KR20060037845A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명의 이차 전지는 제1,2전극판 그리고 세퍼레이터가 권취된 전극 조립체가 수납되도록 일측이 개구되며 방열면적 확대부를 갖는 케이스 및 케이스의 개구를 커버하며, 전극 조립체와 연결된 캡조립체를 포함하므로 내부에서 발생하는 열과 외부공기를 열교환 시킬수 있는 방열 면적이 확대되는 이점이 있다.The secondary battery of the present invention has a side opening to accommodate the first and second electrode plates and the electrode assembly on which the separator is wound, and covers the case and the opening of the case, and includes a cap assembly connected to the electrode assembly. There is an advantage that the heat dissipation area that can exchange heat and heat generated from the heat is expanded.
이차 전지, 케이스, 캔, 전극조립체, 방열Rechargeable battery, case, can, electrode assembly, heat dissipation
Description
도 1은 일반적인 이차 전지를 도시한 분해사시도,1 is an exploded perspective view showing a typical secondary battery,
도 2a,2b,2c는 본 발명에 따른 이차 전지 케이스의 일실시예를 도시한 도면,2A, 2B, and 2C illustrate an embodiment of a secondary battery case according to the present invention;
도 3a,3c,3b은 본 발명에 따른 이차 전지 케이스의 다른 일실시예를 도시한 도면,Figure 3a, 3c, 3b is a view showing another embodiment of a secondary battery case according to the present invention,
도 4a,4b는 본 발명에 따른 이차 전지 케이스의 또 다른 일실시예를 도시한 도면이다.4A and 4B illustrate still another embodiment of a rechargeable battery case according to the present invention.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 ><Brief Description of Major Codes in Drawings>
110 : 캡 플레이트 111 : 제1단자통공110: cap plate 111: first terminal through
112 : 전해액 주입구 120 : 가스켓112: electrolyte injection hole 120: gasket
130 : 전극단자 140 : 절연 플레이트130: electrode terminal 140: insulation plate
141 : 제2단자통공 150 : 터미널 플레이트141: second terminal through hole 150: terminal plate
151 : 제3단자통공 160 : 절연케이스151: third terminal through hole 160: insulated case
190 : 캡 조립체 200 : 케이스190
211 : 방열홈 213 : 방열리브211: heat dissipation groove 213: heat dissipation rib
215 : 요철부215: uneven portion
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 내부에서 발생된 열을 발열시키는 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly to a secondary battery that generates heat generated inside the secondary battery.
최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화 된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자장치를 일정 기간 동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.Recently, compact and lightweight electric / electronic devices such as cellular phones, notebook computers, camcorders, etc. have been actively developed and produced. These portable electric / electronic devices have a battery pack that can be operated in a place where no separate power source is provided. The built-in battery pack includes at least one battery therein for outputting a predetermined level of voltage for driving the portable electric / electronic device for a period of time.
상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li)전지와 리튬 이온(Li-ion)전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다.In view of economical aspects, the battery pack employs a secondary battery capable of charging and discharging. Typical secondary batteries include nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, and lithium secondary batteries such as lithium (Li) batteries and lithium ion (Li-ion) batteries.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V, which is three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for portable electronic equipment, and is rapidly expanding in terms of high energy density per unit weight. to be.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지 와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides as positive electrode active materials and carbon materials as negative electrode active materials. In general, it is classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery according to the type of electrolyte. A battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. Moreover, although a lithium secondary battery is manufactured in various shapes, typical shapes include cylindrical shape, square shape, and pouch type.
