KR20060118958A - 원통형 리튬 이차 전지 - Google Patents

원통형 리튬 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20060118958A
KR20060118958A KR1020050041422A KR20050041422A KR20060118958A KR 20060118958 A KR20060118958 A KR 20060118958A KR 1020050041422 A KR1020050041422 A KR 1020050041422A KR 20050041422 A KR20050041422 A KR 20050041422A KR 20060118958 A KR20060118958 A KR 20060118958A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
core member
secondary battery
lithium secondary
electrode
electrode assembly
Prior art date
Application number
KR1020050041422A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100670453B1 (ko
Inventor
김종구
남상봉
우순기
카츠미 사토
김영택
Original Assignee
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020050041422A priority Critical patent/KR100670453B1/ko
Priority to JP2006113274A priority patent/JP5022621B2/ja
Priority to US11/409,031 priority patent/US7655349B2/en
Priority to DE602006002054T priority patent/DE602006002054D1/de
Priority to CN2009101390526A priority patent/CN101582520B/zh
Priority to DE602006007382T priority patent/DE602006007382D1/de
Priority to DE602006007490T priority patent/DE602006007490D1/de
Priority to EP06113177A priority patent/EP1717878B1/en
Priority to EP08154360A priority patent/EP1968135B1/en
Priority to EP08154358A priority patent/EP1968134B1/en
Publication of KR20060118958A publication Critical patent/KR20060118958A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100670453B1 publication Critical patent/KR100670453B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/469—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape tubular or cylindrical
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • 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
    • 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
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 외부 압력의 작용에 대한 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지는 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체와; 길이 방향을 따라 절개 홈이 형성된 관 형상으로 이루어지며, 하부에 소정 길이 돌출된 돌기를 구비하며, 상기 전극 조립체의 중심 공간에 결합되는 관형의 권심 부재와; 상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하며, 상부가 개구된 케이스와; 상기 케이스의 상부와 결합되어 이를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진다.
리튬 이차 전지, 권심 부재, 돌기, 노치부

Description

원통형 리튬 이차 전지{Cylindrical Li Secondary Battery}
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 사시도.
도 1b는 도 1a의 A-A 라인에 따른 단면도.
도 1c는 도 1a의 B-B 라인에 따른 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 권심 부재를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순차 설명도.
도 4a 내지 도 4d는 일 본 발명의 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
100; 원통형 리튬 이차 전지 200; 전극 조립체
210; 제 1 전극판 215; 제 1 전극 탭
220; 제 2 전극판 225; 제 2 전극 탭
230; 세퍼레이터 241, 245; 절연 플레이트
300; 원통형 케이스 310; 원통면
320; 하면 330; 크리핑부
340; 비딩부 400; 캡 조립체
410; 안전 밴트 420; 인쇄 회로 기판
430; 양성 온도 소자 440; 전극 캡
450; 절연 가스켓 500; 권심 부재
510; 절개 홈 520; 돌기
530; 노치부
본 발명은 원통형 리튬 이온 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 압력의 작용에 대한 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 원통형 리튬 이온 이차 전지는 대략 원통 형태로 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되는 원통 형태의 캔과, 상기 캔 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 전해액과, 상기 캔의 일측에 결합되어 상기 전해액의 누액을 방지하고, 전극 조립체의 이탈을 방지하는 캡 조립체로 이루어져 있다.
이러한 원통형 리튬 이온 이차 전지는 통상 그 용량이 2000~2400mA 정도이기 때문에, 주로 대용량의 전력이 필요한 노트 피씨(note PC), 디지털 카메라, 캠코더 등에 장착되고 있다. 일례로 이러한 원통형 리튬 이온 이차 전지는 다수개가 필요 한 개수만큼 직병렬로 연결되고, 또한 보호회로가 장착된 채 소정 형태의 하드팩으로 조립되어 상기 전자기기에 전원용으로 결합되어 이용된다.
이러한 원통형 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법은 하기와 같다.
