KR20070047651A - Electrode unit of second battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지의 전극조립체에 관한 것으로, 양극판과; 상기 양극판과 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취되는 음극판과; 상기 양극 및 음극판과 세퍼레이터가 권취된 젤리롤의 중앙에 삽입되어 젤리롤의 양단을 지지하여 극판 간의 밀착상태를 균일하게 유지하는 센터 플레이트;를 포함하여 충전시 극판 팽창에 의해 전극조립체의 중앙부분이 변형되면서 미충전 영역이 발생되지 않도록 하여 전지의 용량 산포를 개선함과 아울러 수명과 안전성을 향상시키고, 전지의 두께를 줄일 수 있는 등의 효과가 있다.The present invention relates to an electrode assembly of a secondary battery, the positive electrode plate; A negative electrode plate wound in a state where a separator is interposed between the positive electrode plate and the positive electrode plate; A center plate inserted into the center of the jelly roll in which the positive electrode and the negative electrode plate and the separator are wound to support both ends of the jelly roll to uniformly maintain the adhesion state between the electrode plates; and a center portion of the electrode assembly by the electrode plate expansion during charging. By deforming, the uncharged area is not generated, thereby improving the capacity distribution of the battery, and improving the life and safety, and reducing the thickness of the battery.

젤리롤 타입 전극조립체, 스웰링, 미충전 영역, 센터 플레이트 Jelly Roll Type Electrode Assembly, Swelling, Unfilled Area, Center Plate

Description

이차전지의 전극조립체 {Electrode unit of second battery}Electrode assembly of secondary battery {Electrode unit of second battery}

도 1은 종래 이차전지의 전극 젤리롤이 변형된 상태의 사시도.1 is a perspective view of a state in which the electrode jelly roll of the conventional secondary battery is deformed.

도 2는 본 발명에 의한 전극 젤리롤의 분해사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of the electrode jelly roll according to the present invention.

도 3은 도 2의 젤리롤이 캔에 결합되는 상태의 사시도.3 is a perspective view of a state in which the jelly roll of FIG. 2 is coupled to a can;

도 4는 도 3의 평면도.4 is a plan view of FIG.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 센터 플레이트의 다른 실시예.5 to 7 is another embodiment of the center plate according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10 ; 전극조립체10; Electrode Assembly

20,20A,20B,20C ; 센터 플레이트20,20A, 20B, 20C; Center plate

21 ; 통공21; Through

30 ; 캔30; Cans

본 발명은 이차전지의 전극조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전시 극판 팽창에 의해 극판간의 밀착 불량으로 인한 미충전 영역을 발생을 방지하도록 한 이차전지의 전극조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly of a secondary battery, and more particularly to an electrode assembly of a secondary battery to prevent the generation of an uncharged region due to poor adhesion between the electrode plate by the electrode plate expansion during charging.

이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 전지로서, 니켈 카드뮴(Ni-Cd)전지, 니켈 수소(Ni-MH)전지, 리튬 및 리튬 이온(Li-ion)전지, 폴리머 리튬전지(PLI)등으로 분류되고 있으며, 그 적용되는 외형에 따라 원통형 전지와 각형 전지, 전극 젤리롤을 파우치에 수납하는 파우치형 전지로 구분된다.Rechargeable batteries are rechargeable, small and large-capacity batteries. Nickel cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel hydride (Ni-MH) batteries, lithium and lithium ion (Li-ion) batteries, and polymer lithium batteries (PLI) And the like, and are classified into a cylindrical battery, a rectangular battery, and a pouch-type battery for accommodating an electrode jelly roll in a pouch according to the appearance thereof.

