KR20070056493A - 개선된 구조의 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

개선된 구조의 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20070056493A
KR20070056493A KR1020050115185A KR20050115185A KR20070056493A KR 20070056493 A KR20070056493 A KR 20070056493A KR 1020050115185 A KR1020050115185 A KR 1020050115185A KR 20050115185 A KR20050115185 A KR 20050115185A KR 20070056493 A KR20070056493 A KR 20070056493A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
jelly
roll
protective tape
electrode tab
attached
Prior art date
Application number
KR1020050115185A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101095343B1 (ko
Inventor
장재동
최재용
박신영
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020050115185A priority Critical patent/KR101095343B1/ko
Publication of KR20070056493A publication Critical patent/KR20070056493A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101095343B1 publication Critical patent/KR101095343B1/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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • 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
    • 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
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • 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)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 개선된 구조의 젤리-롤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극시트/분리막/음극시트로 구성된 젤리-롤형 전극조립체("젤리-롤")로서, 전극에 연결된 전극 탭 중 젤리-롤과의 경계면 상에 전기절연성 소재의 보호테이프가 부착되어 있고, 상기 보호테이프는 상호 중첩됨이 없이 전극 탭의 전면 및 후면과 일 측면만을 감싸는 구조("ㄷ"자형 구조)로 부착되어 있으며, 보호테이프의 하단 일부가 젤리-롤 내측에 위치하도록 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 젤리-롤은 보호테이프의 접착력을 강화하여 전지의 안전성을 향상시키고, 보호테이프의 두께 증가로 인한 영향을 최소화시키며, 일 방향으로만 보호테이프를 감음으로써 제조공정을 단순화하는 효과가 있다.

Description

개선된 구조의 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지 {Jelly-Roll Of Improved Structure And Secondary Battery Containing Them}
도 1은 젤리-롤형 전극조립체를 내장하고 있는 종래기술의 각형 전지의 부분 모식도이다;
도 2a는 도 1의 전지에서 음극에 대한 부분 평면도이다;
도 2b는 도 2a의 선 A-A에 따른 단면도이다;
도 2c는 도 2a에서 절연 테이프가 일부 분리된 상태의 전지를 분해한 사진이다;
도 2d는 절연 테이프 부착이 해제된 상태에서 내부 단락으로 인해 발화가 유발된 전지를 분해한 사진이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 젤리-롤의 사시도이다;
도 4는 도 3의 젤리-롤에서 음극에 대한 부분 평면도이다;
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 전극에서 보호테이프를 전극 탭에 감싸는 일련의 과정에 대한 모식도들이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1의 전지와 비교예 1의 전지에 대해 실험예 1에서 보호테이프의 셀 만충 두께 개선 효과를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 개선된 구조의 젤리-롤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극시트/분리막/음극시트로 구성된 젤리-롤형 전극조립체("젤리-롤")로서, 전극에 연결된 전극 탭 중 젤리-롤과의 경계면 상에 전기절연성 소재의 보호테이프가 부착되어 있고, 상기 보호테이프는 상호 중첩됨이 없이 전극 탭의 전면 및 후면과 일 측면만을 감싸는 구조("ㄷ"자형 구조)로 부착되어 있으며, 보호테이프의 하단 일부가 젤리-롤 내측에 위치하도록 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양 극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.
젤리-롤형 전극조립체는 주로 원통형 전지와 각형 전지에 사용되는 바, 도 1에는 젤리-롤형 전극 조립체를 포함하고 있는 각형 전지의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 각형 전지(50)는 젤리-롤형 전극조립체(10)가 각형 금속 케이스(20)에 내장되어 있고 케이스(20)의 개방 상단에 돌출형 전극단자(예를 들어, 음극단자: 32)가 형성되어 있는 탑 캡(30)을 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전극조립체(10)의 음극은 음극 탭(112)을 통해 탑 캡(30) 상의 음극단자(32)의 하단에 전기적으로 연결되며, 그러한 음극단자(32)는 절연부재(34)에 의해 탑 캡(30)으로부터 절연되어 있다. 반면에, 전극조립체(10)의 또다른 전극(예를 들어, 양극)은 그것의 양극 탭(114)이 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 도전성 소재로 되어 있는 탑 캡(30)에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다.