우선, 소정 활물질층이 형성된 음극판, 세퍼레이터 및 소정 활물질층이 형성된 양극판을 함께 적층한 후, 봉형태의 권취축에 일단을 결합한 후, 대략 원통 형태로 권취하여 전극 조립체를 형성한다. 이어서, 상기 전극 조립체를 원통형 캔에 삽입한 후, 전해액을 주입하고, 이어서 캡 조립체를 상기 원통형 캔의 상부에 용접함으로써, 대략 원통 형태의 리튬 이온 이차 전지를 완성한다.
한편, 최근에는 상기 리튬 이온 이차 전지의 충ㆍ방전 중 상기 전극 조립체가 변형되지 않도록 상기 전극 조립체의 중앙에 대략 봉 형태의 권심 부재를 결합시키고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 원통형 리튬 이차 전지는 낙하 등의 외부 충격 등에 의하여 상기 권심 부재의 유동이 발생할 수 있다. 이러한 권심 부재의 유동은 권심 부재 상부의 캡 조립체에 영향을 미치게 된다. 특히, 캡 조립체의 안전 벤트와 충돌하는 경우, 상기 안전 밴트의 반전 혹은 파괴를 발생하는 문제점이 있다. 이러한 안전 밴트의 반전 또는 파괴는 리튬 이차 전지의 안전성에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
또한, 상기 권심 부재가 회전하는 경우, 상기 전극 조립체의 하단과 상기 권심 부재가 맞닿아 전극 조립체의 하단에서 쇼트(short)가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 외부 압력의 작용에 대한 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지는 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체와; 길이 방향을 따라 절개 홈이 형성된 관 형상으로 이루어지며, 하부에 소정 길이 돌출된 돌기를 구비하며, 상기 전극 조립체의 중심 공간에 결합되는 권심 부재와; 상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하며, 상부가 개구된 케이스와; 상기 케이스의 상부와 결합되어 이를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진다.
상기 권심 부재는 내측면에 길이 방향으로 형성된 적어도 하나의 노치부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 권심 부재는 2개의 노치부를 구비하며, 상기 2개의 노치부는 상기 절개 홈을 기준으로 대칭으로 위치할 수 있다.
상기 권심 부재는 4개의 노치부를 구비하며, 상기 4개의 노치부는 상기 절개 홈을 기준으로 각각 2개씩 좌우 대칭으로 위치할 수 있다.
상기 권심 부재는 상ㆍ하부의 직경이 중심부의 직경보다 작은 것이 바람직하다.
상기 권심 부재의 높이는 상기 전극 조립체 높이의 90% 내지 110%인 것이 바 람직하다.
또한, 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지는 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체와; 길이 방향을 따라 절개 홈이 형성된 관 형상으로 이루어지며, 상기 관 형상의 내측면의 원주 상에 형성된 4개의 노치부를 구비하며, 상기 각 노치부와 인접 노치부를 연결하는 가상의 라인이 사다리꼴로 이루어지며, 상기 전극 조립체의 중심 공간에 결합되는 관형의 권심 부재와; 상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하며, 상부가 개구된 케이스와; 상기 케이스의 상부와 결합되어 이를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진다.
상기 권심 부재 내측면의 원주 상에 형성된 4개의 노치부는 각 노치부와 인접 노치부를 연결하는 가상의 라인이 정사각형을 이루는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.
도면의 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 A-A 라인에 따른 단면도이며, 도 1c는 도 1a의 B-B 라인에 따른 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지(100)는 충ㆍ방전 시 전압차를 발생시키는 전극 조립체(200)와, 상기 전극 조립체(200)를 수납하는 원통형의 케이스(300)와, 상기 원통형 케이스(300) 상부에 조립되어 상기 전극 조립체(200)가 이탈되지 않도록 하는 캡 조립체(400)와, 상기 전극 조립체의 중앙부 공간에 위치하는 권심 부재(500)를 구비하는 구조로 이루어져 있다.