이러한 이차전지는 종류에 따라 다소 차이가 있지만, 각형 이차전지의 경우에 일반적으로 집전체의 양면에 활물질을 도포 충전하고 이를 건조 및 롤 프레싱한 후 소정의 크기로 절단하여 형성된 양극판 또는 음극판의 사이에 세퍼레이터를 개재하고 함께 권취한다. 이 경우 양극판과 음극판을 세퍼레이터와 교대로 겹친 상태에서 타원형의 권취용 맨드릴을 이용하여 나선형으로 권취하고, 권취된 전극 젤리롤을 형성한 후 이를 프레싱하여 전해액과 함께 각형 캔의 내부에 삽입하고 그 상부에 절연체를 개재하여 캡 조립체를 밀봉 설치하여 제조된다.Although the secondary battery is somewhat different depending on the type, in the case of the rectangular secondary battery, generally between the positive electrode plate or the negative electrode plate formed by coating and filling the active material on both sides of the current collector, drying and roll pressing it, and cutting it to a predetermined size It winds up together through a separator. In this case, the positive and negative plates are alternately overlapped with the separator and spirally wound using an elliptical winding mandrel, and after forming the wound electrode jelly roll, they are pressed and inserted into the inside of the rectangular can together with the electrolyte solution and the upper part thereof. It is manufactured by sealingly installing a cap assembly via an insulator in the housing.

상기한 바와 같이, 종래 젤리롤 형태의 전극 조립체는 충전시 전해액의 함습으로 인해 전극판이 팽창되어 도 1에 도시한 바와 같이, 전극 조립체(10)의 중앙부분(D)이 서로 밀어내면서 변형(Deform)이 발생되며, 이에 따라 전극판 간의 밀착상태가 양호하지 않게 되어 미충전 영역이 발생되는 문제가 있다.As described above, in the electrode assembly of the conventional jelly roll type, the electrode plate is expanded due to the infiltration of the electrolyte during filling, and as shown in FIG. 1, the center portion D of the electrode assembly 10 is deformed while pushing each other. ) Is generated, resulting in poor adhesion between the electrode plates, resulting in an unfilled region.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 전극판 또는 세퍼레이터의 스웰링으로 인하여 발생되는 전극 조립체의 변형을 방지하도록 한 각형 이차전지를 제공함에 있다.An object of the present invention devised in view of such a problem is to provide a rectangular secondary battery to prevent deformation of the electrode assembly caused by the swelling of the electrode plate or separator.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양극판과; 상기 양극판과 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취되는 음극판과; 상기 양극 및 음극판과 세퍼레이터가 권취된 젤리롤의 중앙에 삽입되어 젤리롤의 양단을 지지하여 극판 간의 밀착상태를 균일하게 유지하는 센터 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a positive electrode plate; A negative electrode plate wound in a state where a separator is interposed between the positive electrode plate and the positive electrode plate; And a center plate inserted into the center of the jelly roll in which the positive and negative plates and the separator are wound to support both ends of the jelly roll to maintain a uniform contact state between the electrode plates.

상기 센터 플레이트는 장방형으로 형성될 수 있고, 이러한 상기 센터 플레이트의 중앙에는 통공이 형성되어 중량을 줄이고 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 상기 센터 플레이트는 I형으로 형성되거나, H형으로 형성되어 동일한 효과를 발휘하게 된다.The center plate may be formed in a rectangular shape, and a through hole is formed in the center of the center plate to reduce weight and reduce manufacturing cost. In addition, the center plate is formed in I type or H type to exhibit the same effect.

