KR20080022669A - 고출력 특성을 가진 이차전지 - Google Patents

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KR20080022669A
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박영선
오병훈
박필규
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Abstract

본 발명은 일측에 개구를 가지며, 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액을 수납하는 전지캔; 및 상기 전지캔의 개구를 밀봉하는 전지캡 조립체를 포함하는 이차전지로서,
상기 전지캡 조립체는 캡; 상기 캡의 하단에 설치되는 전류 방해 장치(CID); 상기 캡과 전류 방해 장치(CID)가 상기 전지캔과 단절되도록 개재된 가스킷; 및 상기 양극 또는 음극에서 인출되어 상기 전류 방해 장치(CID)에 연결된 탭을 포함하며, 상기 캡과 상기 전류 방해 장치(CID)는 용접 접합 또는 면 접촉된 것이 특징인 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이차전지는 전지캡 조립체를 구성하는 캡과 전류 방해 장치(CID)가 용접 접합 또는 면 접촉의 방법으로 직접적으로 연결됨으로써 상기 캡과 전류 방해 장치(CID) 사이의 접촉저항이 감소되어 도전성이 향상될 수 있고, 이에 의해 대전류 흐름에 의한 고출력 특성이 향상될 수 있다.
이차전지, 전지캡 조립체, 전지캔, 전류 방해 장치(CID)

