KR20070071244A - 리튬 이차전지 - Google Patents

리튬 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20070071244A
KR20070071244A KR1020050134549A KR20050134549A KR20070071244A KR 20070071244 A KR20070071244 A KR 20070071244A KR 1020050134549 A KR1020050134549 A KR 1020050134549A KR 20050134549 A KR20050134549 A KR 20050134549A KR 20070071244 A KR20070071244 A KR 20070071244A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulating plate
secondary battery
electrode assembly
lithium secondary
pvdf
Prior art date
Application number
KR1020050134549A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100779001B1 (ko
Inventor
장석균
김중석
형유업
김용태
남상봉
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 KR1020050134549A priority Critical patent/KR100779001B1/ko
Priority to US11/646,491 priority patent/US8053101B2/en
Priority to CN2009100085333A priority patent/CN101483257B/zh
Priority to CN2006101563517A priority patent/CN1992422B/zh
Publication of KR20070071244A publication Critical patent/KR20070071244A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100779001B1 publication Critical patent/KR100779001B1/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
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • 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
    • H01M10/05—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
    • 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
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • 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
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426—Fluorocarbon polymers
    • 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
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • 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
    • 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)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상절연판은 다수의 홀을 구비하고, 하절연판은 전해액의 이동성을 높이기 위한 홈을 구비하여 전해액의 함침성을 향상시킨 리튬 이차전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지, 절연판, 함침성

