KR20010047187A - 리튬 2차 전지 - Google Patents

리튬 2차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20010047187A
KR20010047187A KR1019990051292A KR19990051292A KR20010047187A KR 20010047187 A KR20010047187 A KR 20010047187A KR 1019990051292 A KR1019990051292 A KR 1019990051292A KR 19990051292 A KR19990051292 A KR 19990051292A KR 20010047187 A KR20010047187 A KR 20010047187A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cathode
electrode assembly
anode
secondary battery
lithium secondary
Prior art date
Application number
KR1019990051292A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100354247B1 (ko
Inventor
노환진
김천수
Original Assignee
김순택
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 김순택, 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 김순택
Priority to KR1019990051292A priority Critical patent/KR100354247B1/ko
Publication of KR20010047187A publication Critical patent/KR20010047187A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100354247B1 publication Critical patent/KR100354247B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 안전성 및 신뢰성이 향상된 리튬 2차 전지에 관한 것이다. 리튬 2차 전지는 충,방전 과정에서 또는 온도의 상승으로 인하여 전해액이 분해되어 내부에 가스가 발생할 우려가 있다. 본 발명은 전지의 내부에 이러한 가스를 흡착할 수 있는 물질을 필름 형태 또는 가스 투과성 재질로 싼 형태로 장착함으로써 발생된 가스의 내압에 의해 전지가 부풀거나 외장재가 터지는 현상을 방지할 수 있다.