상기 전극 조립체(200)는 양극 활물질 및 음극 활물질 중 어느 하나, 예를 들면, 양극 활물질이 코팅된 제 1 전극판(210), 상기 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나, 예를 들면, 음극 활물질이 코팅된 제 2 전극판(220), 상기 제 1 전극판(210) 및 제 2 전극판(220) 사이에 위치하여 상기 제 1 전극판(210)과 제 2 전극판(220)의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(230)로 이루어진다. 또한, 상기 제 1 전극판(210), 제 2 전극판(220) 및 세퍼레이터(230)는 대략 원형으로 권취되어 상기 원통형 케이스(300)에 수납된다. 또한, 상기 제 1 전극판(210)에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어지며, 상부로 일정 길이 돌출된 제 1 전극 탭(215)이 접합되어 있다. 상기 제 2 전극판(220)에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 이루어지며, 하부로 일정 길이 돌출된 제 2 전극 탭(225)이 접합되어 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 더불어 상기 전극 조립체(200)의 상ㆍ하부에는 각각 직접적인 캡 조립체(400) 또는 원통형 케이스(300)와의 접촉을 피하기 위해 상ㆍ하부 절연 플레이트(241, 245)가 더 부착되어 있다.
상기 원통형 케이스(300)는 상기 전극 조립체(200)가 결합될 수 있도록 소정 공간을 가지며 일정 직경을 갖는 원통면(310)이 형성되어 있고, 상기 원통면(310)의 하부에는 그 원통면(310)의 하부 공간을 막은 하면(320)이 형성되어 있으며, 상기 원통면(310)의 상부는 상기 전극 조립체(200)를 삽입하기 위하여 개구(開口)되 어 있다. 한편, 상기 원통형 케이스(300)의 하면(320) 중앙에 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 2 전극 탭(225)이 접합됨으로써, 상기 원통형 케이스(300) 자체는 제 2 전극판(220)과 동일한 전극, 예들 들면 음극 단자의 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 원통형 케이스(300)는 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 더불어 상기 원통형 케이스(300)는 상부에서 상기 캡 조립체(400)를 압박하도록 한쪽으로 휘어진 크리핑(crimping)부(330)가 형성되고, 하부에서 상부 방향으로 상기 캡 조립체(400)를 압박하도록 안쪽으로 움푹 파인 비딩(beading)부(340)가 더 형성되어 있다.
상기 캡 조립체(400)는 상기 제 1 전극 탭(215)이 용접된 동시에, 과충전 또는 이상 발열시 형태가 반전되는 도전성 안전 벤트(410)와, 상기 도전성 안전 벤트(410) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어, 상기 안전 벤트(410)의 반전시 회로가 끊어지는 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit board, 420)과, 상기 인쇄 회로 기판(420) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어 소정 온도 이상에서 회로가 끊어지는 양성 온도 소자(430)와, 상기 양성 온도 소자(430)의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어 실제의 전류를 외부로 인가하는 도전성 전극 캡(440)과, 상기 안전 벤트(410), 인쇄 회로 기판(420), 양성 온도 소자(430) 및 전극 캡(440)의 측부 둘레를 감싸는 형태를 하며 상기 원통형 케이스(300)로부터 상기 나열한 것들을 절연시키는 절연 가스켓(450)으로 이루어진다. 이때, 상기 전극 캡(440)은 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들 면, 제 1 전극 탭(215)이 접합되어 제 1 전극판(210)과 동일한 전극, 예들 들면 양극 단자의 역할을 수행한다.
상기 권심 부재(500)는 상기 권취형 전극 조립체(200)의 중앙의 공간에 삽입되어, 상기 권취형 전극 조립체(200)가 이완되어 풀리는 것을 방지하며, 외압에 의한 상기 권취형 전극 조립체(200)의 변형을 방지하는 역할도 수행한다. 이러한 권심 부재(500)는 대략 관형으로 이루어져 있다. 또한, 상기 권심 부재(500)의 길이 방향을 따라 절개 홈(510)이 형성되어 있으나, 이러한 절개 홈(510)은 상기 권심 부재(500)가 전극 조립체(200)에 결합된 상태에서는 밀착되어 있다, 물론, 경우에 따라서는 상기 절개홈(510)은 일정 거리 이격된 상태를 유지할 수도 있다.