Description

리튬 이차전지{Lithium rechargeable battery}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 리튬 이차전지의 사시도
도 2는 도 1의 A-A 단면도
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 상절연판의 평면도
도 3b는 도 3a의 B-B 단면도
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 하절연판의 평면도
도 4b는 도 4a의 C-C 단면도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 - 원통형 리튬 이차전지 200 - 전극 조립체
210 - 양극판 215 - 양극 탭
220 - 음극판 225 - 음극 탭
230 - 세퍼레이터 241 - 상절연판
242 - 홀 243 - 양극탭용 홀
244, 248 - 중공 245 - 하절연판
246 - 홈 300 - 캔
310 - 측면판 320 - 하면판
400 - 캡 조립체
본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상절연판은 다수의 홀을 구비하고, 하절연판은 전해액의 이동성을 높이기 위한 홈을 구비하여 전해액의 함침성을 향상시킨 리튬 이차전지에 관한 것이다.
최근에는 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 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 일정기간동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.
상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴 전지와 니켈-수소 전지 및 리튬 전지와 리튬 이온 전지 등의 리튬 이차전지 등이 있다.
특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 통상 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.
이러한 리튬 이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 상기 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형, 파우치형을 들 수 있다.
통상적으로 상기 원통형 리튬 이차전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 상기 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터가 대략 원통형으로 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 원통형 케이스와, 상기 원통형 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다.
이러한 원통형 리튬 이차전지는 하기와 같이 제조된다.
우선, 상기 양극 활물질이 코팅되며 양극 탭이 연결된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅되며 음극 탭이 연결된 음극 전극판 및 세퍼레이터를 적층한 후, 이를 대략 원통형으로 권취하여 전극 조립체를 제조한다. 그런 다음, 상기 대략 원통형의 전극 조립체를 상기 원통형 케이스에 수용하여 상기 전극 조립체가 이탈하지 않도록 한 후, 상기 원통형 케이스에 전해액을 주입한 후, 밀봉하여 원통형 리튬 이차전지를 완성한다.
한편, 상기 원통형 케이스에 전극 조립체를 삽입하기 전에 전극 조립체와 원통형 케이스와의 절연을 위해 하절연판을 삽입한다. 또한, 전극 조립체를 삽입한 후 밀봉하기 전에 전극 조립체와 캡 조립체와의 절연을 위해 상절연판을 삽입한다.
또한, 각형 리튬 이차전지의 경우에도 캡 조립체를 지지하고 터미널 플레이 트와 전극 조립체 사이의 절연을 위한 절연 케이스와, 각형 케이스와 전극 조립체 사이의 절연을 위한 하절연판이 삽입되어 있다.
이들 절연판은 통상 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)으로 제조되므로, 전해액에 친하지 않다. 따라서, 전해액이 전극 조립체에 충분히 함침되는데 장애 요소가 된다. 기존의 상절연판은 센터핀이 삽입되는 중공 주변에 홀이 형성되어 있으나 전해액이 상절연판 하부에 위치하는 전극 조립체로 흘러내려가기에 충분치 않다. 오히려, 중공 주변의 홀에 전해액이 맺혀서 홀을 막게 되는 현상도 발생한다.또한, 하절연판은 전극 조립체와 밀착되어 케이스 하부로 유입된 전해액이 전극 조립체로 함침되는 데 장애로 작용한다.
더구나, 전지의 고용량화에 따라 전극 조립체도 점점 고밀도화되어 전극 조립체의 외경이 커지게 된다. 전극 조립체의 외경이 커지게 되면 원통형 케이스와 전극 조립체와의 공간이 줄어 들어, 전해액이 함침하기에 더욱 어려운 구조가 된다. 따라서, 상절연판과 하절연판의 구조가 전해액이 함침하기에 용이하도록 형성할 필요성이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 리튬 이차전지의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 리튬 이차전지의 상절연판 또는 절연케이스와, 하절연판을 전해액이 함침하기에 용이한 구조로 형성함으로써 고밀도의 전극 조립체의 경우에도 전해액의 함침성이 향상된 리튬 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면의 리튬 이차전지는, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체의 하부와 케이스 사이에 위치하는 하절연판, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 하절연판의 적어도 일측 면에는 바둑판 형상의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 하절연판의 재질은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있다. 이 경우, 상기 하절연판은 압축 부직포의 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 하절연판은 표면이 폴리비닐디플루라이드(PVdF)로 코팅될 수도 있다. 