼬깔 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 권심부 기구물(170)은 반원 형상을 가질 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 권심부 기구물(170)은 상측 끝단 부분이 하측으로 30 ~ 70°의 각도로 기울어진 꼬깔 형상 또는 반원 형상을 갖는 것에 의해, 잔여 전해액이 상측 끝단 부분에서 하측으로 흘러 내려가 권심부(154) 상단에 비수 전해액이 존재하지 않도록 제어하는 것이 가능해질 수 있게 되는 것이다.
이를 위해, 권심부 기구물(170)은 권심부 기구물(170)의 고깔 형상 또는 반원 형상 부분이 헤더(120) 방향에 위치하도록 삽입하여 조립되어, 헤더(120)와 마주보도록 배치되는 것이 바람직하다.
여기서, 젤리롤 소자(150)의 권심부(154) 내에 권심부 기구물(170)을 삽입하는 것에 의해, 전해액 주입량을 5 ~ 15%를 감소시킬 수 있는데, 이는 헤더(120)을 구성하는 씰링 부재(126)의 변형을 발생시키지 않는 25kgf/㎠ 이하의 내부압력을 유지하기 위함이다. 따라서, 본 발명에서는 권심부 기구물(170)이 권심부(154)에 삽입 배치되는 것에 의해, 비수 전해액의 주입량을 권심부 기구물(170)이 삽입되지 않을 경우에 대비하여 5 ~ 15%를 감소시킬 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안정성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지는 권심부의 잔여 전해액을 감소시키기 위하여 권심부 기구물을 삽입하여 주입량 대비 함침량을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 전해액 주입량의 감소를 통하여 외부 환경에 의한 과충전, 과방전 및 외부단락 시 분해되는 전해액 양을 감소시키는 것에 의해 전지 내부압력 상승을 억제할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 전해액 제어를 통해 안정성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지는 권심부 기구물에 의하여 전극과 분리막에 함침되기 어려운 젤리롤 소자의 권심부에 존재하는 잔여 전해액의 함침량을 제어하여 전해액 차이에 따른 성능 변화 없이 내부압력 상승을 억제하여 안전성 문제 해결에 뛰어난 효과를 발휘할 수 있게 된다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 리튬이차전지 제조
실시예 1
양극, 분리막 및 음극을 젤리롤 형태로 권취하여 젤리롤 소자를 제조한 후, 젤리롤 소자를 원통형 케이스에 하부 절연제와 함께 삽입하였다.
다음으로, 음극 탭 단자를 원통형 케이스에 용접시켜 고정된 상태에서, 젤리롤소자의 권심부 내부에 분리막에 간섭되지 않도록 권심부 기구물을 삽입한 후, 양극 탭 단자를 헤더 핀에 용접하였다. 여기서, 권심부 기구물의 기울어진 부분이 헤더 부분으로 향하게 삽입되며, 헤더 핀에 간섭되지 않도록 바닥면까지 삽입하였다.
다음으로, 헤더와 원통형 케이스를 용접하고, 전해액 주입구를 통하여 비수 전해액을 4.5g 주입한 후 금속 볼로 밀봉하여 원통형 리튬이차전지를 제조하였다.
비교예 1
젤리롤 소자의 권심부 내부에 권심부 기구물을 삽입하지 않았고, 전해액을 5.0g 주입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원통형 리튬이차전지를 제조하였다.
비교예 2
젤리롤 소자의 권심부 내부에 권심부 기구물을 삽입하지 않았고, 실시예 1과동일하게 전해액을 4.5g을 주입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 원통형 리튬이차전지를 제조하였다.
표 1은 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 리튬이차전지의 차이점을 간략하게 정리하여 나타낸 것이다.
[표 1]
표 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 적용된 젤리롤 소자는 모두 동일한 것을 이용하였으며, 젤리롤 소자를 전해액에 담지하고 진공 함침을 실시하여 충분히 함침된 기준 전해액의 함침량이 3.9 ~ 4.0g인 것을 확인하였다.
2. 물성 평가
표 2 및 표 3은 실시예 1, 비교예1 및 비교예 2에 따라 제조된 원통형 리튬이차전지의 물성 평가 결과를 나타낸 것이다. 이때, 표 1은 상온(20℃)에서 3A 연속 방전 결과를 나타낸 것이고, 표 2는 -30℃에서 3A 연속 방전 결과를 나타낸 것이다.