또한, 상기 권심 부재(500)는 하부에 소정의 길이로 돌출된 돌기(520)를 구비하며, 상기 관형의 권심 부재(500)의 내측면에는 상기 권심 부재(500)의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 노치(notch)부(530)가 형성되어 있다.
또한, 상기 권심 부재(500)는 상기 전극 조립체(200)가 갖는 전체 높이의 대략 90% 내지 110% 정도로 형성되어 있으며, 하단은 상기 제 2 전극 탭(225) 상에 위치한다. 이러한 상기 권심 부재(500)의 높이가 상기 전극 조립체(200)의 높이의 90% 이하이면, 상기 전극 조립체(200)를 고정 및 지지하는 힘이 너무 약하고, 또한, 110% 이상이면, 상기 캡 조립체(300)의 구성 요소와 접촉할 수 있으므로 바람직하지 않다.
한편, 도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 원통형 케이스(300)에 상기 전극 조립체(200) 간에 리튬 이온의 이동이 가능하게 전해액이 주입된다. 상기 전해액은 충ㆍ방전시 전지 내부의 양극 및 음극에서 전기 화학적 반응에 의하여 생성되는 리튬 이온(Li Ion)의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으며, 여기서 상기 전해액 물질의 종류를 한정하는 것은 아니다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 권심 부재를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지(100)의 권심 부재(500)는 대략 관형으로 이루어지며, 상기 권심 부재(500)의 길이 방향을 따라 절개 홈(510)이 형성된 구조로 이루어진다.
또한, 상기 권심 부재(500)는 하부에 소정의 길이로 돌출된 돌기(520)를 구비하며, 상기 관형의 권심 부재(500)는 상ㆍ하부의 끝단의 직경이 중심부의 직경에 비하여 작은 형상으로 이루어진다. 이는 상기 권심 부재(500)가 외부 압력이 작용하여 회전하는 경우, 상기 절개 홈(510)으로 인해 상기 전극 조립체(200)의 구성 요소, 즉, 제 1 전극판(210), 제 2 전극판(220) 및 세퍼레이터(230)의 하부가 파괴되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 상기 권심 부재(500)는 상기 전극 조립체(200)가 갖는 전체 높이의 대략 90% 내지 110% 정도로 형성되어 있으며, 하단은 상기 제 2 전극 탭(225) 상에 위치한다. 이러한 상기 권심 부재(500)의 높이가 상기 전극 조립체(200)의 높이의 90% 이하이면, 상기 전극 조립체(200)를 고정 및 지지하는 힘이 너무 약하고, 또한, 110% 이상이면, 상기 캡 조립체(300)의 구성 요소와 접촉할 수 있으므로 바람직하지 않다.
또한, 상기 관형의 권심 부재(500)의 내측면에는 상기 권심 부재(500)의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 노치(notch)부(530)가 형성되어 있다. 이는 상기 노치부(530)를 통하여 상기 권심 부재(500)의 변형 방향을 미리 설정하여 소정 압력 이상의 외압이 작용하는 경우, 상기 권심 부재(500)가 설정된 방향으로 변형되도록 하여, 상기 권심 부재(500)의 변형으로 인해 발생할 수 있는 상기 전극 조립체(200)의 쇼트를 방지하기 위함이다.
한편, 상기 권심 부재(500)의 내측면에 형성된 상기 노치부(530)는 다양한 형태로 배치될 수 있다.
예를 들면, 상기 권심 부재(500)는 도 2a에서와 같이, 상기 권심 부재(500)의 내측면에 상기 권심 부재(500)의 길이 방향을 따라 형성된 2개의 노치부(530)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 2개의 노치부(530)는 상기 절개 홈(510)을 기준으로 좌우 대칭으로 배치될 수 있으며, 바람직하게는 상기 2개의 노치부(530)는 상기 절개 홈(510)을 기준으로 원주 상에서 좌우 45°에 위치하는 것이 바람직하다.