상기 폴리비닐디플루라이드(PVdF)는 PVdF 761, PVdF 2801, 상기 PVdF 761과 상기 PVdF 2801의 혼합물 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면의 리튬 이차전지는, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 원통형 케이스, 상기 전극 조립체와 상기 원통형 케이스 사이에 위치하는 하절연판, 상기 원통형 케이스를 밀봉하는 캡 조립체, 상기 전극 조립체와 상기 캡 조립체 사이에 위치하는 상절연판을 포함하여 이루어지는 원통형 리튬 이차전지에 있어서, 상기 상절연판에는 다수의 홀이 형성되고, 상기 하절연판의 적어도 일측 면에는 바둑판 형상의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 상절연판의 홀은 메시(mesh) 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 상절연판과 상기 하절연판의 재질은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있다. 이 경우, 상기 상절연판과 상기 하절연판은 표면이 폴리비닐디플루라이드(PVdF)로 코팅될 수도 있다. 이 때, 상기 폴리비닐디플루라이드 (PVdF)는 PVdF 761, PVdF 2801, 상기 PVdF 761과 상기PVdF 2801의 혼합물 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 상절연판과 상기 하절연판은 압축 부직포의 형태로 형성될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 리튬 이차전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 단면도이다. 다만, 여기서는 편의상 원통형 리튬 이차전지로 설명을 전개하였으나, 각형 리튬 이차전지의 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
원통형 리튬 이차전지(100)는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 전극조립체(200)와, 상기 전극조립체(200)와 전해액을 수용하는 원통형 캔(300)과, 상기 원통형 캔(300) 상부에 조립되어 상기 원통형 캔(300)을 밀봉하며 상기 전극조립체(200)에서 발생되는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡조립체(400)를 포함하여 형성된다.
상기 전극조립체(200)는, 도 2를 참조하면, 양극집전체의 표면에 양극활물질층이 코팅된 양극판(210)과 음극집전체의 표면에 음극활물질층이 코팅된 음극판(220)과 상기 양극판(210) 및 음극판(220) 사이에 위치하여 상기 양극판(210)과 음극판(220)을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터(230)가 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성된다.
상기 양극판(210)은, 도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극집전체와, 그 양면에 코팅된 양극활물질층을 포함하고 있다. 상기 양극판(210)의 양 말단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극집전체 영역, 즉, 양극무지부가 형성된다. 상기 양극무지부의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 전극조립체(200)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극 탭(215)이 접합되어 있다.
또한, 상기 음극판(220)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극집전체와, 그 양면에 코팅된 음극활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극판(220)의 양 말단은 음극활물질층이 형성되지 않은 음극집전체 영역, 즉 음극무지부가 형성된다. 상기 음극무지부의 일단에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며, 전극조립체(200)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극 탭(225)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극조립체(200)의 상부 및 하부에는 각각 캡조립체(400) 또는 원통형 캔(300)과의 접촉을 방지하기 위한 절연판(241, 245)이 더 포함되어 형성될 수 있다.
도 3a는 메시형의 홀이 다수개 형성되어 있는 상절연판의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 B-B 단면도이다.
상절연판(241)은, 도 2 및 도 3a를 참조하면, 상기 캡 조립체(400), 특히 안전 밴트(410)와 상기 전극 조립체(200)의 상부 사이에 위치한다. 상기 상절연판(241)은 전극 탭, 예를 들면 양극 탭(215)과 전기적으로 접속된 안전 밴트(410)를 포함하는 캡 조립체(400)와 전극 조립체(200) 사이에 발생할 수 있는 단락을 방지 한다. 상기 상절연판(241)에는, 도 3a를 참조하면, 주입된 전해액이 침강하는 통로가 되는 전해액용 홀(242)과, 전극 탭, 예를 들면 양극 탭(215)이 빠져나오는 통로가 되는 양극탭용 홀(243)과, 센터 핀의 일측 단부와 접하는 중공(244)이 형성되어 있다.
상기 전해액용 홀(242)은 메시(mesh) 형태로 형성된다. 따라서, 상기 상절연판(241)에는 무수히 많은 전해액용 홀(242)이 형성되어 있으며, 전해액이 주입되면 상기 전해액용 홀(242)을 통해서 전지 내부로 전해액이 침강하게 된다. 각 전해액용 홀(242)의 크기는 상기 전극 조립체(200)의 상부와 상기 안전 밴트(410) 사이의 단락을 방지할 수 있는 한도내라면 제한이 없다. 또한, 상기 전해액용 홀(242)의 개수는 각 전해액용 홀(242)의 크기와 반비례 관계에 있다. 즉, 각 전해액용 홀(242)의 크기가 커지면 전해액용 홀(242)의 개수는 적어진다.
상기 상절연판(241)의 재료로는 기존의 난용제성 재료와 친용제성 재료를 모두 사용할 수 있다. 난용제성 재료로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI) 등 폴리올레핀계 수지가 있다.