통상적으로, 이차 전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판(213), 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판(215) 및 양극 전극판(213)과 음극 전극판(215) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고, 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터(214)가 권취된 전극 조립체(212)와, 전극 조립체(212)를 수용하는 케이스(200)와, 케이스(200)의 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다.Typically, as shown in FIG. 1, the secondary battery has a
이러한 이차 전지는 양극탭(216)이 연결된 양극 전극판(213), 음극탭(217)이 연결된 음극 전극판(215) 및 세퍼레이터(214)를 적층한 후, 이를 권취하여 전극 조립체(212)를 제조한다.The secondary battery stacks the
다음, 전극 조립체(212)를 케이스(200)에 수납하여 전극 조립체(212)가 이탈되지 않도록 한 후, 케이스(200)에 전해액을 주입하고 전극 조립체(212)의 양극 또는 음극을 캡조립체(190)와 연결하여 이차 전지를 완성한다.Next, after the
그런데, 상기와 같은 이차 전지는 이차 전지가 오용될 경우 내부 발열에 의해 전극 조립체(212)에서 전해액이 분해되는 과정에서 가스가 발생하여 압력이 증가하여 열이 발생한다. 이때 발생한 열은 케이스(200)의 외부로 방열되지 않으면 케이스(200) 내부의 온도가 상승됨에 따라 이차 전지가 연소되거나 전지 폭발이 유 발되는 문제점이 있다.However, in the secondary battery as described above, when the secondary battery is misused, gas is generated in the process of decomposing the electrolyte solution in the
상술한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전극 조립체에서 발생된 열이 케이스를 통해 방열될 수 있도록 방열면적을 증대시키는 이차 전지를 제공한다.In order to solve the problems described above, an object of the present invention is to provide a secondary battery that increases the heat dissipation area so that heat generated in the electrode assembly can be dissipated through the case.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1,2전극판 그리고 세퍼레이터가 권취된 전극 조립체가 수납되도록 일측이 개구되며 방열면적 확대부를 갖는 케이스 및 상기 케이스의 개구를 커버하며, 상기 전극 조립체와 연결된 캡조립체를 포함하는 전지의 외장체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention covers an opening of one side of the case and an opening of the case, the opening having one side and the heat dissipation area enlarged portion to accommodate the first and second electrode plates and the electrode assembly on which the separator is wound, and a cap connected to the electrode assembly. Provided is an exterior of a battery comprising an assembly.
상기 방열면적 확대부는 상기 케이스의 외면에 오목하게 형성된 방열홈인 것일 수 있다.The heat dissipation area expanding unit may be a heat dissipation groove formed concave on the outer surface of the case.
상기 방열면적 확대부는 상기 케이스의 외면에 돌출되게 형성된 방열리브인 것일 수 있다.The heat dissipation area expanding unit may be a heat dissipation rib formed to protrude from the outer surface of the case.
상기 방열면적 확대부는 상기 케이스의 내/외면에 형성된 요철부인 것일 수 있다.The heat dissipation area enlargement part may be an uneven part formed on the inner / outer surface of the case.
상기 케이스는 사각박스형인 것일 수 있다.The case may be a rectangular box type.
상기 방열면적 확대부는 상기 케이스의 상측 장변과 인접한 면에 형성된 것일 수 있다.The heat dissipation area expanding unit may be formed on a surface adjacent to the upper long side of the case.
상기 방열면적 확대부는 상기 케이스의 상측 단변과 인접한 면에 형성된 것 일 수 있다.The heat dissipation area expanding unit may be formed on a surface adjacent to an upper short side of the case.
상기 방열면적 확대부는 상기 케이스의 상측 장변과 단변 모두에 인접한 면에 형성된 것일 수 있다.The heat dissipation area expanding unit may be formed on a surface adjacent to both the upper long side and the short side of the case.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차 전지의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a preferred embodiment of a secondary battery according to the present invention.
