KR102676475B1

KR102676475B1 - Secondary battery with improved moisture resistance

Info

Publication number: KR102676475B1
Application number: KR1020230179876A
Authority: KR
Inventors: 류광지; 김현석; 정주식; 김대중; 송현준
Original assignee: (주)금양
Priority date: 2023-12-12
Filing date: 2023-12-12
Publication date: 2024-06-19

Abstract

전극 조립체의 접힌 노치부와 이에 용접되는 접전체가 전극 조립체의 전체를 덮지 않도록 설계함으로써 전해액 투입 시 함습성이 개선된 이차전지가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 함습성이 개선된 이차전지는 양극판, 음극판, 그리고 세퍼레이터가 적층되고 권취 축을 중심으로 권취되며, 상기 양극판 또는 음극판의 노치부가 접혀 용접될 수 있도록 형성된 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체의 상기 노치부를 매개로 용접된 집전체;를 포함하고, 상기 노치부는 상기 권취 축을 중심으로 방사 방향을 따라 띠 형태로 형성되고, 복수개가 형성될 수 있다.A secondary battery with improved moisture content when electrolyte is introduced is disclosed by designing the folded notch portion of the electrode assembly and the contact material welded thereto not to cover the entire electrode assembly. A secondary battery with improved moisture content according to an aspect of the present invention includes an electrode assembly in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are stacked and wound around a winding axis, and the notched portion of the positive or negative electrode plate is formed to be folded and welded; and a current collector welded via the notch portion of the electrode assembly, wherein the notch portion is formed in a strip shape along a radial direction about the winding axis, and may be formed in plural numbers.

Description

Secondary battery with improved moisture resistance}

본 발명은 함습성이 개선된 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 조립체의 접힌 노치부와 이에 용접되는 접전체가 전극 조립체의 전체를 덮지 않도록 설계함으로써 전해액 투입 시 함습성이 개선된 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery with improved moisture properties, and more specifically, to a secondary battery with improved moisture properties when electrolyte is introduced by designing the folded notch portion of the electrode assembly and the contact material welded thereto not to cover the entire electrode assembly. It's about.

일반적으로, 이차 전지인 원통형 리튬 이온 전지는 대략 원통 형태로 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되는 원통 형태의 캔과, 상기 캔 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액과, 상기 캔의 일측에 결합되어 상기 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체로 이루어져 있다.Generally, a cylindrical lithium ion battery, which is a secondary battery, includes an electrode assembly wound in a roughly cylindrical shape, a cylindrical can to which the electrode assembly is coupled, an electrolyte solution injected into the inside of the can to enable movement of lithium ions, and It consists of a cap assembly that is coupled to one side of the can to prevent leakage of the electrolyte and to prevent the electrode assembly from being separated.

이러한 원통형 리튬 이온 전지는 통상 그 용량이 크기 때문에, 주로 대용량의 전력이 필요한 충전장비에 장착되고 있다. 일례로 이러한 원통형 리튬 이온 전지는 다수개가 필요한 개수만큼 직병렬로 연결되고, 또한 보호회로가 장착된 채 소정 형태의 하드팩으로 조립되어 전자기기에 전원용으로 결합되어 이용된다.Since these cylindrical lithium-ion batteries usually have a large capacity, they are mainly installed in charging equipment that requires large amounts of power. For example, a plurality of these cylindrical lithium-ion batteries are connected in series and parallel as required, are assembled into a hard pack of a certain shape with a protection circuit installed, and are used in combination with electronic devices as a power source.

또한, 이러한 원통형 리튬 이온 전지의 제조 방법은 소정 활물질층이 형성된 음극판, 세퍼레이터 및 소정 활물질층이 형성된 양극판을 함께 적층한 후, 봉형태의 권취 축에 일단을 결합한 후, 대략 원통 형태로 권취하여 전극 조립체를 형성한다.In addition, the method of manufacturing such a cylindrical lithium ion battery involves stacking a negative electrode plate with a predetermined active material layer, a separator, and a positive plate with a predetermined active material layer together, joining one end to a rod-shaped winding shaft, and then winding the electrode into a substantially cylindrical shape. form an assembly.

이어서, 상기 전극 조립체를 원통형 캔에 삽입한 후, 전해액을 주입하고, 이어서 캡 조립체를 상기 원통형 캔의 상부에 용접함으로써, 대략 원통 형태의 리튬 이온 전지를 완성한다.Next, the electrode assembly is inserted into the cylindrical can, the electrolyte is injected, and the cap assembly is then welded to the top of the cylindrical can, thereby completing a substantially cylindrical lithium ion battery.