또한, 전극 탭들(112, 114)을 제외하고 전극조립체(10)와 탑 캡(30)의 전기적 절연 상태를 보장하기 위하여, 각형 케이스(20)와 전극조립체(10) 사이에 시트형 절연부재(40)를 삽입한 뒤, 탑 캡(30)을 덮고, 탑 캡(30)과 케이스(20)의 접촉 면을 따라서 용접으로 이들을 결합한다. 그런 다음, 전해액 주입구(36)를 통해 전해액을 주입한 후 용접하여 밀봉하고, 에폭시 등으로 용접 부위를 도포함으로써 전지가 제조된다.
한편, 일반적으로 전극조립체(10)의 음극 탭(112)에는 음극 탭(112)이 전극조립체(10)와 접촉되어 내부단락이 유발되는 것을 방지하기 위하여, 경계면 부위에 보호테이프(도시하지 않음)가 부착된다. 이에 대한 자세한 내용은 도 2a 및 2b를 참조하여 설명한다.
도 2a에는 젤리-롤형 전극조립체의 음극이 일부 평면도로서 모식적으로 도시되어 있고, 도 2b에는 보호테이프가 부착되어 있는 음극 탭의 수직 단면도(도 2a의 A-A 단면도)가 도시되어 있다. 도 2a에서는 설명의 편의를 위해 둥글게 권취하기 전의 형상을 나타내었다.
도 2a를 참조하면, 젤리-롤형 전극조립체 제조용 음극(110)은 집전체(구리 호일: 120)의 양면에 활물질(130)이 도포되어 있고 그것의 단부에 상향 돌출한 형태로 음극 탭(112)이 스팟 용접 등으로 부착되어 있다. 음극 탭(112)과 집전체(120)의 경계면 부위에는 집전체(120) 상단으로부터 아래쪽까지 약간 연장되도록 절연 테이프(200)를 중첩하여 감고 있다. 일반적으로는, 절연 테이프(200)를 2 ~ 3회 감는 것이 권장되고 있다.
그러나, 절연 테이프(200)를 음극 탭(112) 상에 중첩하여 감을 때 몇가지 문제점들이 유발된다. 이를 도 2b를 참조하여 설명한다.
도 2b는 절연 테이프(200)를 음극 탭(112)에 중첩하여 1 회 감았을 경우를 보여주고 있다. 절연 테이프(200)의 일부가 중첩되도록 감는 경우에는 첫째, 절연 테이프(200)의 중첩 부위로 인해 두께 증가가 유발된다. 특히, 집전체(도 2a의 120) 상에 위치하는 부위(X)의 절연 테이프(200)는 집전체(120)를 젤리-롤의 형태로 권취하였을 때, 그것의 증가된 두께가 권취 형상의 변형을 유발하게 되고, 이러한 변형은 전지의 반복적인 충방전시 젤리-롤이 팽창과 수축을 하는 과정에서 응력 집중을 야기하여 젤리-롤의 트위스트를 초래한다.
둘째, 절연 테이프(200)의 부착력이 약화되는 문제점이 발생한다. 일반적으로 절연 테이프(200)는 기재 필름의 하면에 접착층이 도포되어 있는데, 도 2b에서와 같이 중첩하여 부착하는 경우, 중첩 부위(점선원 B)에서 상부 기재필름(201)은 그것의 하면에 도포되어 있는 접착층(211)에 의해 하부 기재필름(202) 부위에 부착되는 구조를 이룬다. 하부 기재필름(202)의 하면에 도포되어 있는 접착층(212)은 음극 탭(112)에 대한 부착에 기여한다. 따라서, 상하 기재필름(201, 202)의 부착이 오직 하나의 접착층(211)에 의해 유지되므로 전해액용 용매 등에 의해 부착이 해제될 가능성이 있다.
절연 테이프(200)의 이러한 약한 부착력으로 인해 부착이 해제된 상태의 전지를 분해한 상태의 사진이 도 2c에 개시되어 있다. 도 2c에서 보는 바와 같이, 절연 테이프의 최외각 권취 부위가 낮은 부착력으로 인해 분리되어 있음을 알 수 있다.