또한, 상기 센터 플레이트의 재질은 플라스틱으로 형성되는 것이 바람직한데, 상기 플라스틱은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 중에서 적어도 하나 이상 선택되어 형성되며, 상기 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에는 강화재가 더 포함되어 경도를 증대시킬 수 있다.In addition, the material of the center plate is preferably formed of a plastic, the plastic is formed by at least one selected from a thermosetting resin or a thermoplastic resin, the thermosetting resin or thermoplastic resin may further include a reinforcing material to increase the hardness. have.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 도 2는 본 발명에 의한 전극 젤리롤의 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 젤리롤이 캔에 결합되는 상태의 사시도이며, 도 4는 도 3의 평면도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 센터 플레이트의 다른 실시예이다.Figure 2 is an exploded perspective view of the electrode jelly roll according to the present invention, Figure 3 is a perspective view of the jelly roll of Figure 2 is coupled to the can, Figure 4 is a plan view of Figure 3, Figures 5 to 7 Another embodiment of the center plate according to the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 각형 이차전지의 전극 조립체가 양쪽 면에 활물질이 형성되는 양극판(11) 및 음극판(12)과, 상기 양극판 및 음 극판 사이에 개재되는 세퍼레이터(13)가 젤리롤 타입으로 권취되어 구성된다. 상기 양극판 및 음극판에는 양극탭 및 음극탭(14)이 부착된다. As shown in FIG. 2, in the embodiment of the present invention, an electrode assembly of a rectangular secondary battery includes a positive electrode plate 11 and a negative electrode plate 12 on which active materials are formed on both sides, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate ( 13) is wound up into a jelly roll type. A positive electrode tab and a negative electrode tab 14 are attached to the positive electrode plate and the negative electrode plate.

상기 양극판(11) 및 음극판(12)은 도면에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 집전체의 양면에 양,음극 활물질이 충진되어 제조된다. 또한 상기 양극탭 및 음극탭(14)은 일반적으로 양극 리드 또는 음극 리드라고 지칭되거나, 접속리드 또는 양극 또는 음극단자 등으로 지칭되며, 집전체에 접촉 또는, 접속되어 있어 집전체와 외부와의 전기적 연결을 담당하게 된다.Although not shown in the drawings, the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 12 are manufactured by filling positive and negative electrode active materials on both surfaces of a current collector. In addition, the positive electrode tab and the negative electrode tab 14 are generally referred to as a positive electrode lead or a negative electrode lead, or a connection lead or a positive electrode or a negative electrode terminal, and are in contact with or connected to a current collector to electrically connect the current collector to the outside. You will be in charge of the connection.

이와 같이 제조되어 권취된 전극조립체(10)의 중앙에 센터 플레이트(20)가 삽입된다.The center plate 20 is inserted into the center of the electrode assembly 10 manufactured and wound in this way.

상기 센터 플레이트(20)의 재질은 비금속 재질인 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 플라스틱 재질로 제조된다. 이때, 플라스틱은 열가소성 수지인 폴리프로필렌, 폴라아미드 등을 사용하거나, 열경화성 수지인 페놀, 에폭시 등이 사용될 수 있다. 그리고, 이러한 수지는 두 가지 이상의 조성물이 혼합되어 제조될 수 있고, 수지재를 주성분으로 하고 유리섬유, 탄소섬유 및 케블라와 같은 방향족 나일론 섬유인 강화재를 혼합하여 제조할 수 있으므로 패널을 지지하는 강성확보는 물론이고 포켓이 형성된 상태의 샤시베이스의 휘어짐이나 변형을 방지할 수 있다.The material of the center plate 20 is preferably a non-metallic material, and in the embodiment of the present invention, it is made of a plastic material. In this case, the plastic may be a thermoplastic resin such as polypropylene, polyamide, or the like, or a thermosetting resin such as phenol or epoxy may be used. In addition, such a resin may be prepared by mixing two or more compositions, and may be manufactured by mixing a reinforcing material containing a resin material as a main component and an aromatic nylon fiber such as glass fiber, carbon fiber, and kevlar, thereby securing rigidity for supporting the panel. Of course, it is possible to prevent the bending or deformation of the chassis base in the pocket formed state.

본 발명의 일 실시예에 의한 센터 플레이트(20)는 각형 이차전지에 적용되는 전극 조립체(10)의 횡단면 형상과 대응되는 형상인 장방형으로 형성되는 크기로 형성된다. Center plate 20 according to an embodiment of the present invention is formed in a size formed in a rectangular shape that corresponds to the cross-sectional shape of the electrode assembly 10 applied to the rectangular secondary battery.