도 1을 참고하면, 종래 이차 전지의 전극 조립체(30)가 원통형 캔(10)에 삽입된 상태를 보여주고 있다.Referring to Figure 1, the electrode assembly 30 of a conventional secondary battery is shown inserted into a cylindrical can 10.

종래 이차 전지(1)는 음극판, 세퍼레이터, 및 양극판이 적층된 상태로 권취 축(20)을 중심으로 권취되어 있다. 이러한 전극 조립체(30)는 양극판과 음극판에 노치(31, 32)를 절곡시키고 그 위에 원판 형태의 집전체를 올려 놓은 상태에서 여러 곳을 용접하게 된다. 그 후, 전해액을 집전체가 용접된 전극 조립체(30)에 공급하여 전해액이 전극 조립체(30) 내부에 모두 스며들도록 한다.A conventional secondary battery 1 is wound around a winding axis 20 in a state in which a negative electrode plate, a separator, and a positive plate are stacked. This electrode assembly 30 is made by bending notches 31 and 32 on the positive and negative electrode plates and welding them in several places with a disk-shaped current collector placed on them. Thereafter, the electrolyte solution is supplied to the electrode assembly 30 to which the current collector is welded, so that the electrolyte solution completely permeates the inside of the electrode assembly 30.

그러나, 종래 기술에 따른 탭리스 전극 조립체를 이루는 젤리 롤(J/R)에서 그 상부가 기재로 덮여 있어 전해액의 주액이 원활하지 못하여 함습성이 좋지 않은 현상이 있었다. 즉 기재인 집전체가 거의 전면을 덮고 있기 때문에 전해액의 원활한 주입이 이루어지지 않아 진공압에 의해 주입하는 상태임에도 오랜 시간이 소요되는 문제점이 있었다.However, in the jelly roll (J/R) forming the tabless electrode assembly according to the prior art, the top of the jelly roll was covered with a substrate, so the injection of the electrolyte was not smooth, resulting in poor moisture content. In other words, since the current collector, which is the base material, covers almost the entire surface, smooth injection of the electrolyte was not possible, so there was a problem in that it took a long time even when injection was performed under vacuum pressure.

또한, 종래기술에 따르면 노치가 거의 전체에 걸쳐 형성되어 있기 때문에 노치를 성형하는 작업에도 시간이 소요되는 문제점이 있었다.In addition, according to the prior art, since the notch was formed almost entirely, there was a problem in that forming the notch took time.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 노치 및 전극 조립체의 젤리 롤의 설계로 용접 포인트 부분만 덮이도록 함으로써 함습성을 개선시킬 수 있고, 전체를 덮는 기재에 비해 함습성이 개선된 형태로 성형해야 할 노치 개수가 약 80% 축소되는 함습성이 개선된 이차전지를 제공하는 것이다. The present invention is intended to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to improve moisture content by covering only the welding point by designing the jelly roll of the notch and electrode assembly, compared to a substrate that covers the entire The aim is to provide a secondary battery with improved moisture properties in which the number of notches that must be molded into a shape with improved moisture properties is reduced by about 80%.

본 발명의 다른 목적은 주액성 및 함습성 개선을 통해 전해액 주액 공정의 생산성을 향상시키고, 성형해야 할 노치 개수가 축소됨으로써 노칭 속도를 증가시켜 생산성 향상시킬 수 있는 함습성이 개시된 이차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to improve the productivity of the electrolyte injection process by improving the liquid injection and moisture properties, and to provide a secondary battery in which moisture is disclosed, which can improve productivity by increasing the notching speed by reducing the number of notches to be formed. will be.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 측면에 따르면, 양극판, 음극판, 그리고 세퍼레이터가 적층되고 권취 축을 중심으로 권취되며, 상기 양극판 또는 음극판의 노치부가 접혀 용접될 수 있도록 형성된 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체의 상기 노치부를 매개로 용접된 집전체;를 포함하고, 상기 노치부는 상기 권취 축을 중심으로 방사 방향을 따라 띠 형태로 형성되고, 복수개가 형성된, 함습성이 개시된 이차전지가 제공된다.According to one aspect of the present invention, an electrode assembly in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are stacked and wound around a winding axis, and the notched portion of the positive electrode plate or the negative electrode plate is formed to be folded and welded; and a current collector welded via the notch portion of the electrode assembly, wherein the notch portion is formed in a strip shape along a radial direction about the winding axis, and is formed in plural numbers, and a secondary battery having moisture resistance is provided. .

이때, 상기 노치부는 90도 각도마다 형성될 수 있다.At this time, the notch portion may be formed at every 90 degree angle.

이때, 상기 노치부는 하나의 노치부가 30도 각도 내에 형성될 수 있다.At this time, one notch portion may be formed within an angle of 30 degrees.