다시 말하면, 상기 2개의 노치부(530)는 상기 절개 홈(510)에서의 거리가 동일하도록 좌우에 위치하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 권심 부재(500)는 도 2b에서와 같이, 상기 권심 부재(500)의 내측면에 상기 권심 부재의 길이 방향을 따라 형성된 4개의 노치부(530)를 구비할 수 있다. 상기 4개의 노치부(530)는 상기 절개 홈(510)을 기준으로 각각 2개씩 좌우 대칭으로 배치될 수 있으며, 바람직하게는 상기 4개의 노치부(530)는 상기 절개 홈(510)을 기준으로 원주 상에서 45°, 135°, 225° 및 315°에 위치하는 것이 바람직하다.
다시 말하면, 상기 권심 부재(500) 내측면의 원주 상에 형성된 4개의 노치부는 각 노치부와 인접 노치부를 연결하는 가상의 라인이 사다리꼴로 이루어지며, 바람직하게는 상기 권심 부재(500)의 원주 상에 형성된 4개의 노치부는 각 노치부와 인접 노치부를 연결하는 가상의 라인이 정사각형을 이루도록 배치된 구조로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순차 설명도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법은 전극 조립체(200)의 형성 단계(S1), 전극 조립체(200)의 결합 단계(S2), 권심 부재(600)의 삽입 단계(S3), 전해액 주입 단계(S4) 및 캡 조립체(400)의 결합 단계(S5)를 포함한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 상기 도 3과 함께 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명한다.
도 4a를 참조하면, 우선 상기 전극 조립체(200)의 형성 단계(S1)에서는 제 1 전극판(210), 세퍼레이터(230), 제 2 전극판(220)을 순차적으로 적층하고, 이것의 일단에는 권취축(600)을 결합한 후, 대략 원통형으로 권취하여 전극 조립체(200)를 형성한다. 물론 상기 권취 이전에, 상기 제 1 전극판(210)에는 제 1 전극 탭(215)이, 제 2 전극판(220)에는 제 2 전극 탭(225)이 부착된다.
도 4b를 참조하면, 상기 전극 조립체(200)의 결합 단계(S2)에서는 상기 대략 원통형의 전극 조립체(200)를 상기 원통형 케이스(300)에 결합한다. 물론, 상기 결합 후에는 상기 전극 조립체(200)로부터 상기 권취축(600)을 분리하며, 이때, 상기 전극 조립체(200)의 중심부에는 대략 원형의 공간이 형성된다. 물론, 상기 권취축(600)은 상기 전극 조립체(200)의 결합전에 미리 분리될 수 있으며, 본 발명에서 그 순서를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 원통형 케이스(300)에는 미리 하부 절연판(241)(도면상에는 도시되지 않음)이 결합되어 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 권심 부재(500)의 삽입 단계(S3)에서는 상기 권취축(600)이 분리되어 상기 전극 조립체(200)의 중심부에 형성된 공간에, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 권심 부재(500)를 삽입한다.
여기서, 상기 권심 부재(500)의 삽입 전 상기 전극 조립체(200) 중 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 상기 제 2 전극 탭(225)은 원통형 케이스(300)의 하면(320)에 저항 용접 등의 방법으로 미리 부착ㆍ고정될 수 있다. 따라서, 상기 권심 부재(500)는 상기 제 2 전극 탭(225)의 상면에 접촉된 채로 위치하며, 상기 제 2 전극 탭(225)을 더욱 강하게 상기 원통형 케이스(300)에 결합시키는 역할도 한다. 한편, 상기한 바와 같이, 상기 권심 부재(500)는 상기 전극 조립체(200)가 갖는 높이의 대략 90% 내지 110% 정도인 것이 바람직하 다. 즉, 상기 권심 부재(500)의 높이가 상기 전극 조립체(200)의 90% 이하이며, 상기 전극 조립체(200)를 고정 및 지지하는 힘이 너무 약하게 되며, 또한, 110% 이상인 경우에는 상기 캡 조립체(400)의 구성 요소와 접촉할 수 있어 바람직하지 않다.