따라서 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 센터 플레이트(20)가 중앙에 삽입 된 전극조립체(10)가 캔(30)에 삽입되어 충전시 센터 플레이트(20)에 의해 지지되면서 서로 밀착된 상태를 유지하는 양극 및 음극판은 변형이 발생되지 않고 젤리롤 형태를 그대로 유지하게 되므로 미충전 영역이 발생되지 않게 된다.Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the electrode assembly 10 having the center plate 20 inserted into the center is inserted into the can 30 and supported by the center plate 20 during charging to be in close contact with each other. The positive electrode and the negative electrode plate to maintain the jelly roll form without deformation does not occur, so that the unfilled region is not generated.

또한, 센터 플레이트의 다른 실시예는 충전시 전극판의 팽창으로 인한 변형 발생을 방지하면서 중량을 최소화하도록 하기 위한 여러가지 실시예가 제공된다.In addition, other embodiments of the center plate are provided with various embodiments for minimizing weight while preventing the occurrence of deformation due to expansion of the electrode plate during charging.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 장방형으로 형성된 센터 플레이트의 중앙에 장방형의 통공(21)이 형성된 센터 플레이트(20A)가 제공된다. 이와 같은 센터 플레이트는 권취된 상태의 양극 및 음극판의 중앙에 삽입되어 충전시 극판의 팽창시에도 양극 및 음극판이 밀착된 상태를 균일하게 유지하게 되며, 센터 플레이트(20A)의 중앙에 형성된 통공(21)에 의해 전체 전극 조립체의 중량을 줄일 수 있는 이점이 있다.That is, as shown in Figure 5, the center plate 20A is provided with a rectangular through-hole 21 formed in the center of the center plate formed in a rectangular shape according to an embodiment of the present invention. The center plate is inserted into the center of the positive and negative plates in the wound state to maintain a uniform contact between the positive and negative plates even when the electrode plate is expanded during charging, and the through hole 21 formed in the center of the center plate 20A. There is an advantage that can reduce the weight of the entire electrode assembly.

또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 센터 플레이트의 형상이 I형 또는 H형으로 제공될 수 있다.6 and 7, the shape of the center plate may be provided in I or H shape.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 센터 플레이트(20B)의 형상이 I형인 경우에는 상측 수평부(22) 및 하측 수평부(23)와, 이들의 중앙에 이들을 연결하는 수직부(24)가 구비되어 있다. 따라서 상측 수평부(22)의 양단부가 권취된 양극 및 음극판의 상단 좌우측을 지지하고, 하측 수평부(23)의 양단부가 권취된 양극 및 음극판의 하단 좌우측을 지지하게 되어 극판 간의 밀착상태를 유지하게 된다.That is, as shown in FIG. 6, when the shape of the center plate 20B is I type, the upper horizontal part 22 and the lower horizontal part 23, and the vertical part 24 which connects them in the center thereof are It is provided. Accordingly, both ends of the upper horizontal part 22 support the upper left and right sides of the wound positive and negative electrode plates, and both ends of the lower horizontal part 23 support the left and right sides of the lower positive and negative electrode plates to maintain close contact between the electrode plates. do.

또한, 센터 플레이트(20C)의 형상이 H형인 경우에는 도 4에서와 같이, 좌측 수직부(25) 및 우측 수직부(26)와, 이들의 중앙에서 이들을 연결하는 수평부(27)로 구성된다. 따라서 상기 좌측 수직부(25)가 권취된 양극 및 음극판의 좌측부을 지지하고, 우측 수직부(26)가 권취된 양극 및 음극판의 우측부을 지지하게 되어 극판 간의 밀착상태를 유지하게 되어 미충전 영역의 발생을 방지하게 된다.In addition, when the shape of the center plate 20C is H type, it consists of the left vertical part 25 and the right vertical part 26, and the horizontal part 27 which connects them in the center as shown in FIG. . Therefore, the left vertical portion 25 supports the left side of the wound positive and negative plates, and the right vertical portion 26 supports the right side of the wound positive and negative plates to maintain a close contact between the pole plates, thereby generating unfilled regions. Will be prevented.