이때, 상기 집전체는 판상형 형태로 이루어지되, 상기 전극 조립체의 직경보다 작은 직경을 갖고 중앙에는 상기 권취 축에 대응하는 중앙 홀이 형성된 원형의 몸체부; 상기 몸체부로부터 상기 전극 조립체의 단부까지 연장된 제1 연장부; 및 상기 제1 연장부 사이에 배치되고 상기 몸체부로부터 연장되되 상기 제1 연장부보다 짧게 형성된 제2 연장부를 포함할 수 있다.At this time, the current collector has a plate-like shape, has a circular body portion having a diameter smaller than that of the electrode assembly, and has a central hole corresponding to the winding axis at the center; a first extension portion extending from the body portion to an end of the electrode assembly; and a second extension part disposed between the first extension parts and extending from the body part, but being shorter than the first extension part.

이대, 상기 노치부는 상기 집전체의 제2 연장부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.Alternatively, the notch portion may be formed at a position corresponding to the second extension portion of the current collector.

이때, 상기 집전체는 상기 제2 연장부를 매개로 상기 노치부에 용접될 수 있다.At this time, the current collector may be welded to the notch portion via the second extension portion.

이때, 상기 제2 연장부와 상기 노치부가 용접된 용접부는 상기 권취 축을 중심으로 방사 방향을 따라 형성될 수 있다.At this time, the welded portion where the second extension portion and the notch portion are welded may be formed along a radial direction around the winding axis.

이때, 상기 용접부는 하나의 제2 연장부에 대하여 상기 방사 방향에 평행한 3줄로 이루어질 수 있다.At this time, the welded portion may be formed of three lines parallel to the radial direction with respect to one second extension portion.

이때, 상기 몸체부에는 상기 권취 축을 중심으로 방사 방향으로 연장된 복수개의 장공이 형성될 수 있다.At this time, a plurality of long holes extending in a radial direction about the winding axis may be formed in the body portion.

이때, 상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부는 90도 각도마다 형성될 수 있다.At this time, the first extension part and the second extension part may be formed at every 90 degree angle.

이때, 상기 전극 조립체의 권취 턴 수별 노치 간격 계산은 아래의 수학식에 의해 이루어질 수 있다.At this time, the notch spacing for each number of winding turns of the electrode assembly can be calculated using the equation below.

여기서, M = 만드렐 직경, A = 음극판 두께, C = 양극판 두께, S = 분리막 두께, T = 권취 턴 수, W = 용접 포인트 수.Where: M = mandrel diameter, A = cathode plate thickness, C = positive plate thickness, S = separator thickness, T = number of winding turns, W = number of weld points.

상기의 구성에 따라, 본 발명의 일 측면에 따른 함습성이 개선된 이차전지는 노치 및 전극 조립체의 젤리 롤의 설계로 용접 포인트 부분만 덮이도록 함으로써 함습성을 개선시킬 수 있다.According to the above configuration, the secondary battery with improved moisture properties according to one aspect of the present invention can improve moisture properties by designing the notch and the jelly roll of the electrode assembly so that only the welding point is covered.

본 발명의 일 측면에 따른 함습성이 개선된 이차전지는 종래 전체를 덮는 기재에 비해 함습성이 개선된 형태로 성형해야 할 노치 개수를 약 80% 축소시킬 수 있다.A secondary battery with improved moisture properties according to one aspect of the present invention can reduce the number of notches that must be molded by about 80% in a form with improved moisture properties compared to a conventional full-covering substrate.

본 발명의 일 측면에 따른 함습성이 개선된 이차전지는 성형해야 할 노치 개수가 축소됨으로써 노칭 속도를 증가시켜 생산성 향상시킬 수 있다.Secondary batteries with improved moisture properties according to one aspect of the present invention can improve productivity by increasing the notching speed by reducing the number of notches to be formed.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, but should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 종래 이차 전지의 전극 조립체가 원통형 캔에 삽입된 상태의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지의 평면 투영도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지의 전극 조립체의 평면도 및 일부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지의 일부 구성요소인 전극 조립체의 노치부를 표시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지의 일부 구성요소인 집전체의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지의 일부 구성요소인 전극 조립체의 권취 턴 수별 노치 간격이 증가되는 모식도이다.Figure 1 is a plan view of the electrode assembly of a conventional secondary battery inserted into a cylindrical can.
Figure 2 is a plan projection view of a secondary battery with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a plan view and a partially enlarged view of an electrode assembly of a secondary battery with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a plan view showing a notch portion of an electrode assembly, which is a component of a secondary battery with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a plan view of a current collector, which is a component of a secondary battery with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing an increase in notch spacing according to the number of winding turns of an electrode assembly, which is a component of a secondary battery with improved moisture content according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description have been omitted in the drawings, and identical or similar components are given the same reference numerals throughout the specification.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The words and terms used in this specification and claims are not to be construed as limited in their usual or dictionary meanings, but according to the principle that the inventor can define terms and concepts in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concepts consistent with technical ideas.

