KR20050081707A - The laminated cell with the outmost electrode and the lead of the opposite electrode thereof separated by the insulating material - Google Patents

The laminated cell with the outmost electrode and the lead of the opposite electrode thereof separated by the insulating material Download PDF

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Abstract

본 발명은 최외곽 전극과 물리적으로 맞닿을 수 있는 반대 전극의 리드의 꺾인 부위에 절연물질이 도포 또는 테이핑되거나 최외각 전극과 반대 전극의 리드 사이에 절연 물질이 삽입된 적층형 전지를 제공한다.The present invention provides a stacked battery in which an insulating material is applied or taped to a bent portion of a lead of an opposite electrode that can be in physical contact with the outermost electrode, or an insulating material is inserted between the lead of the outermost electrode and the opposite electrode.

본 발명은 적층 구조의 전지에서 발생할 수 있는 양극과 음극 간의 쇼트를 방지할 수 있다.The present invention can prevent a short between the positive electrode and the negative electrode which may occur in a battery having a laminated structure.

Description

최외각 전극과 반대 전극의 리드가 절연 물질에 의해 격리된 적층형 전지{THE LAMINATED CELL WITH THE OUTMOST ELECTRODE AND THE LEAD OF THE OPPOSITE ELECTRODE THEREOF SEPARATED BY THE INSULATING MATERIAL} FIELD OF THE ELECTRODE AND THE LEAD OF THE OPPOSITE ELECTRODE THEREOF SEPARATED BY THE INSULATING MATERIAL}

본 발명은 최외곽 전극과 물리적으로 맞닿을 수 있는 반대 전극의 리드의 꺾인 부위에 절연물질이 도포 또는 테이핑되거나 최외각 전극과 반대 전극의 리드 사이에 절연 물질이 삽입된 적층형 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a stacked battery in which an insulating material is applied or taped to a bent portion of a lead of an opposite electrode which can be in physical contact with the outermost electrode, or an insulating material is inserted between the lead of the outermost electrode and the opposite electrode.

일반적으로, 전지는 양극, 음극 및 그 사이에 위치하는 분리막으로 구성된다.In general, a battery is composed of a positive electrode, a negative electrode and a separator positioned therebetween.

한편, 적층 방식의 전지는 1개 이상의 양극 극판을 연결하고 이를 전지 외부로 연결해 주는 양극 리드와, 1개 이상의 음극 극판을 연결하고 전지 외부로 연결해 주는 음극 리드가 전지 포장재 외부의 전원과 연결되는 구조로 되어 있다. 대부분의 전지 설계에서, 상반되는 리드들은 서로 접촉하지 않도록 서로 옵셋(off-set)되어 있다.On the other hand, the laminated battery has a structure in which a positive electrode lead connecting one or more positive electrode plates and connecting them to the outside of the battery and a negative electrode lead connecting one or more negative electrode plates and connecting them to the outside of the battery are connected to a power source outside the battery packaging material. It is. In most cell designs, the opposing leads are offset from one another so that they do not touch each other.

그러나, 제조 공정 진행 중 또는 제품 사용 시 적층 구조의 전지의 최외곽 전극이 음극일 때 최외곽 음극과 양극 리드와의 물리적 접촉으로 인해 쇼트가 발생할 수 있다. 마찬가지로, 제조 공정 진행 중 또는 제품 사용 시 적층 구조의 전지의 최외곽 전극이 양극일 때 최외곽 양극과 음극 리드와의 물리적 접촉으로 인해 쇼트가 발생할 수 있다. 이러한 쇼트에 의한 전지 불량 발생율은 약 10% 전후로 나타난다.However, when the outermost electrode of the battery having the laminated structure is the negative electrode during the manufacturing process or the product is used, a short may occur due to the physical contact between the outermost negative electrode and the positive electrode lead. Similarly, when the outermost electrode of the battery having the laminated structure is the positive electrode during the manufacturing process or during the use of the product, short may occur due to physical contact between the outermost positive electrode and the negative electrode lead. The occurrence rate of battery defects due to such a short is about 10%.