Description

고출력 특성을 가진 이차전지 {SECONDARY BATTERY HAVING HIGH POWER PROPERTIES}
도 1은 종래의 원통형 이차전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 전지캡 조립체를 구성하는 캡 및 전류 방해 장치(CID)가 직접적으로 연결된 이차전지의 일예를 도시한 단면도이다.
도 3은 실시예 및 비교예에서 제조된 이차전지의 전압에 따른 저항을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 캡 15: 압력 온도 계수 장치(PTC)
20: 전류 방해 장치(CID) 30: 가스킷
40: 탭 50: 전지캔
60: 전극조립체
본 발명은 전지캡 조립체를 구성하는 캡과 전류 방해 장치(CID, current interrupt device)가 용접 접합 또는 면 접촉의 방법으로 직접적으로 연결된 이차 전지에 관한 것이다.
근래 전기제품의 경량화, 소형화에 따라 높은 에너지밀도를 갖는 전력원의 요구가 증대되었고, 이러한 추세와 더불어 환경오염에 대한 관심이 증가하면서 전기 자동차(Electric Vehicle) 및 하이브리드(Hydrid) 전기 자동차의 개발이 크게 요구되어왔다. 이러한 요구에 따라, 고에너지 밀도를 갖는 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
이때 사용되는 전력원으로 리튬 이차전지는 높은 에너지와 파워를 갖는 에너지 저장 장치로서 다른 전지에 비해 용량이나 작동 전압이 높다는 우수한 장점을 가지고 있다.
일반적으로 종래 원통형 전지의 경우, 도 1에 도시한 것과 같이 과충전시 전지의 안전성을 위하여 카본과 폴리올레핀의 복합물로 이루어진 압력 온도 계수 장치(PTC)(15)를 전지의 캡(cap)(10)과 전류 방해 장치(CID)(20) 사이에 배치시킨다. 그러나, 이 경우에 상기 압력 온도 계수 장치(PTC)는 캡 및 전류 방해 장치(CID)와 물리적 접촉(mechanical contact), 구체적으로 점 접촉을 하고 있으므로, 이들 사이에 접촉 저항이 크게 발생하여 전지 내부의 전류의 흐름을 방해하고 출력 특성을 감소시킬 수 있는 문제점이 있다는 것을 본 발명자들은 발견하였다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전류 방해 장치(CID)와 캡을 용접 접합 또는 면 접촉의 방법으로 직접적으로 연결시킴으로써 캡과 전류 방해 장치(CID) 사이의 접촉저항을 감소시키고 고출력 특성을 향상시킬 수 있는 이차전지 를 제공하고자 한다.
본 발명은 일측에 개구를 가지며, 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액을 수납하는 전지캔; 및 상기 전지캔의 개구를 밀봉하는 전지캡 조립체를 포함하는 이차전지로서,
상기 전지캡 조립체는 캡; 상기 캡의 하단에 설치되는 전류 방해 장치(CID); 상기 캡과 전류 방해 장치(CID)가 상기 전지캔과 단절되도록 개재된 가스킷; 및 상기 양극 또는 음극에서 인출되어 상기 전류 방해 장치(CID)에 연결된 탭을 포함하며,
상기 캡과 상기 전류 방해 장치(CID)는 용접 접합 또는 면 접촉된 것이 특징인 이차전지를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지의 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 이차전지는 전지캡 조립체를 구성하는 상기 캡과 전류 방해 장치(CID) 사이에 압력 온도 계수 장치(PTC)가 포함되지 않고, 상기 캡과 전류 방해 장치(CID)가 용접 접합 또는 면 접촉의 방법으로 직접적으로 연결됨으로써, 상기 캡과 전류 방해 장치(CID) 사이의 접촉 저항이 감소되어 도전성이 향상될 수 있고, 이에 의해 대전류 흐름에 의한 고출력 특성이 향상될 수 있는 것이 특징이다.
도 2는 본 발명에 따른 전지캔 및 상기 전지캔의 개구에 결합되는 전지캡 조립체를 구비한 이차전지의 일예를 나타내는 단면도이다.
전지캔은 일측에 개구를 가지며, 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액을 수납한다.
상기 양극, 음극 및 세퍼레이터는 젤리롤 형태의 전극조립체(60)를 이루어 전지캔(50)에 수납될 수 있다. 상기 전극조립체는 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 배치하여 이루어진 전극군을 권취하여 제조할 수 있으며, 이때 상기 전극군을 센터핀을 중심으로 권취하여 제조할 수도 있다.
상기 전지캔은 상기 양극 또는 음극에서 인출된 탭, 바람직하게는 음극에서 인출된 탭과 연결되어 전극의 단자가 된다.
전지캡 조립체는 상기 전지캔(50)의 개구에 결합되는 것으로서, 스틸(steel)과 같은 금속으로 이루어진 캡(10); 스틸(steel)과 같은 금속으로 이루어지고 상기 캡의 하단에 설치되는 전류 방해 장치(CID)(20); 상기 캡과 전류 방해 장치(CID)가 상기 전지캔과 전기적으로 단절되도록 개재된 가스킷(30); 및 상기 양극 또는 음극에서 인출되어 상기 전류 방해 장치(CID)에 연결된 탭(40)으로 이루어지며, 상기 캡과 상기 전류 방해 장치(CID)는 용접 접합 또는 면 접촉되어 있다.
상기 캡은 상기 전지캔과 연결된 전극과 반대 전극의 단자, 바람직하게는 양극에서 인출된 탭과 전기적으로 연결되어 전극의 단자가 된다.
또한, 상기 캡과 상기 전류 방해 장치(CID) 사이의 경계면에는 요철이 형성될 수 있다. 요철이 형성되면 상기 캡과 상기 전류 방해 장치(CID) 사이의 용접 접합 시에 용접 면적과 용접 강도를 증가시킬 수 있고, 상기 캡과 상기 전류 방해 장치(CID) 사이의 면 접촉 시에 접촉면이 증가될 수 있으며, 이에 의해 상기 캡과 전 류 방해 장치(CID) 사이의 접촉 저항의 감소 및 도전성 증가의 효과가 향상될 수 있다.
상기 요철은 표면이 융기 및 함몰된 것으로서, 요철의 모양은 특별히 제한되지 않으며, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성될 수 있다. 형성된 요철의 비제한적인 예로는 엠보싱, 스크랫치, 또는 에칭 형태 등이 있다.
상기 전지캔에 수납되는 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액은 이차전지에 있어서 통상적으로 사용하는 것이면 특별히 제한하지 않는다.
본 발명은 도면에 도시된 예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
본 발명에 따라 이차전지를 제조하였다. 구체적으로, 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액을 수납하는 전지캔을 준비하였다. 캡과 전류 방해 장치(CID)를 용접 접합하였고, 양극에서 인출된 탭을 CID에 연결시켰고, 음극에서 인출된 탭을 전지캔에 연결시켰다. 또한, 상기 캡과 CID의 가장자리에 가스킷을 개재하여, 도 2와 같은 이차전지를 제조하였다.
(비교예)
종래기술에 따라 이차전지를 제조하였다. 구체적으로, 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액을 수납하는 전지캔을 준비하였다. 캡과 전류 방해 장치(CID) 사이에 압력 온도 계수 장치(PTC)를 용접 없이 삽입하였고, 양극에서 인출된 탭을 CID에 연결시켰고, 음극에서 인출된 탭을 전지캔에 연결시켰다. 또한, 상기 캡, PTC, 및 CID의 가장자리에 가스킷을 개재하여, 도 1와 같은 이차전지를 제조하였다.
(전지의 저항 측정)
실시예 및 비교예에서 제조된 이차전지를 사용하여, 2.75V에서 3.8 또는 4.2V로 0.1V 단위로 전압을 상승 또는 하강시키는 방법으로 충전, 방전을 진행시키면서 임피던스 방법으로 저항을 측정하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
측정한 저항을 비교하였을 때, 실시예 (red)가 비교예 (blue)보다 저항이 낮은 것을 볼 수 있었는데, 이것은 캡과 CID가 용접되어 있거나 면 접촉하고 있을 때 도전성이 향상될 수 있고, 이에 의해 대전류 흐름에 의한 고출력 특성이 향상될 수 있다는 것을 입증하는 것이었다.
본 발명에 따른 이차전지는 전지캡 조립체를 구성하는 캡과 전류 방해 장치(CID)가 용접 접합 또는 면 접촉의 방법으로 직접적으로 연결됨으로써 상기 캡과 전류 방해 장치(CID)사이의 접촉저항이 감소되어 도전성이 향상될 수 있고, 이에 의해 대전류 흐름에 의한 고출력 특성이 향상될 수 있다.

Claims (3)

  1. 일측에 개구를 가지며, 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액을 수납하는 전지캔; 및 상기 전지캔의 개구를 밀봉하는 전지캡 조립체를 포함하는 이차전지로서,
    상기 전지캡 조립체는 캡; 상기 캡의 하단에 설치되는 전류 방해 장치(CID); 상기 캡과 전류 방해 장치(CID)가 상기 전지캔과 단절되도록 개재된 가스킷; 및 상기 양극 또는 음극에서 인출되어 상기 전류 방해 장치(CID)에 연결된 탭을 포함하며,
    상기 캡과 상기 전류 방해 장치(CID)는 용접 접합 또는 면 접촉된 것이 특징인 이차전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캡과 상기 전류 방해 장치(CID) 사이의 경계면에는 요철이 형성된 것이 특징인 이차전지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 요철은 엠보싱, 스크랫치, 또는 에칭 형태인 것이 특징인 이차전지.
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CN116632466A (zh) * 2023-07-21 2023-08-22 四川易纳能新能源科技有限公司 一种二次电池结构和二次电池

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