도 2a,2b,2c는 본 발명에 따른 이차 전지 케이스의 일실시예를 도시한 도면이고, 도 3a,3c,3b은 본 발명에 따른 이차 전지 케이스의 다른 일실시예를 도시한 도면이며, 도 4a,4b는 본 발명에 따른 이차 전지 케이스의 또 다른 일실시예를 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 이차 전지(100)는 종래의 도 1을 참조하여 설명하면 전극 조립체(212)와 전극 조립체(212)를 수용하는 케이스(200)와 케이스(200)의 개방된 상단과 결합하여 케이스(200)의 상단을 밀봉하는 캡 조립체(190)를 구비하여 이루어진다.2A, 2B, and 2C are views illustrating one embodiment of a secondary battery case according to the present invention, and FIGS. 3A, 3C, and 3B illustrate another embodiment of a secondary battery case according to the present invention; 4a and 4b illustrate another embodiment of a rechargeable battery case according to the present invention. As shown in these figures, the secondary battery 100 is described with reference to FIG. 1 of the
케이스(200)는 후술될 전극 조립체(212)를 수용할 수 있도록 일측이 개구되어 소정의 공간을 갖도록 형성된다. 여기서, 그 외면에는 케이스(200)의 내부에서 발생된 열이 외부로 방출되기 용이하도록 방열면적을 넓히는 방열면적 확대부가 마련된다.The
방열면적 확대부는 케이스(200)의 외면 면적을 넓게 하여 열교환이 진행되는 면적을 확대시키는 것으로서, 도 2a,2b,2c에 도시된 바와 같이, 케이스(200)의 외면에 오목하게 형성된 방열홈(211)이나 도3a,3b,3c에 도시된 바와 같이, 외면에 돌출되게 형성된 방열리브(213)가 될 수 있다. 또한, 방열면적 확대부는 도 4a,4b에 도시된 바와 같이, 케이스(200)의 내/외면에 요철부(215)를 형성하여 케이스(200)의 방열면적을 확대시킬 수 있다.The heat dissipation area expansion part enlarges the area where the heat exchange proceeds by widening the outer surface area of the
한편, 방열면적 확대부는 대략 사각박스형으로 된 케이스(200)의 상측 장변 또는 단변에 인접한 면에 형성될 수 있으며, 장변과 단변에 모두에 인접한 면에 형성되어도 무방하다.On the other hand, the heat dissipation area enlargement portion may be formed on the surface adjacent to the upper side or short side of the
전극 조립체(212)는 제1전극탭(216)이 부착된 제1전극판(213), 제2전극탭(217)이 부착된 제2전극판(215) 및 제1전극판(213)과 제2전극판(215) 사이에 개재된 세퍼레이터(214)가 권취된 형태로 이루어져 있다. The
여기서, 제1전극판(213)은 양극, 제2전극판(215)은 음극이 될 수 있다.Here, the
따라서, 양극이 되는 제1전극판(213)은 도전성이 우수한 금속 박판 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(Foil)로 이루어진 양극집전체와 그 양면에 코팅된 양극활물질층을 포함한다. 양극판의 말단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극집전체 영역 즉, 양극 무지부가 형성된다. 양극 무지부의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되어 전극 조립체(212)의 상부로 일정 길이 돌출되는 제1전극탭(216)인 양극탭이 돌출된다.Accordingly, the
또한, 음극이 되는 제2전극판(215)은 전도성 금속 박판 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극 집전체와 그 양면에 코팅된 음극활물질층을 포함하고 있다. 음극판의 양 말단은 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체 영역 즉, 음극 무지부가 형성된다. 음극 무지부의 말단에는 일반적으로 니켈 재질로 형성되며 전극 조립체(212)의 하부로 일정 길이 돌출된 제2전극탭(217)이 되는 음극탭이 접합되어 있다. In addition, the
