KR19990034347U - 이차전지의 전극 - Google Patents

Abstract

목적 : 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터가 개재되어서 권취되는 이차전지의 전극에 관한 것으로서, 특히 베이스 플레이트에 도포된 활물질의 탈락과, 그로 인한 전지의 수명 열화를 방지하고자 한다.

구성 : 세퍼레이터(20)를 개재하여 안쪽과 바깥쪽에서 권취되는 2개의 전극 (16, 18)중에서, 인접된 전극에 의해 압착되지 않는 바깥쪽 전극(18)의 활물질(18b) 테두리에 열경화성 수지로 된 절연체(24)를 도포한 구성으로 이루어진다. 상기한 절연체는 바깥쪽으로 권취된 부극의 길이 방향의 양측 단부에 도포되어, 활물질과 베이스 플레이트(18a)가 상호 결합되게 한다.

효과 : 상기한 절연체는 활물질과 베이스 플레이트 사이의 점착력을 강화시켜, 활물질의 탈락 및 절단이 방지되도록 한다. 따라서, 전지의 수명이 향상될 수 있다.

Description

이차전지의 전극

본 고안은 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터가 개재되어서 권취되는 이차전지의 전극에 관한 것으로서, 특히 베이스 플레이트에 도포된 활물질의 탈락과, 그에 의한 전지의 수명 열화를 방지하는데 적합하게 이용될 수 있는 이차전지의 전극 구조에 관한 것이다.

이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 대표적인 것으로 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li) 및 리튬이온(Li-ion)전지가 주로 사용되고 있다.

여기서, 리튬이온전지는 정극 활물질로 리튬-천이금속산화물이 사용되고, 부극활물질로 탄소 혹은 탄소복합체가 사용되며, 산소기, 질소기, 황산기 등을 포함한 한 개 이상의 유기 용매에 리튬염을 녹인 전해액이 사용되어, 상기한 정극과 부극간에 리튬 이온이 이동되어 기전력을 발생시킴으로써 충·방전이 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 리튬이온전지의 종래 공지된 구조가 도 2에 잘 나타나 있다.

도면에 표시된 바와 같이, 리튬이온전지는 정극(2a)과 세퍼레이터(2b) 및 부극(2c)이 함께 권취된 전극부(2)가 상기 부극과 접속된 캔(4)의 내부에 수납되고, 그 캔(4)의 상부에 상기 정극과 접속된 캡 어셈블리(6)가 설치되어서, 상기 캔(4)에 전해액이 주입된 후 밀봉된 구조로 이루어진다. 여기서, 전극부(2)는 그 상면과 하면에 절연판(8)을 개재하여 캡 어셈블리(6) 및 캔(4)과의 접촉이 방지된다.

이와 같이 구성된 리튬이온전지에 있어서, 정극 및 부극과 같은 전극(電極)은 전지의 종류에 따라 다소 차이가 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(10)의 양면에 활물질(12)을 도포하고 이를 건조 및 롤 프레스한 다음, 소정의 크기로 절단하는 공정에 의해 제조된다.

이렇게 제조된 각각의 전극(2a, 2c)은 그 사이에 세퍼레이터(2b)를 개재하여 롤 상으로 권취되어서 전극부(2)를 구성한 다음, 캔(4)의 내부로 삽입된다.

그러나 종래 기술에 의한 전극 특히, 바깥쪽으로 권취되는 부극(2c)은 롤상의 권취 구조상, 그 길이 방향의 양측 단부에서 안쪽으로 권취된 정극(2a)과 접촉 및 압착되지 못하는 부분(14)이 생성되는 바, 이 부분(14)은 지지력이 약하여 활물질(12)이 탈락되는 문제점이 있다.

또한, 상기한 부극(2c)의 압착부와 비압착 부분(14)간에는 전지의 충·방전에 의한 팽창 및 수축에 기인하여 절단부가 발생되는 문제점이 있다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로서, 본 고안은 인접된 전극간의 비압착에 의한 활물질의 탈락 및 절단이 방지되게 하고, 그에 따라 전지의 수명이 향상되도록 한 이차전지의 전극을 제공한다.

이를 위하여, 본 고안은 세퍼레이터를 개재하여 안쪽과 바깥쪽에서 권취되는 2개의 전극 중에서, 인접된 전극에 의해 압착되지 않는 바깥쪽 전극의 활물질 테두리에 열경화성 수지로 된 절연체가 도포된 구성으로 이루어진다.

특히, 상기한 절연체는 바깥쪽으로 권취되는 부극의 양측 단부에 도포되어 활물질과 베이스 플레이트이 점착력을 강화함으로써, 활물질의 탈락 및 절단을 방지하는 것이다. 따라서, 본 고안에 의하면 전지의 수명을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 고안에 의한 이차전지의 전극을 보인 평단면도.

도 2는 일반적인 이차전지의 전체 구성을 보인 종단면도.

도 3은 종래 공지된 이차전지의 전극을 보인 평단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

16-정극 18-부극

18a-베이스 플레이트 18b-활물질

20-세퍼레이터 24-절연체

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 이차전지의 전극 구조를 보인 것으로서, 도 2의 이차전지를 수평으로 절취한 상태의 평단면도이다.

도면에서 설명 부호 (16)은 정극, (18)은 부극을 지칭한다. 정극(16)은 베이스 플레이트(16a)의 양측면에 리튬-천이금속산화물로 된 활물질(16b)이 도포되어서 제조되고, 부극(18)은 베이스 플레이트(18a)의 양측면에 탄소 혹은 탄소복합체로 된 활물질(18b)이 도포되어서 제조되는 것이다.

이렇게 형성된 정극(16)과 부극(18)은 양 전극의 사이에 세퍼레이터(20)를 개재하여 롤 상으로 권취되며, 정극(16)의 탭 단자(22)를 내측으로 하여 안쪽에는 정극(16)이 바깥쪽에는 부극(18)이 위치되도록 권취된다.

여기서, 본 고안의 전극 특히, 롤의 바깥쪽으로 권취된 부극(18)은 활물질(18b)의 탈락 및 절단을 방지하기 위해, 활물질(18b)의 테두리와 베이스 플레이트(18a)의 사이에 절연체(24)를 도포한 구성으로 이루어진다. 또, 상기한 절연체(24)는 특히, 인접된 전극간에 비압착부가 발생되는 부극(18)의 길이 방향의 양측 단부에만 도포될 수도 있다.

예를 들어, 절연체(24)는 정극(16)과 실제적으로 접촉 및 압착되는 부분(26)을 제외한 부극(18)의 최외곽부와 최내곽부에 각각 도포되는 것이다.

절연체(24)는 활물질(18b)의 테두리와 베이스 플레이트(18a)의 사이에 도포되어 점착되고 경화되는 것으로, 열경화성 수지가 사용될 수 있으며, 그 열경화성 수지로는 에폭시 수지, 디아릴프탈레이트 수지, 폴리에스테르 수지, 규소 수지 등이 사용될 수 있다.

이렇게 제조된 전극 특히, 부극(18)은 절연체(24)에 의해 활물질(18b)과 베이스 플레이트(18a) 사이의 점착력이 강화되므로, 활물질의 탈락이 방지되는 것이다.

또한, 상기한 부극(18)은 인접된 정극(16)과의 비압착부가 절연체(24)로 커버됨으로써, 전지의 충·방전시 발생되는 팽창력의 차이가 발생되지 않고, 활물질의 절단이 방지되는 것이다.

한편, 상기와 같이 형성된 부극(18)과 정극(16)은 세퍼레이터(20)를 개재하여 롤 상으로 권취되고, 캔의 내부로 삽입되며, 그 캔의 개구에 가스켓을 개재하여 캡 어셈블리가 설치되고, 전해액이 주입된 후 밀봉됨에 의해 제품으로 완성된다.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 고안에 의한 이차전지의 전극은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 본 고안은 전극의 활물질 테두리를 절연체로 도포함으로써, 인접된 전극과의 비압착부에서 발생되는 활물질의 탈락을 방지할 수 있다. 또한, 전지의 충·방전시 발생되는 팽창력의 차이로 인한 활물질의 절단을 방지할 수 있다.

따라서, 본 고안에 의하면 제품에 대한 신뢰성이 향상되고, 수명이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 고안은 상술한 특정의 바람직한 고안에 한정되지 아니하며, 실용신안등록 청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 정극과 부극 및 세퍼레이터가 함께 권취되어 수납되는 캔과, 그 캔의 개구에 설치되는 캡 어셈블리를 포함하는 이차전지에 있어서, 세퍼레이터를 개재하여 안쪽과 바깥쪽에서 권취되는 2개의 전극 중에서, 인접된 전극에 의해 압착되지 않는 바깥쪽 전극의 베이스 플레이트와 활물질의 테두리 사이에 절연체가 도포된 구성을 특징으로 하는 이차전지의 전극.
2. 제 1 항에 있어서, 절연체는 열경화성 수지인 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극.
3. 제 1 항에 있어서, 바깥쪽에 권취되는 전극은 부극인 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극.
4. 제 3 항에 있어서, 베이스 플레이트에 활물질이 도포되어 형성된 부극은 길이 방향의 양측 단부의 활물질에 절연체가 도포된 구성을 특징으로 하는 이차전지의 전극.