또한, 도 4는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 원통형 리튬이차전지의 상온에서의 3A 연속 방전 결과를 나타낸 그래프이고, 도 5는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 원통형 리튬이차전지의 -30℃에서의 3A 연속 방전 결과를 나타낸 그래프이며, 도 6은 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 원통형 리튬이차전지의 85℃에서의 2A 충방전 사이클 결과를 나타낸 그래프이다.
[표 2]
[표 3]
표 1 내지 표 3, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 고전류에서 실시예 1과 비교예 1은 차이를 보이지 않았으며, 비교예 2는 -30℃에서 약 10mΩ 높은 직류저항을 가지며, 20mAh 낮은 용량을 갖는 것을 확인하였다.
전해액이 충분히 함침된 실시예 1 및 비교예 1과 달리, 단순히 전해액 주입량만 감소시킨 비교예 2의 경우, 전해액 함침량의 부족에 의하여 직류저항이 높아지고 용량이 낮아지는 것을 확인하였다.
특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 85℃에서 2A 충방전 사이클의 결과에서 알 수 있듯이, 실시예 1은 비교예 1 보다 10% 적은 전해액 주입량에도 사이클 특성에 차이가 없으며, 비교예 2와 동일한 전해액 주입량에도 사이클 특성이 향상되는 것을 확인하였다.
한편, 표 4는 전해액 주입량에 따른 전해액 함침량 변화 결과를 나타낸 것이고, 표 5는 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 원통형 리튬이차전지를 55℃ 환경에서 단락평가를 실시하였을 때, 평가 전후 변화를 나타낸 것이다.
[표 4]
[표 5]
표 4 및 표 5에 도시된 바와 같이, 비교예 2와 달리, 실시예 1과 같이 권심부 기구물을 삽입할 시, 전해액 주입량을 감소시켰음에도 전극과 분리막에 함침되는 전해액 양이 비교예 1과 거의 동일하다는 것을 확인하였다.
아울러, 실시예 1 및 비교예 2는 파열이 발생하지 않았으나, 비교예 1은 파열이 발생한 것을 확인하였다.
위의 실험 데이터를 토대로 알 수 있듯이, 권심부의 잔여 전해액 제어를 통해 어떠한 전기적 특성의 변화 없이 안전성을 향상시킬 수 있다는 것을 입증하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 원통형 리튬이차전지 110 : 원통형 케이스
120 : 헤더 122 : 헤더 몸체
124 : 헤더 핀 126 : 씰링 부재
128 : 전해액 주입구 130 : 금속 볼
140 : 상부 절연재 150 : 젤리롤 소자
152 : 전극 탭 단자 154 : 권심부
160 : 하부 절연재 170 : 권심부 기구물

Claims (5)

  1. 내부에 비수 전해액이 채워지는 원통형 케이스;
    상기 원통형 케이스의 상측을 덮는 헤더;
    상기 원통형 케이스의 내측에 삽입 배치되며, 음극, 분리막 및 양극이 차례로 적층하여 권취되어, 내부에 권심부를 구비하는 젤리롤 소자; 및
    상기 젤리롤 소자의 권심부에 삽입 배치된 권심부 기구물;을 포함하며,
    상기 권심부 기구물은, 상기 권심부의 홀 직경보다 0.3 ~ 0.7mm 작은 직경을 가지며, 상기 젤리롤 소자의 높이보다 2.0 ~ 6.0mm 낮은 높이를 갖고,
    상기 권심부 기구물은 상기 권심부 기구물의 중심축에 대하여, 상측 끝단 부분이 하측으로 30 ~ 70°의 각도로 기울어진 원뿔 형상을 갖고,
    상기 권심부 기구물은 상기 권심부 기구물의 원뿔 형상 부분이 헤더 방향에 위치하도록 삽입하여 조립되어, 상기 헤더와 마주보도록 배치된 것을 특징으로 하는 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 권심부 기구물은
    폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 테프론(Teflon), FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), 나일론(Nylon) 및 PLA(Polylactic acid) 중 선택된 1종 이상의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비수 전해액의 주입량은
    상기 권심부 기구물이 권심부에 삽입 배치되는 것에 의해, 5 ~ 15%가 감소되는 것을 특징으로 하는 전해액 제어를 통해 안전성을 향상시킨 원통형 리튬이차전지.
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