이와 같이 부착 부위가 부분적으로 분리된 상태에서 절연 테이프는 전극 탭으로부터 분리되기 쉬우며, 절연 테이프가 일부라도 벗겨진 상태에서 전지에 진동 이 가해지거나 전지의 낙하로 인해 전극 탭이 전지케이스(캔)와 접촉하게 되면 발화가 유발될 수 있다. 도 2d에는 상기와 같은 절연 테이프의 분리로 인해 내부 단락이 유발된 실제 전지를 분해한 상태의 사진이 개시되어 있다.
셋째, 절연 테이프(200)를 중첩하여 부착하기 위해서는 그것을 수차례 절곡하는 과정을 거쳐야 하므로 작업 공정이 매우 번잡해 진다.
더욱이, 이러한 문제점들은 음극 탭(112)에 대한 절연 테이프(200)의 부착력을 높이기 위해 일반적으로 행해지는 2 ~ 3 회의 감는 형태에서 더욱 심각해짐은 물론이다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 보호테이프를 상호 중첩됨이 없이 전극 탭의 전면 및 후면과 일 측면만을 감싸는 구조("ㄷ"자형 구조)로 부착할 경우, 보호테이프의 부착력을 강화하여 전지의 안전성을 향상시키고, 보호테이프 두께의 영향을 최소화하여 전지셀의 두께를 감소시키며, 한 방향 만으로 보호테이프를 감음으로써 공정을 단순화하는 등 많은 잇점을 가지는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 젤리-롤은 양극시트/분리막/음극시트로 구성된 젤리-롤형 전극 조립체("젤리-롤")로서, 전극에 연결된 전극 탭 중 젤리-롤과의 경계면 상에 전기절연성 소재의 보호테이프가 부착되어 있고, 상기 보호테이프는 상호 중첩됨이 없이 전극 탭의 전면 및 후면과 일 측면만을 감싸는 구조로 부착되어 있으며, 보호테이프의 하단 일부가 젤리-롤 내측에 위치하도록 부착되어 있는 것으로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 젤리-롤에서 보호테이프는 수직단면상으로 전극 탭을 "ㄷ"자형 구조로 감싸면서 부착되어 있다. 이러한 부착 구조는, 예를 들어, 전극 탭의 후면 또는 전면에 보호테이프를 부착한 다음 절곡하여 대향면(전면 또는 후면)에 부착함으로써 달성된다. 따라서, 보호테이프가 감긴 부위의 두께 증가는 전극 탭의 상면과 하면 상에 위치하는 보호테이프 부위의 두께 합, 즉, 보호테이프 두께의 두 배에 지나지 않는다.
상기 보호테이프는 바람직하게는 접착 테이프의 구조로 이루어져 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 등의 기재 필름의 일면에 접착층이 도포되어 있는 구조를 들 수 있다. 경우에 따라서는, 열융착이 가능한 필름이 보호테이프로 사용될 수도 있다.
하나의 바람직한 예에서, 보호테이프는 전극 탭의 전면 상에 부착되는 부위와 후면 상에 부착되는 부위가 전극 탭의 측 단부로부터 더 연장되어 있고, 이러한 연장부위(잉여부위)가 상호 부착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 상기 잉여부위 는, 예를 들어, 보호테이프의 접착층이 서로 대면하여 접착되게 되므로 높은 부착력을 제공할 수 있다. 이와 같이, 전극 탭을 감싼 상태에서 상기 보호테이프가 그것의 접착층이 대면하면서 상호 접착되는 길이는 전체 길이를 기준으로 10 내지 90%일 수 있으며, 특히 바람직하게는 15 내지 35%이다.
상기 보호테이프는 전극 탭과 전극 시트의 경계면에서의 손상을 방지하고 단락의 위험성을 낮추기 위해, 그것의 하단 일부가 젤리-롤 내측에 위치하도록 부착되는 바, 이와 같이 젤리-롤 상에 위치하는 보호테이프의 길이는 전체 높이를 기준으로 10 내지 90%일 수 있다. 특히 바람직한 길이는 음극 탭의 경우 60 내지 80%, 양극 탭의 경우 20 내지 40%이다.
본 발명은 또한 상기의 젤리-롤을 포함하는 것으로 구성된 이차전지를 제공한다.