캡 조립체(190)는 캡 플레이트(110)와, 절연 플레이트(140)와, 터미널 플레이트(150) 및 전극 단자(130)를 포함하여 구성된다. 여기서, 캡 조립체(190)는 별도의 절연 케이스(190)와 결합되어 케이스(200)의 상단 개구부에 결합되어 케이스(200)를 밀봉하게 된다.The
캡 플레이트(110)는 케이스(200)의 상단 개구부와 상응하는 크기와 형상을 가지는 금속판으로 형성된다. 캡 플레이트(110)의 중앙에는 소정 크기의 제1단자통공(111)이 형성되며, 제1단자통공(111)에는 전극 단자(130)가 삽입된다.The
전극단자(130)가 제1단자통공(111)에 삽입될 때는 전극 단자(130)와 캡 플레이트(110)의 절연을 위하여 전극 단자(130)의 외면에는 튜브형의 개스킷(120)이 결합되어 함께 삽입된다.When the
캡 플레이트(110)의 일측에는 소정 크기의 전해액 주입공(112)이 형성된다. 전해액 주입공(112)은 캡 조립체(190)가 케이스(200)의 상단개구부에 조립된 후, 전해액 주입공(112)을 통하여 전해액이 주입되고 전해액 주입공(112)은 보올(160)에 의해 밀폐된다.One side of the
한편, 전극 단자(130)는 제1,2전극판(213,215)에서 인출된 제1,2전극탭(216,217) 중 어느 하나와 연결되어 음극 단자 또는 양극 단자로 작용하게 된다.Meanwhile, the
절연 플레이트(140)는 개스킷(120)와 같이 절연물질로 형성되며 캡 플레이트(110)의 하면에 결합된다. 절연 플레이트(140)는 캡 플레이트(110)의 제1단자통공(111)에 대응되는 위치에 전극 단자(130)가 삽입되는 제2단자통공(141)이 형성된 다. The insulating
터미널 플레이트(150)는 Ni금속 또는 이의 합금으로 형성되며, 절연 플레이트(140)의 하면에 결합된다. 터미널 플레이트(150)는 캡 플레이트(110)의 제1단자통공(111)에 대응되는 위치에 전극 단자(130)가 삽입되는 제3단자통공(151)이 형1되며 전극단자(130)가 개스킷(120)에 의하여 절연되면서 캡 플레이트(110)의 제1단자통공(111)을 통하여 결합되므로 터미널 플레이트(150)는 캡 플레이트(110)와 전기적으로 절연되면서 전극 단자(130)와 전기적으로 연결된다.The
전극 조립체(212)의 상면에는 전극 조립체(212)와 캡 조립체(212)를 전기적으로 절연시킴과 동시에 전극 조립체(212)의 상단부를 커버하는 절연 케이스(160)가 설치된다.An insulating
절연 케이스(160)는 캡 플레이트(110)의 전해액 주입구(112)와 대응하는 위치에 전해액 주입통공(162)이 형성되어 전해액을 주입할 수 있도록 한다. 또한, 절연 케이스(160)는 절연성을 갖는 고분자 수지로써, 바람직하게는 폴리프로필렌으로 이루어지나, 본 발명의 실시예에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.The insulating
이러한 구성에 의하여, 이차 전지는 케이스(200)의 내부에 수용된 전극 조립체(212)에서 열이 발생하면, 케이스(200)에 마련된 방열면적 확대부에 의해 케이스(200) 내부의 열과 외부의 열이 열교환 되어 케이스(200)의 내부에서 발생된 열을 외부로 방출된다.By such a configuration, when heat is generated in the
본 발명에 따르면, 이차 전지는 전극 조립체가 수용되는 케이스의 외부 면적이 확대되므로 내부에서 발생하는 열과 외부공기를 열교환 시킬수 있는 방열 면적이 확대되는 이점이 있다. According to the present invention, since the external area of the case in which the electrode assembly is accommodated is enlarged, the secondary battery has an advantage in that a heat dissipation area capable of heat-exchanging heat and external air generated therein is expanded.
또한, 이차 전지는 케이스의 방열면적이 확대되면 케이스 내부의 발열량이 증대되어도 확대된 방열 면적에 의해 열교환되므로 내부 발열에 의한 폭발을 억제시킬 수 있는 이점이 있다.
In addition, when the heat dissipation area of the case is enlarged, the secondary battery has an advantage of suppressing explosion due to internal heat generation because heat is exchanged by the enlarged heat dissipation area even if the heat generation amount inside the case is increased.
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