그런 다음, 상기 전해액 주입 단계(S4)에서는 상기 전극 조립체(200)의 상단까지 전해액을 주입한다. 또한, 상기 전해액은 상기 전극 조립체(200)에서 상기 제 1 전극판(210)과 제 2 전극판(220) 사이에 충ㆍ방전 시 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 역할을 수행한다.
도 4d를 참조하면, 상기 캡 조립체(400)의 결합 단계(S5)에서는 상기 원통형 케이스(300) 상부에 다수의 구성 요소로 이루어지는 캡 조립체(400)를 결합하여, 상술한 전극 조립체(200), 권심 부재(500) 및 전해액이 외부로 이탈 또는 누액되지 않도록 하여, 원통형 리튬 이차 전지(100)를 형성한다.
보다 상세히 설명하면, 상기 원통형 케이스(300)의 상부에 대략 링 형태인 절연 가스켓(450)을 결합하고, 이어서 그 내측에 순차적으로 전극 조립체(200) 중 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면 제 1 전극 탭(215)과 전기적으로 연결되는 도전성 안전 벤트(410), 인쇄 회로 기판(420), 양성 온도 소자(430) 및 전극 캡(440)을 순차적으로 결합한다.
그런 다음, 상기 절연 가스켓(450)의 하단에 해당하는 원통형 케이스(300)를 비딩하여 안쪽 방향으로 함몰된 비딩부(340)를 형성하고, 그 상단을 크리핑하여 크리핑부(330)를 형성함으로써, 상기 캡 조립체(400)가 외부로 이탈되지 않도록 하여, 원통형 리튬 이차 전지(100)를 형성하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지(100)는 상기 권심 부재(500)의 하부에 형성된 돌기(520)와, 상기 권심 부재(500)의 내측면에 길이 방향을 따라 형성된 노치부(530)를 구비함으로써, 외압 작용시의 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 안정성이 향상된다.
즉, 상기 권심 부재(500)의 하부에 형성된 돌기를 통하여 상기 권심 부재(500)의 회전으로 인하여 발생할 수 있는 상기 전극 조립체(200)의 하부가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 권심 부재(500)의 노치부(530)를 통하여 소정 압력 이상의 외압이 작용하는 경우, 상기 권심 부재(500)가 중심부 방향으로 나선형으로 변형될 수 있다. 따라서, 상기 권심 부재(500)의 변형에 의한 상기 전극 조립체(200)의 쇼트(short)를 방지할 수 있다.
즉, 상기 권심 부재(500)가 돌기(520) 및 노치부(530)를 구비함으로써, 상기 원통형 리튬 이차 전지(100)의 외압에 대한 안정성이 향상된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 외부 압력의 작용에 대한 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체와;
    길이 방향을 따라 절개 홈이 형성된 관 형상으로 이루어지며, 하부에 소정 길이 돌출된 돌기를 구비하며, 상기 전극 조립체의 중심 공간에 결합되는 권심 부재와;
    상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하며, 상부가 개구된 케이스와;
    상기 케이스의 상부와 결합되어 이를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 권심 부재는 내측면에 길이 방향으로 형성된 적어도 하나의 노치부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 권심 부재는 2개의 노치부를 구비하며,
    상기 2개의 노치부는 상기 절개 홈을 기준으로 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 권심 부재는 4개의 노치부를 구비하며,
    상기 4개의 노치부는 상기 절개 홈을 기준으로 각각 2개씩 좌우 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 권심 부재는 상ㆍ하부의 직경이 중심부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 권심 부재의 높이는 상기 전극 조립체 높이의 90% 내지 110%인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  7. 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체와;
    길이 방향을 따라 절개 홈이 형성된 관 형상으로 이루어지며, 상기 관 형상의 내측면의 원주 상에 형성된 4개의 노치부를 구비하며, 상기 각 노치부와 인접 노치부를 연결하는 가상의 라인이 사다리꼴로 이루어지며, 상기 전극 조립체의 중심 공간에 결합되는 관형의 권심 부재와;
    상기 전극 조립체를 수용하는 공간을 구비하며, 상부가 개구된 케이스와;
    상기 케이스의 상부와 결합되어 이를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 권심 부재 내측면의 원주 상에 형성된 4개의 노치부는 각 노치부와 인접 노치부를 연결하는 가상의 라인이 정사각형을 이루는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 권심 부재는 하부에 소정 길이 돌출된 돌기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 권심 부재는 상ㆍ하부의 직경이 중심부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
KR1020050041422A 2005-04-27 2005-05-18 원통형 리튬 이차 전지 KR100670453B1 (ko)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050041422A KR100670453B1 (ko) 2005-05-18 2005-05-18 원통형 리튬 이차 전지
JP2006113274A JP5022621B2 (ja) 2005-04-27 2006-04-17 円筒状のリチウム二次電池
US11/409,031 US7655349B2 (en) 2005-04-27 2006-04-24 Cylindrical lithium secondary battery
CN2009101390526A CN101582520B (zh) 2005-04-27 2006-04-27 圆柱形锂二次电池
DE602006002054T DE602006002054D1 (de) 2005-04-27 2006-04-27 Zentrales Kernstück für eine zylindrische sekundäre Lithium Batterie