상기 이차전지는 바람직하게는 각형 전지일 수 있으며, 이러한 각형 전지는 전극 탭 중 음극 탭에 상기 보호테이프를 부착하여 젤리-롤을 형성하고, 상기 젤리-롤을 각형 전지케이스에 삽입한 다음, 전지케이스의 개방 상단에 돌출형 음극단자가 형성되어 있는 탑 캡을 결합시키고 전해액을 탑 캡에 형성되어 있는 전해액 주입구를 통해 주입함으로써 제조할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩 케이스를 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 젤리-롤형 전극조립체의 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 그러한 젤리-롤의 음극이 일부 평면도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 젤리-롤(100)은 음극시트에 연결되어 있는 음극 탭(112)에 절연성 보호테이프(200)를 부착하고, 그러한 음극시트와 양극시트 사이에 분리막을 개재한 적층 구조물을 권취하여 최외곽의 전극 단부에 실링 테이프(200)를 부착한 다음, 각형의 전지케이스(도시하지 않음)에 삽입할 수 있도록 압축함으로써 제조된다.
도 1에서의 설명과 같이, 음극 탭(112)는 전지케이스의 개방 상단에 결합되는 탑 캡의 돌출단자에 연결되며, 음극 탭(112) 상에 부착되어 있는 보호테이프(200)는 음극 탭(112)과 음극시트의 경계면을 보호하고 음극 탭(112)이 젤리-롤(100) 중의 양극시트에 접촉되는 것을 방지하여 준다.
도 4를 참조하면, 젤리-롤의 음극시트(110)는 집전체(구리 호일: 120)의 양면에 활물질(130)이 도포되어 있고 그것의 단부에 상향 돌출한 형태로 음극 탭(112)이 스팟 용접 등에 의하여 부착되어 있다.
보호테이프(200)는 그것의 일부가 집전체(120) 상에 위치하도록 음극 탭(112)에 부착되어 있다. 즉, 음극 탭(112)과 집전체(120)의 경계면 부위에서 집전체(120) 상단을 기준으로 a의 길이만큼 집전체(120)의 외부로 돌출되고, b의 길이만큼 집전체(120) 내측에 위치하도록 음극 탭(112)에 보호테이프(200)가 부착되어 있다.
도 5a 내지 도 5c에는 전극 탭에 감싸면서 보호테이프를 부착하는 일련의 과정에 대한 모식도들이 도시되어 있으며, 그 중 도 5b 및 도 5c에는 선 C-C 및 선 D-D에 따른 음극 탭의 수직 단면도들이 추가로 도시되어 있다.
우선, 도 5a를 참조하면, 보호테이프(200)의 왼쪽 단부로부터 음극 탭(112)까지의 거리가 그것의 오른쪽 단부에서 음극 탭(112)까지의 거리보다 길게 위치하도록, 음극 탭(112)의 후면에 보호테이프(200)를 부착한다. 그런 다음, 도 5b에서 음극 탭(112)의 왼쪽 측면을 감싸는 형태로 보호테이프(200)를 상향 절곡하고, 도 5c에서 다시 음극 탭(112)을 향하는 방향으로 절곡되어 음극 탭(112)의 전면에 부착한다.
따라서, 보호테이프(200)는 음극 탭(112)의 전면과 후면 및 일 측면만을 감싸는 "ㄷ"자 구조(수직단면상 구조)로 부착된다.
또한, 보호테이프(200)는 그것에 의해 감싸지지 않는 음극 탭(112)의 타 측면(112a)으로부터 소정의 길이로 연장된 잉여부(220)가 존재하며, 이러한 잉영부(220)에서는 상부 보호테이프(201)와 하부 보호테이프(202)의 두 접착층들(211, 212)이 상호 접착되므로 높은 부착력을 제공한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 효과를 확인하는 측면에서, 하나의 실시예에 따라 수행된 실험 내용을 설명한다.
[실시예 1]
1-1. 양극의 제조
LiCoO2가 함유된 양극 활물질을 알루미늄 집전체에 도포한 후, 집전체의 단부에 상향 돌출되도록 양극 탭을 스팟 용접하여 부착하는 것으로 양극을 제조하였다.