폴리에틸렌은 밀도가 작고, 분자 배열이 충분하지 않아 잘 늘어나며, 인장강도는 작지만 내충격성은 크다. 따라서, 가공이 용이하다는 장점이 있다. 또한, CH2만으로 구성되기 때문에 전기절연성이 우수하며, 구조식에서 나타나듯이 탄소(C)의 사슬을 중심으로 하여 대칭성이기 때문에 고주파 절연재료로도 우수하다.
폴리프로필렌은 아이소택틱(isotactic) 구조를 가지며, 구조식과 같이 메틸기가 같은 방향으로 정연하게 배열되어 있다. 성형전 결정도(結晶度)는 크지만 성 형한 후에는 저하된다. 폴리프로필렌과 폴리이미드의 전기적 특성은 폴리에틸렌과 유사하다.
이들 폴리에틸렌 등은 비수성 전해액과의 표면에너지(surface energy)차가 커서 전해액 분자들과의 결합이 용이치 않으므로, 전해액과의 친화력이 좋지 않은 난용제성 물질이다.
친용제성 재료로는 폴리비닐디플루라이드(이하, PVdF라 한다)와 같은 고분자 물질이나, 에스테르기 또는 카르복시기 등의 기능성 원자단을 포함하고 있는 고분자 화합물 등이 있다. 이들 친용제성 재료들은 전해액에 대한 젖음성과 퍼짐성이 좋아 전해액과의 친화력이 우수하다. 따라서, 상기 상절연판(241)의 재질로 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 사용한다면, 전해액의 함침성을 더욱 향상시키기 위해 상기 상절연판(241)의 표면을 PVdF 등으로 코팅하는 것이 좋다. 전해액의 함침성에 관한 실험 결과, PVdF 중에서 특히 비수성 전해액에 대한 퍼짐성과 젖음성이 좋은 것은 PVdF 761과 PVdF 2801인 것으로 나타났다. 따라서, 절연판의 코팅 재질로서의 PVdF로는 상기 PVdF 761, 상기 PVdF 2801, 상기 PVdF 761과 상기 PVdF 2801의 혼합물 중 어느 하나로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 표면 개질을 위한 코팅은 1㎛이내의 두께에서도 충분한 효과를 발휘하며, 거의 단일층(monolayer) 정도만으로도 충분한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 상절연판의 재질을 폴리에틸렌 등으로 하는 경우 전해액에 대한 친화력이 좋지 않은 점을 보완하기 위해 압축 부직포 형태로 가공하여 사용할 수 있다. 부직포는 섬유를 직포공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정(不定) 방향으로 배열하고 합성수지 접착제 등으로 결합하여 펠트(felt) 모양으로 만든 것으로, 기저귀, 물수건 등에 사용할 정도로 액체를 잘 흡수하는 성질이 있다. 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)같은 기존의 재질을 그대로 사용하면서 압축 부직포로 가공함으로써, 전해액에 대한 흡수력을 높여 상절연판에 함유된 전해액이 전극 조립체 내부로 함침되도록 한다.
도 4a는 바둑판 형상의 홈이 형성되어 있는 하절연판의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 C-C 단면도이다.
하절연판(245)은, 도 2 및 도 4a를 참조하면, 상기 캔의 하면판(320)과 상기 전극 조립체(200)의 하부 사이에 위치한다. 상기 하절연판(245)은 전극 탭, 예를 들면 음극 탭(225)과 전기적으로 접속된 하면판(320)을 포함하는 캔(300)과 전극 조립체(200) 사이에 발생할 수 있는 단락을 방지한다. 상기 하절연판(245)에는, 도 4a를 참조하면, 센터 핀의 일측 단부와 접하는 중공(248)이 형성되어 있다.
상기 하절연판(245)에는 바둑판 형상의 홈(246)이 형성되어 있다. 상기 홈(246)은 하절연판(245)의 양 면 중에서 전극 조립체(200)의 하부와 접하는 면에만 형성될 수도 있고, 도 4b와 같이, 하절연판(245)의 양 면 모두에 형성될 수도 있다. 상기 바둑판 형상의 홈(246)들은 서로 교차하는 부분이 연통되어 있어, 상기 홈(246) 중 어느 한쪽에만 전해액이 흘러들어와도 하절연판(245)에 형성된 홈(246) 전체로 전해액이 이동할 수 있게 된다.
상기 하절연판(245)은 전극 조립체(200)의 하부 및 캔의 하면판(320)과 밀착된다. 또한, 상기 하절연판(245)의 재질은 통상적으로 전해액과 친하지 않은 폴리 에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)이다. 따라서, 하절연판의 표면이 평평한 경우에는 캔의 내부로 침강한 전해액이 캔의 하면판과 하절연판 사이 및 전극 조립체의 하부와 하절연판 사이로는 거의 흘러들어갈 수 없게 된다. 그 결과, 전극 조립체 내로의 전해액 함침 정도가 떨어지게 된다.
그러나, 하절연판의 표면에 홈을 형성하면 홈의 내부로 전해액이 흘러들어가서 전해액이 전극 조립체의 하부와 직접 접촉하게 되므로, 전극 조립체 내부로 전해액이 함침하기에 유리하다.
상술한 상절연판(241)의 경우와 마찬가지로, 하절연판(245)의 경우에도 기존의 난용제성 재료와 친용제성 재료를 모두 사용할 수 있다. 이 때, 하절연판(245)의 재질로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 난용제성 재료를 사용하는 경우에는, 전해액의 함침성을 더욱 향상시키기 위해 상기 상절연판(241)의 표면을 PVdF 등으로 코팅하는 것이 좋다. 이와 같이, 절연판의 표면을 전해액과 친한 고분자 물질로 코팅하면 절연판의 표면이 전해액에 배타적이지 않게 되므로, 전해액의 침강 속도 및 전해액의 함침 속도를 높일 수 있다. 이와 같은 표면 개질을 위한 코팅은 1㎛이내의 두께에서도 충분한 효과를 발휘하며, 거의 단일층(monolayer) 정도만으로도 충분한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 하절연판(245)의 재질을 폴리에틸렌 등으로 하는 경우, 상술한 상절연판(241)의 경우와 마찬가지로 전해액에 대한 친화력이 좋지 않은 점을 보완하기 위해 압축 부직포 형태로 가공하여 사용할 수도 있다.