따라서, 본 발명의 목적은 적층 구조의 전지에서 공정 중 또는 제품 사용 시 발생할 수 있는 최외곽 전극과 반대 전극 리드 간의 쇼트를 방지하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to prevent a short between the outermost electrode and the opposite electrode lead, which may occur during processing or during product use in a battery having a laminated structure.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 1개 이상의 양극 층; 상기 양극 층과 교번하여 적층된 1개 이상의 음극 층; 및 상기 양극 층과 음극 층 사이 및 최외곽 전극 층의 표면에 각각 적층된 분리막 층을 포함하는 전지에 있어서, 최외곽 전극과 물리적으로 맞닿을 수 있는 반대 전극의 리드의 꺾인 부위에 절연물질이 도포 또는 테이핑되거나 최외각 전극과 반대 전극의 리드 사이에 절연 물질이 삽입된 적층형 전지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides at least one anode layer; At least one cathode layer laminated alternately with the anode layer; And a separator layer laminated between the anode layer and the cathode layer and on the surface of the outermost electrode layer, wherein the insulating material is applied to the bent portion of the lead of the opposite electrode that can be in physical contact with the outermost electrode. Or a stacked battery in which an insulating material is taped or an insulating material is inserted between the lead of the outermost electrode and the opposite electrode.

이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

적층형 전지는 양극과 음극을 순차적으로 적층하고 각 전극 사이에 분리막을 삽입하여 제조한다. 이 때 분리막이 최외곽에 오도록 하고, 적층된 전극의 집전체를 초음파로 용착(welding)하여 일체화시킨 후 각 전극에 서로 다른 리드를 연결한다.Stacked batteries are manufactured by sequentially stacking a positive electrode and a negative electrode and inserting a separator between each electrode. At this time, the separator is placed on the outermost side, and the current collectors of the stacked electrodes are welded with ultrasonic waves to be integrated, and then different leads are connected to each electrode.

이때 모든 전극 사이에는 분리막(13)이 존재하여 다른 전극 간의 접촉을 억제하여 쇼트를 물리적으로 방지한다. At this time, the separator 13 is present between all the electrodes to physically prevent the short by inhibiting contact between the other electrodes.

또, 도 1에 나타난 바와 같이 모든 전극 간에는 분리막이 전극 보다 큰 크기로 존재하고, 초음파 용착 후 V형태로 꺾을 때 전극 상단부의 남은 분리막 부분이 리드가 꺾이는 방향으로 따라서 접히게 되므로, 최외곽 전극에 맞닿아 있는 분리막(도 1의 13)을 제외한 모든 분리막은 방향성을 가지며 접히게 되어, 전극과 리드 사이에도 분리막이 존재하여 반대 전극과 리드 간의 접촉을 억제하여 쇼트를 물리적으로 방지한다.In addition, as shown in FIG. 1, the separator exists between the electrodes in a larger size than the electrodes, and when the electrode is folded in the V shape after the ultrasonic welding, the remaining separator part of the electrode is folded along the direction in which the lead is folded. All of the separators except the contacting membrane (13 of FIG. 1) are oriented and folded, and a separator exists between the electrode and the lead, thereby preventing contact between the opposite electrode and the lead to physically prevent the short.

그러나, 전지 제조 시 최외곽 전극의 상하면에 각각 위치한 2개의 분리막은 접히는 방향이 일정하지 않고, 따라서 최외곽 전극이 반대극 리드와 분리막에 의해 격리되어 있지 않는 경우가 발생한다. However, two separators positioned on the upper and lower surfaces of the outermost electrode are not uniformly folded in battery manufacturing, and thus the outermost electrode may not be separated by the opposite electrode lead and the separator.