1-2. 음극의 제조
인조흑연이 함유된 음극 활물질을 구리 집전체에 도포한 후, 집전체의 단부에 상향 돌출되도록 음극 탭을 스팟 용접하여 부착하고, 집전체와 음극 탭의 경계면 부위에서 집전체의 상단을 기준으로 5 ~ 6 mm 길이 만큼 돌출될 수 있도록 폴리이미드 필름(절연성 보호테이프)을 음극 탭의 전면과 후면 및 일 측면을 감싸는 구조로 1 회 권취하여 부착하는 것으로 음극을 제조하였다. 상기 보호테이프는 30 ㎛ 두께의 기재필름에 25 ㎛ 두께의 접착층이 도포되어 있는 구조로 이루어져 있다.
1-3. 전지의 제조
상기 1-1의 양극과 상기 1-2의 음극 사이에 분리막을 개재하고 둥글게 권취한 후 압축하여 각형 젤리-롤을 만들고, 이를 각형 알루미늄 케이스에 삽입한 다음, 전해액으로서의 EC-EMC blending계 용액을 함침시켜 전지를 제조하였다.
[비교예 1]
보호테이프를 음극 탭의 전면과 후면 및 양측면을 감싸는 구조로 중첩하여 2 회 권취하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였 다.
[실험예 1]
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 각각 제조된 10 개의 전지들에 대해 1C 충방전 조건으로 충방전 및 1.5 m 높이에서의 낙하를 10 회 반복한 후 각각의 전지를 분해하였다. 그 결과, 실시예 1의 모든 전지들에서 내부단락이 없었으며 보호테이프의 부착 상태가 그대로 유지되어 있었다. 반면에, 비교예 1의 전지들 중 6 개의 전지들에서 도 2c에서와 같이 보호테이프가 전해액에 의해 부분적으로 분리되어 있음을 확인할 수 있었고, 그 중 2 개의 전지에서 도 2d에서와 같이 발화가 유발되었음을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1의 전지와 비교예 1의 전지에서 보호테이프의 셀 만충 두께 개선 효과에 대해 측정하여 도 6에 도시하였다. 도 6에서 보는 바와 같이, 비교예 1의 전지는 만충전 셀 두께의 평균값이 4.59 mm임에 반하여, 실시예 1의 전지는 만충전 셀 두께의 평균값이 4.55 mm로서 약 0.04 mm의 두께차가 발생함을 알 수 있다. 이러한 두께차는 보호테이프의 두께에 대략 상응하는 크기로서, 반복적인 충방전시의 부피 변화에 의해 셀 트위스트의 발생에 기여한다. 즉, 실시예 1의 전지는 상기 두께차 만큼 셀 트위스트를 억제할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 젤리-롤은 보호테이프의 접착력을 강화하여 전지의 안전성을 향상시키고 보호테이프의 두께 증가로 인한 영향을 최소화할 수 있으며, 일 방향으로만 보호테이프를 감는 공정을 적용하여 공정을 단순화하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 양극시트/분리막/음극시트로 구성된 젤리-롤형 전극 조립체("젤리-롤")로서, 전극에 연결된 전극 탭 중 젤리-롤과의 경계면 상에 전기절연성 소재의 보호테이프가 부착되어 있고, 상기 보호테이프는 상호 중첩됨이 없이 전극 탭의 전면 및 후면과 일 측면만을 감싸는 구조로 부착되어 있으며, 보호테이프의 하단 일부가 젤리-롤 내측에 위치하도록 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호테이프는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프랄레이트 또는 폴리이미드 소재의 기재 필름의 일면에 접착층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보호테이프는 전극 탭의 전면 상에 부착되는 부위와 후면 상에 부착되는 부위가 전극 탭의 측 단부로부터 더 연장되어 있고, 이러한 연장부위(잉여부위)가 상호 부착되어 있는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 잉여부위는 보호테이프의 전체 길이를 기준으로 10 내지 90%인 것을 특징으로 하는 젤리-롤.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 잉여부위는 보호테이프의 전체 길이를 기준으로 15 내지 35%인 것을 특징으로 하는 젤리-롤.
  6. 제 1 항에 있어서, 젤리-롤 상에 위치하는 상기 보호테이프의 길이는 전체 높이를 기준으로 10 내지 90%인 것을 특징으로 하는 젤리-롤.