상기 원통형 캔(300)은, 도 2를 참조하면, 상기 원통형 전극 조립체(200)가 수용될 수 있는 소정 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통형 측면판(310)과 상기 원통형 측면판(310)의 하부를 밀폐하는 하면판(320)을 포함하여 형성되면, 상기 원통형 측면판(310)의 상부는 상기 전극 조립체(200)를 삽입하기 위하여 개구되어 있다. 상기 원통형 캔(300)의 하면판(320) 중앙에 상기 전극 조립체(200)의 음극 탭(225)이 접합됨으로써, 상기 원통형 캔(300) 자체는 음극 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 원통형 캔(300)은 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 더불어 상기 원통형 캔(300)은 상부의 개구에 결합되는 상기 캡 조립체(400)의 상부를 압박하도록 상단에서 내부로 휘어진 크림핑(crimping) 부(330)가 형성된다. 또한, 상기 원통형 캔(300)은 상기 크림핑 부(330)로부터 하방으로 상기 캡 조립체(400)의 두께에 대응되는 거리만큼 이격된 위치에 상기 캡 조립체(400)의 하부를 압박하도록 안쪽으로 움푹 파인 비딩(beading) 부(340)가 더 형성되어 있다.
상기 캡 조립체(400)는, 도 2를 참조하면, 안전 밴트(410)와 전류차단수단(420)과 이차보호소자(480) 및 캡 업(490)을 포함하여 형성된다. 상기 안전 밴트(410)는 판상으로 중앙에 하부로 돌출되는 돌출부가 형성되어 상기 캡 조립체(400)의 하부에 위치하며, 이차전지의 내부에서 발생한 압력에 의하여 돌출부가 상부 방향으로 변형하게 된다. 상기 안전밴트(410)의 하면 소정 위치에는 전극 조립체(200)의 양극판(210) 및 음극판(220) 중에서 한 전극판 예를 들어, 양극판(210)에서 인출한 양극 탭(215)이 용접되어 상기 안전 밴트(410)와 전극 조립체(200)의 양극판(210)이 전기적으로 연결된다. 여기서 양극판(210) 및 음극판(220) 중 나머지 전극판, 예를 들어 음극은 탭 혹은 직접 접촉 방식에 의해 캔(300)과 전기적으로 연결된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지에 의하면, 기하학적 구조상 전지의 상하부 거의 전면을 막고 있는 형상을 하고 있는 상절연판과 하절연판에 전해액의 침강 및 함침 속도를 높일 수 있는 구조를 형성함으로써, 전지 내부에서의 전해액 유동성이 높아져 고른 함침과 함께 전해액의 함침 속도를 향상시킬 수 있으며, 전해액의 함침성이 향상됨에 따라 전체 공정시간 중에서 많은 부분을 차지하는 함침 공정시간을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스, 상기 전극 조립체의 하부와 케이스 사이에 위치하는 하절연판, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서,
    상기 하절연판의 적어도 일측 면에는 바둑판 형상의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하절연판의 재질은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하절연판은 압축 부직포인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 하절연판은 표면이 폴리비닐디플루라이드(PVdF)로 코팅된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 폴리비닐디플루라이드(PVdF)는 PVdF 761, PVdF 2801, 상기 PVdF 761과 상기 PVdF 2801의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  6. 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 원통형 케이스, 상기 전극 조립체와 상기 원통형 케이스 사이에 위치하는 하절연판, 상기 원통형 케이스를 밀봉하는 캡 조립체, 상기 전극 조립체와 상기 캡 조립체 사이에 위치하는 상절연판을 포함하여 이루어지는 원통형 리튬 이차전지에 있어서,
    상기 상절연판에는 다수의 홀이 형성되고, 상기 하절연판의 적어도 일측 면에는 바둑판 형상의 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 상절연판의 홀은 메시(mesh) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 상절연판과 상기 하절연판의 재질은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 상절연판과 상기 하절연판은 표면이 폴리비닐디플루라이드(PVdF)로 코팅된 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 폴리비닐디플루라이드(PVdF)는 PVdF 761, PVdF 2801, 상기 PVdF 761과 상기PVdF 2801의 혼합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 상절연판과 상기 하절연판은 압축 부직포인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
KR1020050134549A 2005-12-29 2005-12-29 리튬 이차전지 KR100779001B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050134549A KR100779001B1 (ko) 2005-12-29 2005-12-29 리튬 이차전지
US11/646,491 US8053101B2 (en) 2005-12-29 2006-12-28 Lithium ion rechargeable battery
CN2009100085333A CN101483257B (zh) 2005-12-29 2006-12-29 锂离子可再充电电池
CN2006101563517A CN1992422B (zh) 2005-12-29 2006-12-29 锂离子可再充电电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050134549A KR100779001B1 (ko) 2005-12-29 2005-12-29 리튬 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070071244A true KR20070071244A (ko) 2007-07-04
KR100779001B1 KR100779001B1 (ko) 2007-11-22