따라서, 용착이 완성된 전지를 알루미늄 포장재에 삽입시킬 경우 공간 확보를 위하여 용착된 부위를 V-형태로 꺾어 넣게 될 때, 최외곽에 위치한 전극과 반대 전극의 리드 간에 쇼트가 발생할 수 있다. Therefore, when the welded battery is inserted into the aluminum packaging, when the welded portion is folded in the V-shape to secure space, a short may occur between the lead of the electrode located at the outermost side and the opposite electrode.

또, 도 1에 나타낸 바와 같이 최외곽에 존재하는 전극(11)의 높이가 반대 전극 리드(12)의 높이와 동일한 경우, 전지 제조 과정 중 또는 제품 상태에서 발생할 수 있는 진동 등의 외란 (外亂) 에 의해 최외곽 전극(11)은 반대 전극의 리드(12)의 꺾인 부위와 물리적으로 맞닿을 수 있으며, 이로 인해 양극과 음극 간의 쇼트가 발생할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1, when the height of the outermost electrode 11 is the same as the height of the opposite electrode lead 12, disturbances such as vibration that may occur during battery manufacturing or in a product state may occur. The outermost electrode 11 may be in physical contact with the bent portion of the lead 12 of the opposite electrode, which may cause a short between the anode and the cathode.

따라서, 본 발명은 도 1에 나타낸 바와 같이, 최외곽 전극과 물리적으로 맞닿을 수 있는 반대 전극의 리드의 꺾인 부위를 절연물질로 도포 또는 테이핑하거나 최외각 전극과 반대 전극의 리드 사이에 절연 물질을 삽입하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 최외곽 전극(11)과 물리적으로 맞닿을 수 있는 반대편 전극의 리드(12)의 꺾인 부위를 절연물질로 도포 또는 테이핑하거나 최외각 전극과 반대 전극의 리드 사이에 절연 물질(14)을 삽입함으로써, 외란에 의해 전극의 리드가 유동이 생길 경우에도 최외곽 전극과 쇼트 발생을 방지할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 1, the present invention may apply or tape the bent portion of the lead of the opposite electrode, which may be in physical contact with the outermost electrode, with an insulating material or between the outermost electrode and the lead of the opposite electrode. It is characterized by inserting. Accordingly, the present invention may apply or tape the bent portion of the lead 12 of the opposite electrode, which may be in physical contact with the outermost electrode 11, or the insulating material 14 between the outermost electrode and the lead of the opposite electrode. By inserting N), short circuits can be prevented from occurring even when the lead of the electrode flows due to disturbance.

절연 물질은 플라스틱, 테이프 등 절연성이 확보되고 전해액에 안정한 물질을 적용할 수 있다. 절연물질의 재료는 폴리이미드, 테플론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴클로라이드, 스티렌부타디엔러버, 베이클라이트, EPDM(Ethylene Propylene Terpolymers) 등의 물질 또는 상기 각 물질의 혼합물 또는 합성물일 수 있다.As the insulating material, a material such as plastic or tape can be secured and stable to the electrolyte. The material of the insulating material may be a material such as polyimide, teflon, polypropylene, polyethylene, polyvinylidene chloride, styrene butadiene rubber, bakelite, ethylene propylene terpolymers (EPDM), or a mixture or a combination of the above materials.

최외곽 전극과 물리적으로 맞닿을 수 있는 반대 전극의 리드의 꺾인 부위는 절연물질로 코팅하거나 절연 테이프로 감을 수 있다. 또 최외각 전극과 반대 전극의 리드 사이에 절연 물질로 된 테이프 및 아치형, 사각형 등의 형상을 가지는 구조체를 삽입시킬 수 있다.The bent portion of the lead of the opposite electrode, which may be in physical contact with the outermost electrode, may be coated with insulating material or wound with insulating tape. In addition, between the outermost electrode and the lead of the opposite electrode, a tape made of an insulating material and a structure having an arcuate or rectangular shape can be inserted.