그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configuration shown in the drawings correspond to a preferred embodiment of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, so the configuration may be replaced by various alternatives at the time of filing of the present invention. There may be equivalents and variations.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to describe the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to describe the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.A component being “in front,” “rear,” “above,” or “below” another component means that it is in direct contact with the other component, unless there are special circumstances. This includes not only those placed at the “bottom” but also cases where another component is placed in the middle. In addition, the fact that a component is "connected" to another component includes not only being directly connected to each other, but also indirectly connected to each other, unless there are special circumstances.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지(100)를 설명한다. Hereinafter, a secondary battery 100 with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지(100)는, 전극 조립체(130) 및 집전체(140)를 포함할 수 있다.The secondary battery 100 with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention may include an electrode assembly 130 and a current collector 140.

상기 전극 조립체(130)는, 도 2 내지 도 6을 참고하면, 양극판(131), 음극판(133), 그리고 세퍼레이터(132)가 적층되고 권취 축(120)을 중심으로 권취되며, 상기 양극판(131) 또는 음극판(133)의 노치부(130a)가 접혀 용접될 수 있도록 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 6, the electrode assembly 130 includes a positive electrode plate 131, a negative electrode plate 133, and a separator 132, which are stacked and wound around a winding axis 120, and the positive electrode plate 131 ) Alternatively, the notch portion 130a of the negative electrode plate 133 may be formed to be folded and welded.

이때, 상기 노치부(130a)는 90도 각도마다 형성될 수 있다. 이렇게 노치부(130a)를 일정한 위치에 형성하도록 함으로써 집전체(140)의 형태를 변형할 수 있고, 용접 부위 또한 노치부(130a)의 설계 형태에 따라 변형함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.At this time, the notch portion 130a may be formed at every 90 degree angle. By forming the notch portion 130a at a certain position in this way, the shape of the current collector 140 can be modified, and productivity can be improved by also modifying the welding area according to the design shape of the notch portion 130a.

이때, 상기 노치부(130a)의 90도 각도마다 형성할 수 있는 노치부(130a)의 형성 위치는 후술하는 수학식 1에 의해 가능하게 된다.At this time, the formation position of the notch portion 130a, which can be formed at every 90-degree angle of the notch portion 130a, is made possible by Equation 1, which will be described later.

상기 집전체(140)는, 도 2 내지 도 6을 참고하면, 상기 전극 조립체(130)의 상기 노치부(130a)를 매개로 용접될 수 있다.Referring to FIGS. 2 to 6 , the current collector 140 may be welded through the notch portion 130a of the electrode assembly 130.

이때, 상기 노치부(130a)는 상기 권취 축(120)을 중심으로 방사 방향을 따라 띠 형태로 형성되고, 복수개가 형성될 수 있다.At this time, the notch portion 130a is formed in a strip shape along a radial direction centered on the winding axis 120, and a plurality of notches 130a may be formed.

이때, 노치부(130a)가 띠 형태로 형성되기 때문에 집전체(140)의 형태를 본 발명에서와 같이 설계가 가능하고, 집전체(140)의 형태 변형에 의해 전해액이 그만큼 신속하게 전극 조립체(130)에 함습 가능하다.At this time, because the notch portion 130a is formed in a strip shape, the shape of the current collector 140 can be designed as in the present invention, and by deforming the shape of the current collector 140, the electrolyte solution is quickly formed into the electrode assembly ( 130) can be moistened.

이때, 상기 노치부(130a)는 하나의 노치부(130a)가 30도 각도 내에 형성될 수 있다. 노치부(130a)는 띠 형태로 방사 방향을 따라 형성되기 때문에 30도 각도 내보다 더 작은 각도 내에 형성될 수도 있다. 이렇게 노치부(130a)가 띠 형태로 형성됨으로써 노치부(130a)를 접는 작업 시간이 감소되어 생산성 향상을 기대할 수 있다.At this time, one notch portion 130a may be formed within an angle of 30 degrees. Since the notch portion 130a is formed along the radial direction in a strip shape, it may be formed within an angle smaller than within an angle of 30 degrees. As the notch portion 130a is formed in a strip shape, the work time for folding the notch portion 130a is reduced, which can be expected to improve productivity.

여기서, 상기 집정체는 판상형 형태로 이루어지되, 상기 전극 조립체(130)의 직경보다 작은 직경을 갖고 중앙에는 상기 권취 축(120)에 대응하는 중앙 홀(140a)이 형성된 원형의 몸체부(140f)와, 상기 몸체부(140f)로부터 상기 전극 조립체(130)의 단부까지 연장된 제1 연장부(140b)와, 상기 제1 연장부(140b) 사이에 배치되고 상기 몸체부(140f)로부터 연장되되 상기 제1 연장부(140b)보다 짧게 형성된 제2 연장부(140c)를 포함할 수 있다.Here, the collector has a plate-shaped shape, has a diameter smaller than that of the electrode assembly 130, and has a circular body portion 140f with a central hole 140a corresponding to the winding shaft 120 at the center. and a first extension portion 140b extending from the body portion 140f to the end of the electrode assembly 130, and disposed between the first extension portion 140b and extending from the body portion 140f. It may include a second extension part 140c formed shorter than the first extension part 140b.

이때, 상기 노치부(130a)는 상기 집전체(140)의 제2 연장부(140c)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.At this time, the notch portion 130a may be formed at a position corresponding to the second extension portion 140c of the current collector 140.

이때, 상기 집전체(140)는 상기 제2 연장부(140c)를 매개로 상기 노치부(130a)에 용접될 수 있다.At this time, the current collector 140 may be welded to the notch portion 130a via the second extension portion 140c.

이때, 상기 제2 연장부(140c)와 상기 노치부(130a)가 용접된 용접부(140d)는 상기 권취 축(120)을 중심으로 방사 방향을 따라 형성될 수 있다.At this time, the welded portion 140d where the second extension portion 140c and the notch portion 130a are welded may be formed along the radial direction around the winding axis 120.

이때, 상기 용접부(140d)는 하나의 제2 연장부(140c)에 대하여 상기 방사 방향에 평행한 3줄로 이루어질 수 있다.At this time, the welded portion 140d may be formed of three lines parallel to the radial direction with respect to one second extension portion 140c.

이때, 상기 몸체부(140f)에는 상기 권취 축(120)을 중심으로 방사 방향으로 연장된 복수개의 장공(140e)이 형성될 수 있다.At this time, a plurality of long holes 140e extending in a radial direction around the winding axis 120 may be formed in the body portion 140f.

이때, 상기 제1 연장부(140b)와 상기 제2 연장부(140c)는 90도 각도마다 형성될 수 있다.At this time, the first extension part 140b and the second extension part 140c may be formed at every 90 degree angle.

이때, 상기 전극 조립체(130)의 권취 턴 수별 노치 간격 계산은 아래의 수학식 1에 의해 이루어질 수 있다.At this time, the notch spacing for each number of winding turns of the electrode assembly 130 can be calculated using Equation 1 below.

여기서, M = 만드렐 직경, A = 음극판 두께, C = 양극판 두께, S = 분리막(세퍼레이터) 두께, T = 권취 턴 수, W = 용접 포인트 수이다.Here, M = mandrel diameter, A = negative plate thickness, C = positive plate thickness, S = separator thickness, T = number of winding turns, W = number of welding points.

이때, 상술한 수학식 1을 따라 노치 간격을 계산하여 제조 시, 이를 딸 생산하게 되면 도 4에 도시된 형태의 노치 위치를 얻을 수 있다.At this time, by calculating the notch spacing according to the above-mentioned equation 1 and producing it during manufacturing, the notch position of the form shown in FIG. 4 can be obtained.

한편, 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지(100)의 평면 투영도가 도시되어 있다.Meanwhile, referring to FIG. 2, a planar projection of a secondary battery 100 with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention is shown.

도시된 실시예에서, 권취 축(120)을 중심으로 음극판(133), 양극판(131), 그리고 세퍼레이터(132)들이 권취되어 전극 조립체(130)를 구성하고 있다. 따라서 전극 조립체(130)는 원통형을 형성하고 평면 상 원형의 형태를 가진다.In the illustrated embodiment, the negative electrode plate 133, the positive plate 131, and the separator 132 are wound around the winding axis 120 to form the electrode assembly 130. Accordingly, the electrode assembly 130 is cylindrical and has a circular shape on a plane.

이때, 노치부(130a)는 도면에서 X 자 형태로 4군데 형성되어 있다. 즉 각각의 노치부(130a)는 권취 축(120)을 중심으로 한 방사 방향을 따라 띠 형태로 권취 축(120)으로부터 외측 단부까지 연장되도록 형성되어 있다. 이러한 노치부(130a)는 종래와 마찬가지로 용접 작업을 위하여 접히게 된다.At this time, the notch portion 130a is formed in four places in an X shape in the drawing. That is, each notch portion 130a is formed to extend from the winding axis 120 to the outer end in a strip shape along a radial direction centered on the winding axis 120. This notch portion 130a is folded for welding work as in the prior art.

여기서, 노치부(130a)는 90도 각도로 4군데 형성되어 있으나, 노치부(130a)의 형성 각도와 노치부(130a)의 개수는 이에 한정하는 것은 물론 아니다.Here, the notch portion 130a is formed in four places at an angle of 90 degrees, but the formation angle of the notch portion 130a and the number of notch portions 130a are of course not limited thereto.

도시된 실시예에서, 권취된 전극 조립체(130) 상부에 기재로 집전체(140)가 놓인 다음 용접이 이루어진다.In the illustrated embodiment, the current collector 140 is placed as a substrate on top of the wound electrode assembly 130 and then welding is performed.

이때, 집전체(140)의 제2 연장부(140c)가 노치부(130a)에 겹치도록 배치될 수 있고, 제2 연장부(140c)와 노치부(130a)가 용접이 이루어지되, 3줄로 용접부(140d)가 형성되도록 용접이 이루어질 수 있다. 물론 이러한 용접부(140d)의 줄 수를 3줄로 한정하는 것은 아니다.At this time, the second extension part 140c of the current collector 140 may be arranged to overlap the notch part 130a, and the second extension part 140c and the notch part 130a are welded, forming three lines. Welding may be performed so that the welded portion 140d is formed. Of course, the number of lines of this welded portion 140d is not limited to three lines.

이때, 집전체(140)가 노치부(130a)를 매개로 용접이 완료되면 원통형 캔에 삽입하고, 전해액을 공급한다. 여기서 집전체(140)가 전극 조립체(130) 상부면 중 덮는 부분이 종래에 비하여 현저하게 감소하고 덮지 않는 부분에도 노치부(130a)가 거의 존재하지 않기 때문에 전해액이 전극 조립체(130)로 용이하게 함습이 이루어져 함습 소요 시간이 감소될 수 있다.At this time, when welding of the current collector 140 is completed via the notch portion 130a, it is inserted into a cylindrical can and an electrolyte is supplied. Here, the portion of the upper surface of the electrode assembly 130 that the current collector 140 covers is significantly reduced compared to the prior art, and the notch portion 130a is almost absent even in the portion that is not covered, so that the electrolyte can easily be transferred to the electrode assembly 130. Humidification can be achieved and the time required for humidification can be reduced.

또한, 노치부(130a)가 종래에 비하여 약 80% 수준까지 감소되기 때문에 노치를 접는 작업 시간이 감소하고, 전술한 바와 같이 노치부(130a)가 전해액의 함습을 방해하는 면적 또한 동일하게 감소될 수 있다.In addition, since the notch portion 130a is reduced to about 80% compared to the prior art, the work time for folding the notch is reduced, and as described above, the area where the notch portion 130a prevents moisture from the electrolyte solution is also reduced. You can.

도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지(100)의 전극 조립체(130)의 평면도 및 일부 확대도가 도시되어 있다. Referring to FIG. 3, a plan view and a partially enlarged view of the electrode assembly 130 of the secondary battery 100 with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention are shown.

도시된 바와 같이 양극판(131), 음극판(133) 사이에는 절연을 위하여 세퍼레이터(132)가 게재되어야 한다. 따라서 양극판(131), 세퍼레이터(132), 음극판(133), 세퍼레이터(132)의 순서로 반복하여 배치된 상태에서 권취 축(120)에 감겨 전극 조립체(130)를 이루게 된다. 이러한 전극 조립체(130)의 구성은 종래기술과 유사하다.As shown, a separator 132 must be placed between the positive electrode plate 131 and the negative electrode plate 133 for insulation. Therefore, the positive electrode plate 131, the separator 132, the negative electrode plate 133, and the separator 132 are repeatedly arranged in that order and wound around the winding shaft 120 to form the electrode assembly 130. The configuration of this electrode assembly 130 is similar to the prior art.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지(100)의 일부 구성요소인 전극 조립체(130)의 노치부(130a)를 표시한 평면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 4, there is a plan view showing the notch portion 130a of the electrode assembly 130, which is a component of the secondary battery 100 with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 도 5에서와 같이 양극판(131), 음극판(133), 그리고 세퍼레이터(132)들을 권취를 하되, 수학식 1에 의해 권치 턴 수별 노치 간격을 W를 4로 계산하여 제조하면 도 4와 같은 형태의 노치부(130a)가 형성된 전극 조립체(130)를 얻을 수 있다.As shown, the positive electrode plate 131, the negative electrode plate 133, and the separator 132 are wound as shown in FIG. 5, and the notch spacing for each winding turn is calculated as W as 4 according to Equation 1. The electrode assembly 130 with the notch portion 130a of the shape shown in Figure 4 can be obtained.

이때, 전극 조립체(130)에는 90도 간격으로 노치부(130a)가 띠 형태로 방상 방향을 따라 형성되어 있다. 따라서 노치부(130a)들을 접은 다음 집전체(140)를 올리고 노치부(130a)와 집전체(140)의 제2 연장부(140c)를 용접할 수 있다.At this time, in the electrode assembly 130, notches 130a are formed in a strip shape along the radial direction at 90-degree intervals. Accordingly, after folding the notch portions 130a, the current collector 140 can be raised and the notch portion 130a and the second extension portion 140c of the current collector 140 can be welded.

도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지(100)의 일부 구성요소인 집전체(140)의 평면도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 5, a top view of the current collector 140, which is a component of the secondary battery 100 with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention, is shown.

도시된 실시예에서, 집전체(140)는 전술한 바와 같이, 판상형으로 이루어질 수 있다.In the illustrated embodiment, the current collector 140 may be formed in a plate shape, as described above.

이때, 집전체(140)는, 몸체부(140f), 제1 연장부(140b), 제2 연장부(140c)를 포함할 수 있다.At this time, the current collector 140 may include a body portion 140f, a first extension portion 140b, and a second extension portion 140c.

이때, 몸체부(140f)는 상기 전극 조립체(130)의 직경보다 작은 직경을 갖고 중앙에는 상기 권취 축(120)에 대응하는 중앙 홀(140a)이 형성될 수 있고, 원형으로 형성될 수 있다. 이때, 몸체부(140f)에는 방사형으로 45도 각도마다 장공(140e)이 형성될 수 있다. 장공(140e)에 의해 전해액이 그만큼 신속하게 전극 조립체(130)로 함습될 수 있다.At this time, the body portion 140f may have a smaller diameter than the diameter of the electrode assembly 130, and may have a central hole 140a formed in the center corresponding to the winding shaft 120, and may be formed in a circular shape. At this time, elongated holes 140e may be formed radially at every 45-degree angle in the body portion 140f. The electrolyte can be moistened into the electrode assembly 130 that quickly by the long hole 140e.

이때, 제1 연장부(140b)는 상기 몸체부(140f)로부터 상기 전극 조립체(130)의 단부까지 연장되도록 형성될 수 있다. 여기서 제1 연장부(140b)는 프레임 역할을 수행할 수 있다. 그에 따라 제1 연장부(140b)는 방사 방향을 따라 외측방향으로 갈수록 폭이 증가하는 형태로 이루어질 수 있다.At this time, the first extension portion 140b may be formed to extend from the body portion 140f to the end of the electrode assembly 130. Here, the first extension 140b may serve as a frame. Accordingly, the first extension portion 140b may have a width that increases outward along the radial direction.

이때, 제2 연장부(140c)는 상기 제1 연장부(140b) 사이에 배치되고 상기 몸체부(140f)로부터 연장되되 상기 제1 연장부(140b)보다 짧게 형성될 수 있다. 여기서 제2 연장부(140c)는 노치부(130a)와 겹치는 위치에 배치될 수 있고, 그 부분에 방사방향을 따라 평행하게 용접이 이루어져 3줄의 용접부(140d)를 형성할 수 있다. 또한 제2 연장부(140c)는 제1 연장부(140b)와 달리 외측방향으로 갈수록 폭이 일정한 형태를 가질 수 있다. 또한 제2 연장부(140c)의 몸체부(140f)로부터 단부까지의 거리는 제1 연장부(140b)의 절반 정도로 형성될 수 있다. 제2 연장부(140c)의 목적은 노치부(130a)와의 용접이 그 목적이고 최대한 전극 조립체(130) 상부면을 덮지 않도록 설계된 형태이다.At this time, the second extension part 140c may be disposed between the first extension parts 140b and extend from the body part 140f, but may be shorter than the first extension part 140b. Here, the second extension portion 140c may be disposed at a position overlapping the notch portion 130a, and welded in parallel along the radial direction at that portion may form three rows of welded portions 140d. Additionally, unlike the first extension 140b, the second extension 140c may have a constant width as it moves outward. Additionally, the distance from the body portion 140f to the end of the second extension portion 140c may be approximately half that of the first extension portion 140b. The purpose of the second extension portion 140c is welding with the notch portion 130a and is designed to cover the upper surface of the electrode assembly 130 as much as possible.