Family

ID=38506406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050134549A KR100779001B1 (ko) 2005-12-29 2005-12-29 리튬 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100779001B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100888286B1 (ko) * 2006-07-24 2009-03-10 주식회사 엘지화학 흡열성 물질을 포함하고 있는 하부 절연체가 장착된이차전지
WO2013002496A3 (ko) * 2011-06-30 2013-04-04 주식회사 엘지화학 절연부재가 장착된 이차전지
WO2013048045A1 (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 주식회사 엘지화학 우수한 제조 공정성과 안전성의 이차전지
WO2013048042A1 (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 주식회사 엘지화학 우수한 제조 공정성과 안전성의 이차전지
KR101274564B1 (ko) * 2011-06-30 2013-06-13 주식회사 엘지화학 미세 기공들이 형성된 절연부재를 포함하는 이차전지
US10840498B2 (en) 2015-10-02 2020-11-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101885907B1 (ko) * 2011-09-26 2018-09-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102535006B1 (ko) 2018-09-04 2023-05-22 주식회사 엘지에너지솔루션 홈이 형성된 케이스를 포함하는 원통형 이차전지

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4055219B2 (ja) 1997-04-08 2008-03-05 松下電器産業株式会社 非水電解液二次電池
JPH10308204A (ja) 1997-05-08 1998-11-17 Mitsubishi Cable Ind Ltd 非水有機電解液電池用の電気絶縁板
JP2001210384A (ja) 2000-01-26 2001-08-03 Sony Corp 非水電解液二次電池
KR20190000990A (ko) * 2017-06-26 2019-01-04 정재하 운전석 수동식 음료거치대