  7. 제 7 항에 있어서, 상기 길이는 음극 탭의 경우 60 내지 80%이고, 양극 탭의 경우 20 내지 40%인 것을 특징으로 하는 젤리-롤.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 따른 젤리-롤을 포함하고 있는 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 젤리-롤은 각형의 전지케이스에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
KR1020050115185A 2005-11-30 2005-11-30 개선된 구조의 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지 KR101095343B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050115185A KR101095343B1 (ko) 2005-11-30 2005-11-30 개선된 구조의 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050115185A KR101095343B1 (ko) 2005-11-30 2005-11-30 개선된 구조의 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070056493A true KR20070056493A (ko) 2007-06-04
KR101095343B1 KR101095343B1 (ko) 2011-12-16

Family

ID=38354242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050115185A KR101095343B1 (ko) 2005-11-30 2005-11-30 개선된 구조의 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101095343B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7858240B2 (en) * 2006-03-28 2010-12-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and pouch type lithium rechargeable battery having the same
KR20150020888A (ko) * 2013-08-19 2015-02-27 주식회사 엘지화학 안전성이 개선된 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20180008039A (ko) * 2016-07-15 2018-01-24 주식회사 엘지화학 전극 조립체
KR20180008037A (ko) * 2016-07-15 2018-01-24 주식회사 엘지화학 전극 조립체
CN111542959A (zh) * 2018-01-11 2020-08-14 三星电子株式会社 电池和具有该电池的电子装置
WO2021085917A1 (ko) * 2019-10-28 2021-05-06 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2024025272A1 (ko) * 2022-07-27 2024-02-01 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 제조방법, 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102384021B1 (ko) 2015-09-24 2022-04-07 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100509606B1 (ko) 2003-02-19 2005-08-22 삼성에스디아이 주식회사 젤리-롤형의 전지부와, 이의 와인딩 방법 및 이를이용하여 제조된 리튬 이차 전지

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7858240B2 (en) * 2006-03-28 2010-12-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and pouch type lithium rechargeable battery having the same
KR20150020888A (ko) * 2013-08-19 2015-02-27 주식회사 엘지화학 안전성이 개선된 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20180008039A (ko) * 2016-07-15 2018-01-24 주식회사 엘지화학 전극 조립체
KR20180008037A (ko) * 2016-07-15 2018-01-24 주식회사 엘지화학 전극 조립체
CN111542959A (zh) * 2018-01-11 2020-08-14 三星电子株式会社 电池和具有该电池的电子装置
WO2021085917A1 (ko) * 2019-10-28 2021-05-06 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2024025272A1 (ko) * 2022-07-27 2024-02-01 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 제조방법, 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR101095343B1 (ko) 2011-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11437683B2 (en) Battery cell of venting structure using taping
US8628876B2 (en) Electrode assembly and lithium secondary battery with same
KR100496305B1 (ko) 파우치형 리튬 이차 전지와 이의 제조 방법
TWI332278B (en) Secondary battery with advanced safety
CN102210053B (zh) 堆叠的蓄电池
US7618737B2 (en) Lithium secondary battery and method for manufacturing the same
USRE42696E1 (en) Electrode assembly and lithium ion secondary battery using the same
US9077027B2 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
KR100824898B1 (ko) 팩 전지
KR101095343B1 (ko) 개선된 구조의 젤리-롤 및 이를 포함하는 이차전지
EP2587566B1 (en) Rechargeable battery with improved safety
JP2006093147A (ja) リチウム二次電池用複合材料テープおよびこれを用いたリチウム二次電池
US20060099501A1 (en) Secondary battery
KR100973314B1 (ko) 보호회로 조립체 및 이를 구비하는 배터리 팩
CN107851852B (zh) 蓄电装置
EP2337118A1 (en) Secondary battery
KR100515833B1 (ko) 젤리-롤형의 전극조립체와 이를 채용한 이차전지
KR100914108B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 구비하는 이차 전지
KR100934465B1 (ko) 보호테이프로 외면을 감싼 구조의 젤리-롤 및 이를포함하고 있는 이차전지
KR20070078853A (ko) 절연성 코팅의 전극 탭을 포함하고 있는 젤리-롤형이차전지
JP5427215B2 (ja) 二次電池
KR100995765B1 (ko) 전극탭-리드 결합부를 강화시킨 이차전지
KR101156331B1 (ko) 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 제조하는 방법 및 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지
KR101797694B1 (ko) 보호회로 모듈을 포함하는 전지팩
KR100857017B1 (ko) 개선된 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 원통형이차전지

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: 20150923

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191016

Year of fee payment: 9