KR19990011490A - 전지의 제조 방법 및 그에 의한 전지 - Google Patents

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Abstract

전지의 제조 방법 및 그에 의한 전지를 개시한다. 본 발명에 따르면, 세퍼레이터 부재로 감싸인 최소한 하나의 극판 부재를 포함하는 2 개의 극판 부재들을 그들 단부들이 상호 중첩되도록 직각으로 배치하는 단계, 상기의 중첩된 단부가 아닌 다른 단부가 극판 부재들 각각의 길이 방향에서 이전 위치로부터 반대편에 도달하도록 어느 하나의 극판 부재를 다른 극판 부재에 중첩시켜서 접는 단계 및, 상기 극판 부재들을 접는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 전지의 제조 방법 및, 그에 의한 전지가 제공된다. 본 발명에 따른 전지는 극판 부재 및 세퍼레이터 부재가 서로 중첩되게 접혀지는 방식으로 조립되므로 완성된 외형이 직육면체로 형성되며, 전체적인 전지 체적에 대한 극판 부재의 체적 비율이 증가하며, 그에 따라 전지의 체적 대비 용량이 증가될 수 있다는 장점을 가진다.

Description

전지의 제조 방법 및 그에 의한 전지
본 발명은 전지의 제조 방법 및 그에 의한 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최소한 하나의 극판을 세퍼레이터로 감싸고 극판들을 상호 중첩되게 접음으로써 형성되는 전지의 제조 방법 및, 그에 의한 전지에 관한 것이다.
일반으로 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 무선 기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로 사용되는 2차 전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 지금까지 개발된 2차 전지는 10 여종에 달하며, 가장 많이 사용되고 있는 것으로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 2차 전지 등이 있다. 이중에서 리튬 2차 전지는 수명이 길고 용량이 크다는 장점을 가지고 있다.
리튬 2차 전지의 연구 개발은 1970년대초부터 시작되어 세계 각지의 연구기관들이 치열한 개발 경쟁을 벌여 실용화에 앞장서고 있다. 소니 에너지 테크사는 리튬 코발트 산화물 활물질을 이용한 리튬 양극과 탄소재 음극으로 구성된 리튬-탄소계 2차전지를 개발하였고, 몰리 에너지사는 리튬 니켈 산화물 활물질을 이용한 리튬 양극과 탄소재 음극으로 구성된 리튬-탄소계 2차전지를 상품화하였다.
통상적으로, 리튬 2차 전지의 양극 활물질에는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2), 리튬 망간 산화물(LiMn2O4)등이 이용되고 있고, 음극 활물질에는 리튬 금속이나 그 합금, 탄소재료 등이 이용된다. 그리고 전해질로는 유기 액체 전해질이나 고체 전해질이 사용된다. 고체 전해질이 이온 전도성을 가지기 위해서는 유기 전해액을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이때 유기 전해액은 고분자 망상 구조의 빈 공간에 흡수되어 직류전원을 통과시키면 전류의 방향에 따라 리튬 이온을 이동시키는 경로로서 작용하게 된다. 여기에서 유기 전해액은 리튬과의 반응성이 적은 비수용성 유기 용매, 예를 들면 에틸렌 카보네이트, 디메틸렌 카보네이트, γ-부티로아세톤, 프로필렌 카보네이트 등과, 이온성 리튬염, 예를 들어 과염소산리튬(LiClO4), 보론플루오로화리튬(LiBF4), 트리플루오로메탄산술폰화리튬(LiCF3SO3) 등으로 구성된다.
도 1은 일반적인 원통형 전지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도면을 참조하면, 원통형 전지(10)에는 원통형의 케이스(19)가 마련되고, 그 케이스(19)의 내부에는 양극판(16)과 음극판(17)이 교번하여 설치되어 있다. 그리고 양극판(16)과 음극판(17) 사이에는 두 극판을 절연시키는 세퍼레이타(18)가 개재되어 있다. 그리고 상기 양극판(16)과 음극판(17)의 적층부 상단에는 러버 벤트 (12)가 마련되어 있는 캡(11) 및 캡 커버(13)로 이루어진 캡 조립체(10)가 설치되어 있다. 상기 캡 커버(13)의 중심부에는 가스 배출공(13')이 형성되어 있으며, 상기 캡(11) 및, 캡 커버(13)의 접합 부위 둘레에는 가스켓(14)이 설치되어 양극과 음극을 절연시킨다.
위와 같은 전지의 제조에 있어서, 양극판(16) 및 음극판(17)과 세퍼레이터(18)들은 각각 박판 형태로 형성된 이후에, 양극판-세퍼레이터-음극판-세퍼레이터의 순서로 적층시키고, 이러한 적층 구조물을 롤(roll)의 형태로 감아서 원통형 코어 조립체(core assembly)가 완성된다. 그런데 이러한 원통형 코어 조립체에서는 전지의 전체 체적에 대한 극판들의 체적이 상대적으로 적으므로, 전지의 용량이 작아지는 경향이 있다. 극판들의 체적이 감소되는 이유들중의 하나는 극판과 세퍼레이터(18)를 롤의 형상으로 감을 때 사용되는 맨드렐(미도시)이다. 맨드렐은 완성된 전지에서 중심부를 차지하고 있으므로, 그에 해당하는 체적만큼 손실이 발생하는 것이다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전지의 전체 체적내에서 극판 부재의 체적이 극대화될 수 있는 전지 제조 방법 및, 그에 의한 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 극판 부재와 세퍼레이터를 상호 중첩되게 접어서 형성하는 전지의 제조 방법 및, 그에 의한 전지를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 원통형 전지에 대한 개략적인 단면도 및 그 일부에 대한 확대도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 전지의 극판 및 세퍼레이터의 조립체를 구성하는 과정을 도시하는 개략적인 설명도.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 과정을 따라 완성된 전지의 극판 및 세퍼레이터 조립체의 개략적인 사시도.
도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명
11. 캡 12. 러버 벤트
13. 캡 커버 14. 가스켓
16. 양극판 17. 음극판
18. 세퍼레이터 21.제 1 극판
21a. 22a. 탭 22. 제 2 극판
23. 세퍼레이터
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 세퍼레이터 부재로 감싸인 최소한 하나의 극판 부재를 포함하는 2 개의 극판 부재들을 그들 단부들이 상호 중첩되도록 직각으로 배치하는 단계, 상기의 중첩된 단부가 아닌 다른 단부가 극판 부재들 각각의 길이 방향에서 이전 위치로부터 반대편에 도달하도록 어느 하나의 극판 부재를 다른 극판 부재에 중첩시켜서 접는 단계 및, 상기 극판 부재들을 접는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 전지의 제조 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 제 1 극판 부재, 제 2 극판 부재 및, 상기 극판 부재들중 최소한 하나를 감싸는 세퍼레이터 부재를 포함하고, 상기 극판 부재들 각각의 일 단부들을 상호 중첩시킨 상태에서 직각으로 배치하고, 상기 극판 부재들의 중첩된 단부가 아닌 다른 단부가 극판 부재들 각각의 길이 방향에서 최초의 위치로부터 반대 방향에 도달하도록 어느 하나의 극판 부재를 다른 극판 부재에 중첩시켜서 접음으로써 형성된 전지가 제공된다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 전지의 제조 방법을 도시하는 개략적인 설명도이다.
도면을 참조하면, 제 1 극판(21)과 제 2 극판(22)은 상호 직각으로 배치되며, 그들 각각의 단부에는 탭(21a,22a)이 형성되어 있다. 극판(21,22)의 길이 및 폭은 완성된 전지의 크기를 고려하여 정해진다. 제 1 극판(21) 또는 제 2 극판(22) 들중 최소한 하나는 세퍼레이터(23)에 의해 외표면 전체가 감싸여지는 것이 바람직스럽다. 도면에서는 편의상 세퍼레이터(23)의 측면이 노출된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 도 2b와 같이 제 1 극판(21)이 접혀졌을 때 제 1 극판(21)의 표면과 제 2 극판(22)의 측면이 상호 접촉하지 않도록 제 2 극판(22)의 측면도 세퍼레이터(23)에 의해 감싸여져야 한다.
도 2a에서 제 1 극판(21)과 제 2 극판(22)은 그들 각각의 일단부가 상호 중첩되도록 직각으로 배치되어 있다. 다음에, 제 1 극판(21)을 화살표 A 로 표시된 방향으로 접는다. 제 1 극판(21)을 접은 이후의 결과는 도 2b에 도시되어 있다.
도 2b를 참조하면, 제 2 극판(22)의 일 단부와 중첩되지 아니한 제 1 극판(21)의 단부는 제 1 극판(21)의 길이 방향에서 최초의 위치로부터 반대 방향에 도달하여 있다. 즉, 제 1 극판(21)을 제 2 극판(22)의 상부에 중첩되게 접음으로써, 도 2b에 도시된 것과 같은 상태가 된다. 다음에는 제 2 극판(22)을 화살표 B 의 방향으로 접는다. 즉, 제 1 극판(21)의 일 단부와 중첩되지 아니한 제 2 극판(22)의 단부를 제 2 극판(22)의 길이 방향에서 최초의 위치로부터 반대 방향에 도달하도록 접는 것이다.
다음에는 다시 제 1 극판(21)을 화살표 C 의 방향으로 접는다. 즉, 제 2 극판(22)의 일 단부와 중첩되지 아니한 제 1 극판(21)의 단부를 제 1 극판(21)의 길이 방향에서 이전의 위치로부터 반대 방향에 도달하도록 접는 것이다. 이와 같이 극판을 상호 중첩되게 접는 작용은 제 1 극판(21) 및 제 2 극판(22)의 길이가 모두 소진될때까지 반복되어야 한다.
도 3에는 본 발명의 방법에 따라 제조된 전지의 극판-세퍼레이터 조립체에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 제 1 극판(21)과 제 2 극판(22)은 상호 교대로 상호 중첩되게 접혀짐으로써 전체적으로 직육면체의 형상을 가지게 된다. 이러한 극판-세퍼레이터 조립체는 직육면체의 케이스내에 설치됨으로써 전지의 외형은 직육면체로 형성될 수 있다. 세퍼레이터(23)는 제 2 극판(22)의 전체 표면을 감싸도록 형성됨으로써 제 1 극판(21)과 제 2 극판(22) 사이에는 단락이 발생하지 않는다.
본 발명에 따른 전지의 제조 방법 및 그에 의한 전지는 극판 부재 및 세퍼레이터 부재가 서로 중첩되게 접혀지는 방식으로 조립되므로 완성된 외형이 직육면체로 형성되며, 전체적인 전지 체적에 대한 극판 부재의 체적 비율이 증가하며, 그에 따라 전지의 체적 대비 용량이 증가될 수 있다는 장점을 가진다. 또한 극판 부재를 접는 방식은 종래의 감는 방식에 비해 용이한 제조가 가능하다는 장점을 가진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 세퍼레이터 부재로 감싸인 최소한 하나의 극판 부재를 포함하는 2 개의 극판 부재들을 그들 단부들이 상호 중첩되도록 직각으로 배치하는 단계,
    상기의 중첩된 단부가 아닌 다른 단부가 극판 부재들 각각의 길이 방향에서 이전 위치로부터 반대편에 도달하도록 어느 하나의 극판 부재를 다른 극판 부재에 중첩시켜서 접는 단계 및,
    상기 극판 부재들을 접는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 전지의 제조 방법.
  2. 제 1 극판 부재,
    제 2 극판 부재 및,
    상기 극판 부재들중 최소한 하나를 감싸는 세퍼레이터 부재를 포함하고,
    상기 극판 부재들 각각의 일 단부들을 상호 중첩시킨 상태에서 직각으로 배치하고, 상기 극판 부재들의 중첩된 단부가 아닌 다른 단부가 극판 부재들 각각의 길이 방향에서 최초의 위치로부터 반대 방향에 도달하도록 어느 하나의 극판 부재를 다른 극판 부재에 중첩시켜서 접음으로써 형성된 전지.
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