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100888286B1 (ko) * 2006-07-24 2009-03-10 주식회사 엘지화학 흡열성 물질을 포함하고 있는 하부 절연체가 장착된이차전지
WO2013002496A3 (ko) * 2011-06-30 2013-04-04 주식회사 엘지화학 절연부재가 장착된 이차전지
TWI631748B (zh) * 2011-06-30 2018-08-01 Ｌｇ化學股份有限公司 具高產率及高安全性之二次電池
US9299967B2 (en) 2011-06-30 2016-03-29 Lg Chem, Ltd. Secondary battery comprising insulator
KR101274564B1 (ko) * 2011-06-30 2013-06-13 주식회사 엘지화학 미세 기공들이 형성된 절연부재를 포함하는 이차전지
EP2738859A4 (en) * 2011-09-27 2014-06-11 Lg Chemical Ltd SECONDARY BATTERY HAVING IMPROVED STABILITY AND MANUFACTURING METHOD
CN103765654A (zh) * 2011-09-27 2014-04-30 株式会社Lg化学 具有优异的生产率和安全性的二次电池
EP2738859A1 (en) * 2011-09-27 2014-06-04 LG Chem, Ltd. Secondary battery having a superior manufacturing process and stability
KR101275775B1 (ko) * 2011-09-27 2013-06-17 주식회사 엘지화학 우수한 제조 공정성과 안전성의 이차전지
JP2014527705A (ja) * 2011-09-27 2014-10-16 エルジー・ケム・リミテッド 優れた製造工程性及び安全性の二次電池
TWI459614B (zh) * 2011-09-27 2014-11-01 Lg Chemical Ltd 具優異產能及安全性之二次電池
US9236630B2 (en) 2011-09-27 2016-01-12 Lg Chem, Ltd. Secondary battery comprising insulator and reinforcing filler
US9276286B2 (en) 2011-09-27 2016-03-01 Lg Chem, Ltd. Secondary battery with excellent productivity and safety
WO2013048042A1 (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 주식회사 엘지화학 우수한 제조 공정성과 안전성의 이차전지
WO2013048045A1 (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 주식회사 엘지화학 우수한 제조 공정성과 안전성의 이차전지
US10840498B2 (en) 2015-10-02 2020-11-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR100779001B1 (ko) 2007-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100686838B1 (ko) 리튬 이차전지
JP4963609B2 (ja) 二次電池
KR100779001B1 (ko) 리튬 이차전지
US8053101B2 (en) Lithium ion rechargeable battery
US7842414B2 (en) Lithium secondary battery
CN101312244B (zh) 电极组件及使用该电极组件的二次电池
US8911898B2 (en) Rechargeable battery including a rotation restricting portion
KR100859637B1 (ko) 리튬 이차전지
KR20170042834A (ko) 나노다공성 세퍼레이터 상의 전극 직접 코팅을 이용한 배터리
US7964306B2 (en) Lithium rechargeable battery having electrode pin
KR100778980B1 (ko) 리튬 이차전지
KR100719730B1 (ko) 원통형 리튬 이차전지
KR100749650B1 (ko) 리튬 이차전지
KR100646520B1 (ko) 이차 전지 및 그 조립방법
KR100778998B1 (ko) 리튬 이차전지
JP2014503957A (ja) 改善された製造プロセス効率および安全性を有する二次電池
KR100719729B1 (ko) 리튬 이차전지
KR102297666B1 (ko) 이차전지 및 이의 제조방법
KR101174919B1 (ko) 리튬 이차전지
KR101471672B1 (ko) 이차전지용 파우치 및 파우치형 이차전지
KR100624936B1 (ko) 이차 전지
KR100601528B1 (ko) 이차 전지
KR20150045181A (ko) 전해액 함침성이 향상된 이차전지 및 이에 적용되는 전극 조립체용 절연 커버
KR20060027262A (ko) 캡 조립체의 조립방법.

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
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121022

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131024

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141023

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151020

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161028

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171019

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181025

Year of fee payment: 12