도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 함습성이 개선된 이차전지(100)의 일부 구성요소인 전극 조립체(130)의 권취 턴 수별 노치 간격(d1, d2, d3)이 증가되는 모식도가 도시되어 있다.Referring to FIG. 6, the notch spacing (d1, d2, d3) according to the number of winding turns of the electrode assembly 130, which is a component of the secondary battery 100 with improved moisture resistance according to an embodiment of the present invention, is increased. A schematic diagram is shown.

도시된 실시예에서, 전극 조립체(130)의 양극판(131)과 음극판(133)은 권취를 진행함에 따라 즉, 턴 수가 증가함에 따라 노치의 간격(d1, d2, d3)은 증가해야 그 위치가 도 4에 도시된 형태로 띠 형태를 이루게 된다. 물론 양극판(131)과 음극판(133)의 턴 수별 노치 간격(d1, d2, d3)은 전술한 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.In the illustrated embodiment, as the positive electrode plate 131 and the negative electrode plate 133 of the electrode assembly 130 proceed with winding, that is, as the number of turns increases, the spacing (d1, d2, d3) of the notches must increase so that the positions It takes the form of a strip as shown in Figure 4. Of course, the notch spacing (d1, d2, d3) for each turn of the positive electrode plate 131 and the negative electrode plate 133 can be calculated using Equation 1 described above.

이렇게, 본원발명의 일 실시예에 따르면, 노치부(130a)를 일측으로 형성하고, 이에 대응하여 집전체(140) 형태를 설계함으로써 함습성 향상 및 노치부(130a)와 용접부(140d) 형성 시간 감소를 가져올 수 있다. 따라서 이차전지(100)의 제조시간을 감소시켜 결국 생산성 향상을 가져올 수 있다.In this way, according to one embodiment of the present invention, the notch portion 130a is formed on one side and the shape of the current collector 140 is designed correspondingly, thereby improving moisture content and forming time of the notch portion 130a and the weld portion 140d. can lead to a decrease. Therefore, the manufacturing time of the secondary battery 100 can be reduced, ultimately leading to improved productivity.

본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented in this specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add or change components within the scope of the same spirit. , deletion, addition, etc., other embodiments can be easily proposed, but this will also be said to fall within the scope of the present invention.

100 : 이차전지 120 : 권취 축
130 : 전극 조립체 130a : 노치부
131: 양극판 132 : 세퍼레이터
133 : 음극판 140 : 집전체
140a : 중앙 홀 140b : 제1 연장부
140c : 제2 연장부 140d : 용접부
140e : 장공 140f : 몸체부100: secondary battery 120: winding shaft
130: Electrode assembly 130a: Notch portion
131: positive plate 132: separator
133: negative plate 140: current collector
140a: central hole 140b: first extension
140c: second extension part 140d: welding part
140e: Long hole 140f: Body part

Claims

An electrode assembly in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are stacked and wound around a winding axis, and the notched portion of the positive or negative electrode plate is formed to be folded and welded; and
It includes a current collector welded through the notch portion of the electrode assembly,
The notch portion is formed in a strip shape along a radial direction centered on the winding axis, and is formed in plural numbers,
The current collector is formed in a plate shape,
a circular body portion having a diameter smaller than that of the electrode assembly and having a central hole formed in the center corresponding to the winding axis;
a first extension portion extending from the body portion to an end of the electrode assembly;
a second extension portion disposed between the first extension portions and extending from the body portion and being shorter than the first extension portion;
Calculation of the notch spacing according to the number of winding turns of the electrode assembly is made by the equation below,
Secondary battery with improved moisture resistance.

Where: M = mandrel diameter, A = cathode plate thickness, C = positive plate thickness, S = separator thickness, T = number of winding turns, W = number of weld points.
Secondary battery with improved moisture resistance.

delete

According to claim 1,
The notch portion is formed at a position corresponding to the second extension portion of the current collector,
Secondary battery with improved moisture resistance.

According to clause 5,
The current collector is welded to the notch portion via the second extension portion,
Secondary battery with improved moisture resistance.

According to clause 6,
The welding portion where the second extension portion and the notch portion are welded is formed along the radial direction around the winding axis,
Secondary battery with improved moisture resistance.

According to clause 7,
The welded portion consists of three lines parallel to the radial direction with respect to one second extension portion,
Secondary battery with improved moisture resistance.

According to claim 1,
A plurality of long holes extending in a radial direction about the winding axis are formed in the body portion,
Secondary battery with improved moisture resistance.

According to claim 1,
The first extension part and the second extension part are formed at an angle of 90 degrees,
Secondary battery with improved moisture resistance.

delete