이와 같이 센터 플레이트의 형상은 상술한 실시예들에 한정할 필요는 없으며, 권취된 전극 조립체의 중앙에 삽입된 상태로 양극 및 음극판 간의 밀착상태를 균일하게 유지할 수 있는 형태는 본 발명의 기술사상의 범위에 포함될 수 있다.As such, the shape of the center plate need not be limited to the above-described embodiments, and a form capable of maintaining a uniform contact state between the positive electrode and the negative electrode plate while being inserted into the center of the wound electrode assembly is a technical idea of the present invention. May be included in the scope.

즉, 상기한 바에서 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하고 있는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다향한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 되는 것이다.In other words, the present invention is not limited to the above-described embodiment as described above, and anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. It is to be understood that such modifications can be made, as well as such modifications being within the scope of the claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이차전지의 전극조립체는 극판 간의 밀착상태를 균일하게 함으로써 극판의 스웰링시 발생되는 변형을 억제하여 미충전 영역을 최소화하는데 따라 전지의 충방전 용량을 증대시키는 효과가 있다.As described above, the electrode assembly of the secondary battery according to the present invention increases the charge / discharge capacity of the battery by minimizing the uncharged area by suppressing deformation occurring during swelling of the electrode plates by making the adhesion state between the electrode plates uniform. It works.

이러한 센터 플레이트는 전극조립체의 두께를 개선할 수 있으며, 용량 증대에 따른 전지 수명의 연장 효과가 있고, 충전시 미충전 영역을 감소시킴에 따라 안전성을 향상시킬 수 있는 부가적인 효과를 거둘 수 있다.Such a center plate may improve the thickness of the electrode assembly, have an effect of extending battery life according to an increase in capacity, and have an additional effect of improving safety by reducing uncharged areas during charging.

Claims (8)

양극판과;A positive electrode plate; 상기 양극판과 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취되는 음극판과;A negative electrode plate wound in a state where a separator is interposed between the positive electrode plate and the positive electrode plate; 상기 양극 및 음극판과 세퍼레이터가 권취된 젤리롤의 중앙에 삽입되어 젤리롤의 양단을 지지하여 극판 간의 밀착상태를 균일하게 유지하는 센터 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극조립체.And a center plate inserted into the center of the jelly roll in which the cathode and anode plates and the separator are wound to support both ends of the jelly roll to maintain the adhesion state between the electrode plates uniformly. 2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센터 플레이트는 장방형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극조립체.The center plate is an electrode assembly of the secondary battery, characterized in that formed in a rectangle. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 센터 플레이트의 중앙에는 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극조립체.Electrode assembly of the secondary battery, characterized in that the through-hole is formed in the center of the center plate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센터 플레이트는 I형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극조립체.The center plate is an electrode assembly of the secondary battery, characterized in that formed in I type. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센터 플레이트는 H형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극조립체.The center plate is an electrode assembly of the secondary battery, characterized in that formed in H type. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센터 플레이트는 플라스틱 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극조립체.The center plate is an electrode assembly of a secondary battery, characterized in that formed of a plastic material. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 플라스틱은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 중에서 적어도 하나 이상 선택되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극조립체.The plastic is an electrode assembly of the secondary battery, characterized in that formed by at least one selected from a thermosetting resin or a thermoplastic resin. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 열경화성 수지 또는 열가소성 수지에는 강화재가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극조립체.The thermosetting resin or the thermoplastic resin electrode assembly of the secondary battery characterized in that it further comprises a reinforcing material.
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