본 발명이 사용될 수 있는 전지의 비제한적인 예로는 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지가 있다.Non-limiting examples of batteries in which the present invention can be used include lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, and lithium polymer batteries.

이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 실시예에 한정되지 않는다. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. The present invention is not limited to the examples.

[실시예 1]Example 1

양극 3장과 음극 4장, 전극 보다 큰 크기의 분리막 5장을 적층하고, 이때 양극 리드에 절연 테이프를 부착하여 전지를 구성한 후 포장하였다.Three positive electrodes, four negative electrodes, and five separators having a larger size than the electrodes were stacked. At this time, an insulating tape was attached to the positive electrode lead to form a battery and then packed.

[비교예 1]Comparative Example 1

절연 테이프를 부착하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 구성하였다.A battery was constructed in the same manner as in Example 1 except that no insulating tape was attached.

<실험><Experiment>

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 전지를 충전한 후 2m 높이에서 리드 방향이 충돌하도록 낙하실험을 10회 실시하여 전압 강하 정도를 확인하였으며, 그 결과를 표 1(실시예 1) 및 표 2(비교예 1)에 나타나 있다.After charging the batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1, the drop test was performed 10 times so that the lead direction collides at a height of 2 m to confirm the voltage drop degree, and the results are shown in Table 1 (Example 1) and Table. 2 (Comparative Example 1).

상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이 최외각 전극과 반대 전극의 리드 사이에 절연 물질이 삽입된 적층형 전지는 낙하 실험에서 쇼트 방지 효과를 확인할 수 있었다. 반면 비교예의 경우 낙하 실험에서 쇼트로 인한 전압 강하 현상이 발생함을 확인하였다.As shown in Tables 1 and 2, the stacked battery in which the insulating material was inserted between the outermost electrode and the lead of the opposite electrode was able to confirm the short prevention effect in the drop test. On the other hand, it was confirmed that the voltage drop phenomenon due to the short occurred in the drop test in the comparative example.

도 1은 최외곽 전극과 반대 전극에 연결된 리드 간에 발생할 수 있는 쇼트를 방지하기 위해 최외곽 전극과 상기 리드 사이에 절연 물질을 삽입한 전지를 나타내는 모식도이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a battery in which an insulating material is inserted between an outermost electrode and the lead in order to prevent a short circuit between a lead connected to the outermost electrode and the opposite electrode.

Claims (2)

1개 이상의 양극 층; 상기 양극 층과 교번하여 적층된 1개 이상의 음극 층; 및 상기 양극 층과 음극 층 사이 및 최외곽 전극 층의 표면에 각각 적층된 분리막 층을 포함하는 전지에 있어서, 최외곽 전극과 물리적으로 맞닿을 수 있는 반대 전극의 리드의 꺾인 부위에 절연물질이 도포 또는 테이핑되거나 최외각 전극과 반대 전극의 리드 사이에 절연 물질이 삽입된 적층형 전지.At least one anode layer; At least one cathode layer laminated alternately with the anode layer; And a separator layer laminated between the anode layer and the cathode layer and on the surface of the outermost electrode layer, wherein the insulating material is applied to the bent portion of the lead of the opposite electrode that can be in physical contact with the outermost electrode. Or a stacked battery in which an insulating material is taped or inserted between a lead of the outermost electrode and the opposite electrode. 제1항에 있어서, 절연 물질은 폴리이미드, 테플론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐리덴클로라이드, 스티렌부타디엔러버, 베이클라이트, EPDM(Ethylene Propylene Terpolymers), 및 상기 각 물질의 혼합물이나 합성물로 구성된 군에서 1종 이상 선택된 것인 적층형 전지.The method of claim 1, wherein the insulating material is polyimide, Teflon, polypropylene, polyethylene, polyvinylidene chloride, styrene butadiene rubber, bakelite, EPDM (Ethylene Propylene Terpolymers), and a mixture or composite of each of the above 1 Laminated battery that is selected more than one species.
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