Description

리튬 2차 전지{Lithium secondary batteries}
본 발명은 리튬 2차 전지에 관한 것으로서, 상세하게는 각형 리튬 이온전지 및 리튬 폴리머 전지의 안전성 및 신뢰성이 향상된 리튬 2차 전지에 관한 것이다.
리튬 이차 전지는 통상적으로 집전체 상에 활물질 층이 형성된 캐소드과 애노드, 상기 캐소드과 애노드 사이에 세퍼레이터가 개재된 전극조립체에 리튬염과 비수계 유기용매로 이루어진 전해액이 함침되어 형성된다.
이러한 리튬 이차 전지는 캐소드 활물질로 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬망간산화물과 같은 리튬복합산화물이 사용되고, 애노드 활물질로는 탄소 또는 흑연이 주로 사용된다. 리튬복합산화물은 충전시 리튬이온이 애노드로 이동하면서 금속산화물을 형성하고 전자를 방출하는 반응기작을 나타낸다. 리튬복합산화물중 리튬코발트 산화물의 예를 들어 충전시 캐소드 활물질의 반응기작은 하기 반응식과 같다.
LiCoO2→ LixCoO2+ (1-x)Li++ (1-x)e-
그런데, 과충전이 되거나 충방전이 반복됨에 따라서 리튬코발트산화물이 일부분해되어 산소 가스가 발생할 우려가 있다.
또한, 전해액의 비수계 유기용매로 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, γ-부티로락톤, 1,3-디옥솔란, 디메톡시에탄, 디메틸 카보네이트, 디에틸카보네이트, 테트라하이드로퓨란, 디메틸설폭사이드 및 폴리에틸렌글리콜 디메틸에테르 등이 사용되는데, 이 비수계 유기용매는 리튬 이차 전지가 통상 충전조건 이상으로 과충전되거나 온도가 상승되는 경우에 분해되어 가스를 발생하게 된다. 이러한 가스에 의해 리튬 이차 전지의 내부의 압력이 높아지면 전지가 부풀어서 사용하기 곤란해지고 심할 경우에는 폭발할 위험성이 있다.
상술한 바와 같은 리튬 이차 전지는 과충전과 온도 상승에 의한 가스발생 문제를 해결하기 위하여 내부 압력의 상승시 압력을 배출할 수 있는 안전변(safety vent)를 사용하고 있다.
그러나, 전지의 외장재로 강판에 니켈을 도금한 캔을 사용하는 리튬 이온 전지와는 달리 리튬 2차 전지의 경우에는 알루미늄 호일에 나일론(Nylon), EAA(polyethylene - co - acrylic acid), PE 필름등을 코팅한 다층막 알루미늄 용기(aluminum pouch)를 사용하고 있다.
그러므로, 가스의 발생으로 내부의 압력의 증가하게 되면 강판에 니켈을 도금한 캔을 외장재로 사용하고 있는 원통형 리튬 이온 전지에 비하여 각형 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지는 압력을 견딜 수 있는 힘이 약하기 때문에 안전변의 설치에도 불구하고 상대적으로 작은 압력에도 용기가 쉽게 부풀거나 터져 폭발의 위험성이 내재되어 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 리튬 2차 전지 내부에 발생한 가스를 흡착할 수 있는 재료를 삽입함으로써 신뢰성과 안전성이 향상된 리튬 2차 전지를 제공하는 것이다.
도 1는 본 발명의 일시예에 따른 리튬 2차 전지의 일부 절제 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 2차 전지의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10, 20: 전극조립체 11: 가스흡착필름
12: 세퍼레이터 13: 캐소드
14: 애노드 15, 25: 애노드탭
16, 26: 캐소드탭 17, 27: 용기
28: 가스흡착용기 29: 가스흡착물질
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
캐소드, 세퍼레이터 및 애노드가 순차적으로 적층되며, 상기 캐소드와 연결된 캐소드탭 및 상기 애노드와 연결된 애노드탭을 가지는 전극조립체;
상기 전극조립체의 적어도 일면에 적층되며, 가스 흡착 물질과 고분자 결합제로 이루어진 가스흡착필름; 및
플렉시블한 호일로 이루어지며 상기 전극조립체 및 상기 필름을 감싸 밀봉하는 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 고분자 결합제는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리텐플루오라이드비닐클로라이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양은,
캐소드, 세퍼레이터 및 애노드가 순차적으로 적층되며, 상기 캐소드와 연결된 캐소드탭 및 상기 애노드와 연결된 애노드탭을 가지는 전극조립체;
플렉시블한 호일로 이루어지며, 상기 전극조립체을 감싸 밀봉하는 용기; 및
상기 전극조립체와 상기 용기 사이에 개재되며, 가스 흡착물질 및 이를 감싸고 있으며 가스 투과성 재료로 이루어진 가스흡착용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지를 제공한다.
본 발명의 두가지 태양 모두에 있어서, 상기 가스 흡착 물질은 활성탄 또는 카본블랙인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 리튬 이차 전지는 캐소드 활물질로 사용되는 리튬복합산화물의 분해, 전해액에 포함되는 비수계 유기용매의 분해 및 전해액의 기화 등에 의해 그 내부에 가스 발생 가능성를 내포한다.
전지의 외장재로 강판에 니켈을 도금한 캔을 사용하는 리튬 이온 전지와는 달리 리튬 2차 전지의 경우에는 내부에서 발생하는 가스로 인한 압력에 견디는 힘이 강하지만, 알루미늄 호일에 나일론(Nylon), EAA(polyethylene - co - acrylic acid), PE 필름등을 코팅한 다층막 알루미늄 용기(aluminum pouch)를 사용하는 각형 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지의 경우에는 압력에 견디는 힘이 상대적으로 약하기 때문에, 본 발명자는 가스를 흡착할 수 있는 물질을 전지 내부에 포함시킴으로써 전지의 안전성 및 신뢰성을 높인 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 1는 본 발명의 일시예에 따른 리튬 2차 전지의 일부 절제 사시도이다.
도시된 바와 같이 각각의 집전체에 활물질과 첨가제로 이루어진 활물질층이 형성된 캐소드(13), 애노드(14) 및 애노드와 캐소드판의 사이에 개재되어 이들을 절연시키는 세퍼레이터(12)와, 상기 캐소드(12)를 상호 연결하는 캐소드탭(15)과 상기 각 애노드(14)를 상호 연결하는 애노드탭(16)을 가지는 전극조립체(10)을 구비한다. 그리고 상기 전극조립체(10)는 플렉시블한 소재로 이루어진 용기(17)에 감싸여져 밀봉되는데, 상기 캐소드탭(15)와 애노드탭(16)는 용기(17)의 외부로 노출되어 전지 단자로서의 역할을 하게 된다.
상기 전극조립체(10)의 일면에 가스흡착물질과 고분자 결합제를 포함하는 가스흡착필름(11)이 적층되어 있다. 본 실시예에서는 상기 필름(11)을 전극조립체의 일면에 적층한 경우만을 상정하고 있으나, 이에 한정되지 않고 적어도 일면에 적층될 수 있다.
상기 필름(11)은 고분자 결합제와 가스흡착물질을 아세톤과 같은 저비점 유기용매에 분산시킨 후에 소정에 지지체에 얇게 캐스팅한 후 저비점 용매를 증발시킨 후 지지체로부터 분리하여 제조된다.
상기 고분자 결합제로는 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리비닐리텐플루오라이드와 같은 발수성 결합제 및 이들의 혼합 바인더가 바람직하며, 상기 가스흡착물질은 비표면적이 큰 활성탄 또는 카본 블랙인 것이 바람직하다.
상기 용기(17)는 알루미늄 호일에 나일론(Nylon), EAA(polyethylene - co - acrylic acid), PE 필름 등이 코팅되어 이루어진다. 상기 용기의 재료는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 소정의 인장력을가지며 상기 전극조립체와 절연될 수 있는 플렉시블한 재질이면 어느 것이나 가능하다.
상기 실시예에 따른 리튬 2차 전지는 가스흡착물질을 포함하는 필름이 전극조립체에 부착되어 있어 과충전 또는 온도상승에 의해 발생하는 가스의 흡착할 수 있으므로 전지 내부의 압력을 감소시킬 수 있다.
<실시예 2>
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 2차 전지의 사시도이다.
전극조립체(20), 캐소드탭(25), 애노드탭(26) 및 용기(27)에 대해서는 상기 실시예 1에서 설명한 것과 동일하다.
본 실시예에 있어서는 전극조립체(20)와 용기(27)와의 측면 공간에 가스흡착물질(29)을 내부에 함유하는 가스투과성 재질로 이루어진 가스흡착용기(28)가 개재되어 있다. 본 실시예에서는 용기의 한 쪽 측면에 개재시킨 경우만을 상정하고 있으나, 상기 전극조립체(20)와 상기 용기(27) 사이의 공간이면 어느 곳에 개재되어도 무관하다.
상기 가스흡착용기(28)를 형성하는 가스투과성 재질은 가스를 통과시킬 수 있는 성질을 가지고 있고 일정하게 용기를 형성할 수 있는 재질이면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면 저밀도 폴리에틸렌을 들 수 있다.
따라서, 상기 실시예에 따른 리튬 2차 전지는 내부의 발생하는 가스를 흡착할 수 있어서 용기 내부의 압력 상승에 의한 전지 부풀음이나 폭발을 방지할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 리튬 2차 전지는 가스흡착이 가능한 가스흡착필름 및 가스흡착용기를 함유하고 있으므로 알루미늄 호일에 나일론(Nylon), EAA(polyethylene - co - acrylic acid), PE 필름이 코팅된 용기를 사용하여도 용기가 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 캐소드, 세퍼레이터 및 애노드가 순차적으로 적층되며, 상기 캐소드와 연결된 캐소드탭 및 상기 애노드와 연결된 애노드탭을 가지는 전극조립체;
    상기 전극조립체의 적어도 일면에 적층되며, 가스 흡착 물질과 고분자 결합제로 이루어진 가스흡착필름; 및
    플렉시블한 호일로 이루어지며 상기 전극조립체 및 상기 필름을 감싸 밀봉하는 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가스 흡착 물질이 활성탄 또는 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 리튬 2차 전지.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고분자 결합제가 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리텐플루오라이드비닐클로라이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지.
  4. 캐소드, 세퍼레이터 및 애노드가 순차적으로 적층되며, 상기 캐소드와 연결된 캐소드탭 및 상기 애노드와 연결된 애노드탭을 가지는 전극조립체;
    플렉시블한 호일로 이루어지며, 상기 전극조립체을 감싸 밀봉하는 용기; 및
    상기 전극조립체와 상기 용기 사이에 개재되며, 가스 흡착물질 및 이를 감싸고 있으며 가스 투과성 재료로 이루어진 가스흡착용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 가스 흡착 물질이 활성탄 또는 카본블랙인 것을 특징으로 하는 특징으로 리튬 2차 전지.
KR1019990051292A 1999-11-18 1999-11-18 리튬 2차 전지 KR100354247B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990051292A KR100354247B1 (ko) 1999-11-18 1999-11-18 리튬 2차 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990051292A KR100354247B1 (ko) 1999-11-18 1999-11-18 리튬 2차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010047187A true KR20010047187A (ko) 2001-06-15
KR100354247B1 KR100354247B1 (ko) 2002-09-28

Family

ID=19620666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990051292A KR100354247B1 (ko) 1999-11-18 1999-11-18 리튬 2차 전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100354247B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190142965A (ko) * 2018-06-19 2019-12-30 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
US10727541B2 (en) 2016-01-06 2020-07-28 Lg Chem, Ltd. Secondary battery comprising gas-absorbing polymer
WO2023068567A1 (ko) * 2021-10-18 2023-04-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전극, 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
CN113782700B (zh) * 2021-09-15 2024-05-07 珠海冠宇电池股份有限公司 正极片及锂离子电池

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100659878B1 (ko) * 2005-04-25 2006-12-20 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10727541B2 (en) 2016-01-06 2020-07-28 Lg Chem, Ltd. Secondary battery comprising gas-absorbing polymer
KR20190142965A (ko) * 2018-06-19 2019-12-30 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
CN113782700B (zh) * 2021-09-15 2024-05-07 珠海冠宇电池股份有限公司 正极片及锂离子电池
WO2023068567A1 (ko) * 2021-10-18 2023-04-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전극, 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR100354247B1 (ko) 2002-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210218080A1 (en) Electrochemical Cell With Getter And Method of Forming Same
US9748615B2 (en) Rechargeable lithium batteries comprising means for the sorption of harmful substances in the form of a multilayer polymeric sheet
US20100183910A1 (en) Battery pack and battery-mounted device
US20100266880A1 (en) Battery module and battery pack using said battery module
KR20070076412A (ko) 전지 응용기기
JP2012059489A (ja) ラミネート電池
KR101037041B1 (ko) 이차전지용 파우치 외장재 및 파우치형 이차전지
JP2001283923A (ja) 電池の製造方法
KR20180127938A (ko) 방청성 개스킷을 포함하는 원통형 전지
KR100354247B1 (ko) 리튬 2차 전지
KR20210100022A (ko) 박형 리튬 전지 및 이의 제조방법
JPH10144352A (ja) 非水電解液電池
KR101222345B1 (ko) 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR102366848B1 (ko) 전극 및 전극 조립체
JPH04329269A (ja) 非水電解液二次電池
KR20100005792A (ko) 이차전지 및 이의 제조방법
JP2000058125A (ja) 非水電解質電池
JP2000357536A (ja) 非水電解質電池
JP2005190953A (ja) リチウム二次電池
JP3555298B2 (ja) 密閉型二次電池
WO2013179807A1 (ja) 金属空気二次電池
JP2003242954A (ja) 固体状電解質電池
JPH11283599A (ja) リチウムイオン電池
JP2003197264A (ja) ポリマー電解質電池およびその製造方法
KR20130075538A (ko) 이차전지용 파우치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120823

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130827

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140822

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150820

Year of fee payment: 14

LAPS Lapse due to unpaid annual fee