DE602006007382T DE602006007382D1 (de) 2005-04-27 2006-04-27 Zylindrische Lithium sekundäre Batterie
DE602006007490T DE602006007490D1 (de) 2005-04-27 2006-04-27 Zylindrische Lithium-Zweitbatterie
EP06113177A EP1717878B1 (en) 2005-04-27 2006-04-27 Core member for a cylindrical lithium secondary battery
EP08154360A EP1968135B1 (en) 2005-04-27 2006-04-27 Cylindrical lithium secondary battery
EP08154358A EP1968134B1 (en) 2005-04-27 2006-04-27 Core member for a cylindrical lithium secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050041422A KR100670453B1 (ko) 2005-05-18 2005-05-18 원통형 리튬 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060118958A true KR20060118958A (ko) 2006-11-24
KR100670453B1 KR100670453B1 (ko) 2007-01-16

Family

ID=37705888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050041422A KR100670453B1 (ko) 2005-04-27 2005-05-18 원통형 리튬 이차 전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100670453B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101127612B1 (ko) * 2009-10-14 2012-03-22 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
US9496096B2 (en) 2011-12-27 2016-11-15 Nichicon Corporation Capacitor

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8481183B2 (en) 2008-12-23 2013-07-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
KR101016816B1 (ko) * 2008-12-23 2011-02-21 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101056956B1 (ko) 2009-05-22 2011-08-17 주식회사 엘지화학 안전밴트 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101127612B1 (ko) * 2009-10-14 2012-03-22 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
US8574749B2 (en) 2009-10-14 2013-11-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium secondary battery
US9496096B2 (en) 2011-12-27 2016-11-15 Nichicon Corporation Capacitor

Also Published As

Publication number Publication date
KR100670453B1 (ko) 2007-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100696785B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR100670454B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
JP4701071B2 (ja) リチウム二次電池
KR100578804B1 (ko) 캡 조립체 및 이를 구비한 이차 전지
KR100846955B1 (ko) 원통형 이차전지
US20120148884A1 (en) Secondary battery
US9023500B2 (en) Cylindrical secondary battery
KR20060111838A (ko) 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법
JP2011119265A (ja) 二次電池
KR100635730B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법
KR100670453B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR100646536B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
JP4429253B2 (ja) 円筒形リチウム二次電池
KR20060103028A (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR100696784B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법
KR100624935B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR101106455B1 (ko) 원통형 리튬 이온 이차 전지
KR100686811B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR20070027353A (ko) 원통형 리튬 이온 이차 전지
KR100646531B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR100696790B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR100601499B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
KR20060037828A (ko) 원통형 리튬 이차 전지

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: 20121221

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131220

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141211

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee