KR20090008071A - Secondary battery containing electrode assemblys in one battery case - Google Patents

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Abstract

A secondary battery is provided to prevent the generation of the dead space inside a battery, to facilitate an assembly process, to improve processability and to reduce the manufacturing costs. A secondary battery has at least two jelly-rolls(100,102) built in a battery case(200) in a form of one assembly. The jelly-rolls have a structure of being wound by interposing a separation film between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet and are mounted while being adjacent to a side direction, to parallelly position each central axis. The battery case has a structure corresponding to the outer shape of the jelly-roll assembly. Indentations(210,212) corresponding to the circumferential surface of the neighboring jelly-rolls are formed at one side of the battery case corresponding to the part where jelly-rolls are adjacent. The safety elements(300,302) guaranteeing the safety of battery are mounted on the indentation.

Description

하나의 전지케이스에 다수의 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지 {Secondary Battery Containing Electrode Assemblys in One Battery Case}Secondary battery containing multiple electrode assemblies in one battery case {Secondary Battery Containing Electrode Assemblys in One Battery Case}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극시트와 음극시트 사이에 분리막을 개재시켜 둥글게 권취한 구조로 이루어진 둘 또는 그 이상의 젤리-롤들이 하나의 조합체 형태로 전지케이스에 내장되어 있고, 상기 젤리-롤 조합체에서 각각의 중심축들이 서로 평행하게 위치하도록 젤리-롤들이 측면 방향으로 인접하여 장착되어 있으며, 상기 전지케이스는 전체적으로 젤리-롤 조합체의 외형에 대응하는 구조로 이루어져 있고, 상기 젤리-롤들이 인접하는 부위에 대응하는 전지케이스의 측면들 중 적어도 일 측면에는 상호 인접한 젤리-롤들의 외주면 형상에 대응하는 만입부가 형성되어 있으며, 상기 만입부에는 전지의 안전성을 보장하는 소자('안전소자')가 장착되어 있는 구조로 이루어진 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, two or more jelly-rolls having a structure wound roundly through a separator between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are embedded in a battery case in the form of a combination. In the jelly-roll assembly, the jelly-rolls are mounted adjacent to each other in the lateral direction such that their respective central axes are located parallel to each other, and the battery case has a structure corresponding to the appearance of the jelly-roll combination as a whole. At least one side of the battery case corresponding to the adjacent portion of the roll is formed with an indentation corresponding to the shape of the outer peripheral surface of the adjacent jelly-rolls, the indentation element to ensure the safety of the battery ('safety It relates to a secondary battery made of a structure that is mounted ').

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지의 적용 범위는 휴대폰, 노트북, 디지털 카메라 등의 디지털 기기뿐만 아니라, 열악한 환경에서 사용되는 전동 공구, 전동 스쿠터(e-bike), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등으로 확대되고 있다. 이에 따라 보다 높은 에너지 밀도를 갖는 이차전지에 대한 요구가 증가하고 있고, 특히, 고에너지 밀도와 높은 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다. As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as a source of energy is rapidly increasing, and the application range of such secondary batteries is used in harsh environments as well as digital devices such as mobile phones, laptops and digital cameras. It is expanding to electric tools, e-bikes, electric vehicles, and hybrid electric vehicles. Accordingly, the demand for a secondary battery having a higher energy density is increasing, and in particular, much research has been conducted on a lithium secondary battery having a high energy density and a high discharge voltage, and it has been commercialized and widely used.

이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. Secondary batteries are classified into roughly cylindrical cells, square cells, and pouch-type cells according to their external and internal structural characteristics, and are mainly jelly-roll type (wound type) according to the structure of the electrode assembly of the anode / separation membrane / cathode structure constituting the secondary battery. ) And stacked (stacked).

그 중에서 젤리-롤형 전극조립체(이하 '젤리-롤'로 약칭함)는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤은 주로 원통형 전지에 사용되며, 경우에 따라서는, 이를 판상형으로 압축하여 각형 또는 파우치형 전지에 적용하기도 한다. Among them, the jelly-roll type electrode assembly (hereinafter abbreviated as 'jelly-roll') is coated with an electrode active material or the like on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, and then cut into a band shape having a desired width and length. After the separation of the negative electrode and the positive electrode using a separator is manufactured spirally wound. Jelly-rolls are mainly used in cylindrical cells, and in some cases, they may be compressed into plate-shaped and applied to square or pouch cells.

이러한 원통형 전지는 하나의 전지케이스에 하나의 젤리-롤이 내장되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 이차전지가 다양한 디바이스의 에너지원으로 사용됨에 따라서 고출력 대용량의 필요성에 의하여 다수의 원통형 전지들을 전기적으로 연결하여 팩 케이스에 수납한 전지팩의 형태로도 사용되고 있다. The cylindrical battery has a structure in which one jelly-roll is embedded in one battery case. As the secondary battery is used as an energy source of various devices, the plurality of cylindrical batteries are electrically connected by the necessity of high output capacity. It is also used in the form of a battery pack housed in a pack case.

예를 들어, 일본 특허출원공개 제2004-247320호에는 각각의 원통형 전지를 특정한 형상의 고정 플레이트에 장착하고 횡방향으로 연결하고 이를 다시 접속링과 절연링을 사용하여 종방향으로 연결하여 전지팩을 제조하는 기술을 제시하고 있다. 그러나, 상기 출원에서 보는 바와 같이, 전지팩의 제조를 위해 다수의 원통형 전지들을 연결하는 작업은 원통형 전지의 구조적 특성으로 인해 많은 연결부재들을 필요로 하고 조립과정이 복잡하여, 전지팩의 제조비용이 크게 증가하는 단점을 가지고 있다. 더욱이, 원통형 전지들 사이에 많은 사공간(dead space)이 존재하므로, 콤팩트한 구조의 전지팩에 대한 최근을 수요를 고려할 때 여러 가지 문제점을 가지고 있다.For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-247320 discloses a battery pack by mounting each cylindrical battery on a fixed plate of a specific shape and connecting them laterally, and then connecting them in a longitudinal direction using a connection ring and an insulating ring. It presents the technique to manufacture. However, as shown in the above application, the operation of connecting a plurality of cylindrical batteries for manufacturing the battery pack requires a large number of connecting members due to the structural characteristics of the cylindrical battery and the assembly process is complicated, the manufacturing cost of the battery pack It has the disadvantage of greatly increasing. Moreover, since there are many dead spaces between the cylindrical batteries, there are various problems when considering the recent demand for battery packs having a compact structure.

이와 관련하여, 본 발명에서는 이후 자세히 설명하는 바와 같이, 하나의 전지케이스에 둘 또는 그 이상의 전극조립체들을 장착한 이차전지 구조를 제시하고 있다. In this regard, the present invention, as described in detail below, proposes a secondary battery structure in which two or more electrode assemblies are mounted in one battery case.

다수의 전극조립체들을 하나의 전지케이스에 장착하는 구조의 이차전지에 관한 기술은 각형 캔 또는 파우치형 전지 분야에서는 공지되어 있다. 예를 들어, 한국 특허출원공개 제2004-92533호에는 각형 캔에 두 개의 전극조립체들을 장착하는 기술이 개시되어 있고, 한국 특허출원공개 제2004-54201호에는 파우치형 케이스에 두 개의 전극조립체들을 장착하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 각형 또는 파우치형 전지와 같은 판상형 전지와는 달리 원통형 전지는 구조적 특성으로 인해 사공간이 발생하는 문제점이 존재하므로, 상기 선행기술들의 개념을 활용하기 어렵다. Description of the Related Art A secondary battery having a structure in which a plurality of electrode assemblies are mounted in one battery case is known in the square can or pouch type battery field. For example, Korean Patent Application Publication No. 2004-92533 discloses a technique for mounting two electrode assemblies in a square can, and Korean Patent Application Publication No. 2004-54201 mounts two electrode assemblies in a pouch type case. The technique which makes it is disclosed. However, unlike a plate-shaped battery such as a square or pouch-type battery, the cylindrical battery has a problem that dead space occurs due to its structural characteristics, it is difficult to use the concept of the prior art.

따라서, 조립 과정이 용이하면서, 보다 효율적인 구조의 이차전지를 제조할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology capable of manufacturing a secondary battery having a more efficient structure while easily assembling.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 출원의 발명자들은 이차전지에 대한 다양한 실험들과 심도 있는 연구를 거듭한 끝에, 전지케이스가 젤리-롤들의 외형에 대응하는 구조로 이루어지고, 젤리-롤들이 인접하는 부위의 전지케이스에 만입부를 형성하여 PCM 등을 설치할 경우, 전지 내부에 사공간이 발생하는 것을 방지하여 콤팩트한 구조의 이차전지를 제조할 수 있고, 조립 과정이 용이하며, 제조 비용을 크게 절감할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors of the present application, after repeated experiments and in-depth studies on the secondary battery, the battery case is made of a structure corresponding to the appearance of the jelly-rolls, it is inserted into the battery case of the region adjacent to the jelly-rolls When forming and installing PCM, it is possible to manufacture a secondary battery having a compact structure by preventing the dead space generated inside the battery, it is confirmed that the assembly process is easy, and the manufacturing cost can be greatly reduced. The invention has been completed.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는, 양극시트와 음극시트 사이에 분리막을 개재시켜 둥글게 권취한 구조로 이루어진 둘 또는 그 이상의 젤리-롤들이 하나의 조합체 형태로 전지케이스에 내장되어 있고, 상기 젤리-롤 조합체에서 각각의 중심축들이 서로 평행하게 위치하도록 젤리-롤들이 측면 방향으로 인접하여 장착되어 있으며, 상기 전지케이스는 전체적으로 젤리-롤 조합체의 외형에 대응하는 구조로 이루어져 있고, 상기 젤리-롤들이 인접하는 부위에 대응하는 전지케이스의 측면들 중 적어도 일 측면에는 상호 인접한 젤리-롤들의 외주면 형상에 대응하는 만입부가 형성되어 있으며, 상기 만입부에는 전지의 안전성을 보장하는 소자('안전소자')가 장착되어 있는 구조로 이루어져 있다.Accordingly, in the secondary battery according to the present invention, two or more jelly-rolls having a structure wound roundly through a separator between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are embedded in the battery case in the form of a combination, and the jelly- In the roll assembly, the jelly-rolls are mounted adjacent to each other in the lateral direction so that each of the central axes thereof are parallel to each other. At least one side of the side of the battery case corresponding to the adjacent portion is formed with an indentation corresponding to the shape of the outer peripheral surface of the adjacent jelly-roll, the indentation element ('safety element') to ensure the safety of the battery It consists of a structure that is mounted.

즉, 본 발명에 따른 이차전지는 전지 내부에 내장되어 있는 둘 또는 그 이상의 젤리-롤 조합체의 외형에 대응하는 구조로 전지케이스가 형성되어 있고, 젤리-롤 조합체에서 상호 인접한 젤리-롤의 해당 부위 형상에 대응하도록 전지케이스의 일부분이 만입된 부위에 안전소자가 장착되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 하나의 전지케이스를 사용하여 다수의 젤리-롤들을 포함하는 전지를 제조할 수 있고 젤리-롤들 사이에 사공간(dead space)이 효율적으로 활용함으로써, 전체적으로 제조 비용을 절감하고 콤팩트한 구조의 이차전지를 제조할 수 있다. That is, in the secondary battery according to the present invention, a battery case is formed in a structure corresponding to the outer shape of two or more jelly-roll combinations embedded in the battery, and the corresponding portions of the jelly-rolls adjacent to each other in the jelly-roll combination. Since the safety element is mounted on the part where the battery case is indented to correspond to the shape, it is possible to manufacture a battery including a plurality of jelly-rolls using one battery case, and between the jelly-rolls. By effectively utilizing dead space, the overall manufacturing cost can be reduced and a secondary battery having a compact structure can be manufactured.

상기 '젤리-롤 조합체'는 전지케이스에 내장되는 둘 또는 그 이상의 젤리-롤의 집합을 의미하는 바, 각각의 젤리-롤들은 전기적으로 연결되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이러한 전기적 연결은 전지케이스 내부에서 달성될 수도 있고 외부에서 달성될 수도 있지만, 젤리-롤들의 상호 직접적인 접촉에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 젤리-롤들은 소정의 간격으로 이격된 구조이거나, 또는 물리적으로 접촉된 상태이지만 별도의 절연부재(예를 들어, 분리막 등)에 의해 전기적으로 절연된 상태를 유지하는 구조로 이루어져 있다. The 'jelly-roll combination' refers to a collection of two or more jelly-rolls embedded in a battery case, and each jelly-roll has a structure in which it is electrically connected. This electrical connection may be achieved inside or outside the battery case, but is not achieved by direct contact of the jelly-rolls. Accordingly, the jelly-rolls may be spaced apart at predetermined intervals or may be in physical contact but remain electrically insulated by a separate insulating member (eg, a separator).

젤리-롤 조합체에서 젤리-롤들의 배열 형태는 각 젤리-롤의 중심축이 서로 평행하게 위치하도록 측면 방향으로 인접한 형태로서, 예를 들어, 도 1에서와 같은 배열 형태를 참조할 수 있다.The arrangement form of the jelly-rolls in the jelly-roll combination may be a form adjacent to each other in the lateral direction such that the center axes of the jelly-rolls are located parallel to each other, for example, reference may be made to the arrangement form as shown in FIG. 1.

상기 전지케이스는 이러한 젤리-롤 조합체를 내장함으로써 각각의 젤리-롤들이 전해액을 공유하며, 전체적으로 젤리-롤 조합체의 외형에 대응하는 구조로 이루 어져 있다. 예를 들어, 2 개의 젤리-롤들이 내장된 구조에서 전지케이스의 형상은 대략 젤리-롤 조합체의 외형에 대응하여 모서리가 둥근 구조를 이룰 수 있다. 각각의 젤리-롤들이 전해액을 공유하고 있으므로, 특정한 젤리-롤에서 이상 작동으로 인해 전해액의 고갈이 일어나더라도 다른 젤리-롤에 할당된 전해액으로 보충될 수 있으므로, 심각한 성능 저하가 초래되지는 않는다. The battery case is built by such a jelly-roll combination, each of the jelly-rolls share an electrolyte, and overall has a structure corresponding to the appearance of the jelly-roll combination. For example, in the structure in which the two jelly-rolls are embedded, the shape of the battery case may have a rounded corner structure corresponding to the outline of the jelly-roll combination. Since each jelly-roll shares an electrolyte, even if the electrolyte is depleted due to abnormal operation in one jelly-roll, it can be supplemented with the electrolyte assigned to the other jelly-roll, so that no serious performance degradation is caused.

전지케이스의 소재는 다양할 수 있으며, 바람직하게는 스테인리스 스필, 알루미늄 등의 금속으로 이루어질 수 있다. The material of the battery case may vary, and preferably, may be made of a metal such as stainless steel or aluminum.

상기 '젤리-롤들이 인접하는 부위'란, 각 젤리-롤의 중심축들을 연결하는 가상의 선에서 중간 부위에 대응하는 부위이며, 이러한 부위에서 젤리-롤 조합체에는 젤리-롤의 외형에 대응하여 사공간(dead space)이 만들어지게 된다. 본 발명에 따르면, 이러한 사공간에 대응하여 전지케이스의 적어도 일 측면은 만입부가 형성될 수 있도록, 젤리-롤의 외주면 형상에 따라 굴곡져 있는 구조로 이루어져 있다. The region where the jelly-rolls are adjacent is a portion corresponding to an intermediate portion in an imaginary line connecting the central axes of the jelly-rolls, and the jelly-roll combination corresponds to the appearance of the jelly-roll in the region. Dead space is created. According to the present invention, at least one side of the battery case corresponds to the dead space has a structure that is bent in accordance with the outer peripheral surface shape of the jelly-roll so that the indentation can be formed.

이러한 만입부에는, 앞서 설명한 바와 같이, 안전소자가 장착되게 되는 바, 상기 안전소자는 만입부의 형상에 대응하여 장착이 가능하고 전지의 안전성을 보장하는 소자라면 그것의 종류가 특별히 제한되지 않는다. As described above, as described above, the safety device is mounted, the safety device is not particularly limited as long as the safety device can be mounted corresponding to the shape of the indentation and ensures the safety of the battery.

하나의 바람직한 예에서, 상기 안전소자는 보호회로모듈(PCM)일 수 있다. 일반적으로, 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 과충전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 PCM이 젤리-롤 조합체와 전기적으로 연결된 상태로 상기 전지케이스 의 만입된 부위에 장착되어 있는 구조일 수 있다. In one preferred example, the safety element may be a protection circuit module (PCM). In general, the secondary battery has a variety of combustible materials are built in, there is a risk of overheating, explosion, etc. due to overcharge, overcurrent, other physical external shocks, etc., has a major disadvantage in safety. Therefore, the PCM, which can effectively control abnormal conditions such as overcharging, may be mounted on the indented portion of the battery case in an electrically connected state with the jelly-roll combination.

상기 PCM은 전류를 통제하는 스위칭 소자로서의 전계 효과 능동소자(FET; Field Effect Transistor)와, 전압 검출기, 저항 및 축전기 등의 수동소자로 구성되어 있으며, 전지의 과충전, 과방전, 과전류, 단락, 역전압 등을 차단하여, 전지의 폭발이나 과열 또는 누액 및 충방전 특성의 악화를 방지하고, 전기적 성능의 저하와 물리화학적 이상거동을 억제함으로써, 위험 요소를 제거하고 사용수명을 연장시킨다.The PCM is composed of a field effect transistor (FET) as a switching element to control the current, and passive elements such as a voltage detector, a resistor and a capacitor, and the battery overcharge, overdischarge, overcurrent, short circuit, reverse By cutting off the voltage and the like, the battery is prevented from being exploded, overheated, leaked, and deteriorated in charge and discharge characteristics, and the reduction of electrical performance and physical and chemical abnormalities are suppressed, thereby eliminating risk factors and extending the service life.

또 다른 예로서, 상기 안전소자는 액상 또는 기상의 안전성 물질을 포함하는 담지체일 수 있다. 일반적으로, 이차전지는 계속적인 충방전에 의해 부피가 증가하며, 특히 단락이 발생한 경우에 부피가 급격히 증가한다. 그러한 부피 증가는 주로 극성 용매가 전극의 표면에서 분해되면서 발생하는 가스의 압력에 의해 유발되며, 이러한 가스는 전지의 오작동으로 인한 발열 및 국부적 온도상승에 의해 연소되어 발화 및 폭발의 위험이 있다. 따라서, 전지의 비정상적인 작동 조건에서 상기 담지체로부터 배출되는 액상 또는 기상의 물질에 의해 전지의 안전성을 확보할 수 있다. 상기 물질은, 예를 들어, 불활성 가스, 소화제, 흡열물질 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. As another example, the safety device may be a carrier including a liquid or gaseous safety material. In general, secondary batteries increase in volume due to continuous charging and discharging, and in particular, when a short circuit occurs, the volume rapidly increases. Such volume increase is mainly caused by the pressure of the gas generated as the polar solvent decomposes at the surface of the electrode, and this gas is burned by the exothermic and local temperature rise due to the malfunction of the battery, and there is a risk of ignition and explosion. Therefore, it is possible to ensure the safety of the battery by the liquid or gaseous substances discharged from the carrier under abnormal operating conditions of the battery. Examples of the substance include, but are not limited to, inert gases, extinguishing agents, endothermic substances, and the like.

상기 안전성 물질을 포함하는 담지체는, 앞서의 설명과 같이, 전지케이스의 만입부 외면에 장착될 수도 있지만, 상기 젤리-롤 인접 부위에 대응하는 전지케이스에 만입부가 형성되어 있지 않은 경우, 상기 전지케이스와 인접 젤리-롤들 사이의 공간에 장착될 수도 있다. The carrier including the safety substance may be mounted on the outer surface of the indentation portion of the battery case as described above, but when the indentation portion is not formed in the battery case corresponding to the jelly-roll adjacent portion, the battery It may be mounted in a space between the case and adjacent jelly-rolls.

이 경우, 담지체로부터 발생한 안전성 물질, 예를 들어, 불활성 가스는 전지 내부에서 발생하는 가연성 가스가 발화/폭발을 일으킬 수 있는 농도에 도달하지 못하게 하거나, 전지가 발화 또는 폭발에 이르기 전에 내압의 증가에 의해 안전벤트를 작동시킴으로써, 발화/폭발로부터 안전성을 확보할 수 있다.In this case, a safety substance, such as an inert gas, generated from the carrier does not allow the flammable gas generated inside the battery to reach a concentration that can cause ignition / explosion, or increases the internal pressure before the battery reaches ignition or explosion. By operating the safety vent by means of, it is possible to ensure safety from ignition / explosion.

경우에 따라서는, 상기 담지체는 전지의 비정상적인 조건에서 파열될 수 있는 용기에 불활성 가스가 고압의 상태로 밀봉되어 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 전지 내압의 증가 또는 발열 등의 조건에서 불활성 가스 담지체가 파열되면서 담지체 내부의 불활성 가스를 배출하는 구조로 이루어질 수 있다.In some cases, the carrier may have a structure in which an inert gas is sealed in a high pressure state in a container capable of rupturing under abnormal conditions of the battery, and for example, under conditions such as an increase in battery pressure or heat generation. As the inert gas carrier ruptures, the inert gas carrier may be discharged.

본 발명에 따른 이차전지는 그 자체로서 소형 또는 중형 디바이스의 전원으로 사용될 수도 있고, 둘 이상의 조합에 의한 전지모듈로서 중대형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다. The secondary battery according to the present invention may be used as a power source of a small or medium-size device by itself, or may be used as a power source of a medium-large device as a battery module by a combination of two or more.

따라서, 본 발명의 상기 이차전지를 단위전지로서 포함하는 중대형 전지모듈을 제공한다. 중대형 전지모듈의 일반적인 구성과 그것의 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 설명은 본 명세서에서 생략한다.Accordingly, it provides a medium-large battery module including the secondary battery of the present invention as a unit cell. Since the general configuration of the medium-large battery module and its manufacturing method are known in the art, a description thereof will be omitted herein.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에서, 두 개의 젤리-롤들 이 하나의 전지케이스에 수납되는 과정이 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 선 A-A에 따른 수평 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically illustrates a process in which two jelly rolls are accommodated in one battery case in a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1. Is schematically illustrated.

이들 도면을 참조하면, 이차전지는 양극시트와 음극시트 사이에 분리막을 개재시켜 둥글게 권취한 구조로 이루어진 젤리-롤들(100, 102)이 젤리-롤 조합체를 구성하면서 하나의 전지케이스(200)에 수납되어 제조된다. Referring to these drawings, the secondary battery has a jelly-rolls 100 and 102 made of a round-wound structure with a separator interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet and constitute a jelly-roll combination in one battery case 200. It is stored and manufactured.

젤리-롤 조합체에서 각각의 젤리-롤들(100, 102)은 그것의 중심축들이 서로 평행하게 위치하도록 측면 방향으로 인접해 있다. Each jelly-roll 100, 102 in the jelly-roll combination is laterally adjacent such that its central axes are located parallel to each other.

전지케이스(200)는 전체적으로 젤리-롤 조합체의 외형에 대응하는 구조로 이루어져 있다. 또한, 젤리-롤들(100, 102)이 인접하는 부위(B)에 대응하는 전지케이스(200)의 측면들(202, 204)에는 상호 인접한 젤리-롤들(100, 102)의 외주면 형상에 대응하는 만입부(210, 212)가 형성되어 있다. 만입부(210, 212)의 형성으로 인해, 젤리-롤들(100, 102)은 직접적인 접촉을 방지할 수 있도록 소정의 간격으로 이격된다 Battery case 200 has a structure corresponding to the appearance of the jelly-roll combination as a whole. In addition, the side surfaces 202 and 204 of the battery case 200 corresponding to the portion B adjacent to the jelly rolls 100 and 102 correspond to the outer circumferential shape of the adjacent jelly rolls 100 and 102. Indentations 210 and 212 are formed. Due to the formation of the indentations 210, 212, the jelly-rolls 100, 102 are spaced at predetermined intervals to prevent direct contact.

이러한 만입부(210, 212)에는 전지의 안전성을 보장하는 소자('안전소자')가 장착되는 바, 그에 대한 더욱 자세한 내용은 도 3을 참조할 수 있다.The indentations 210 and 212 are equipped with an element ('safety element') that ensures the safety of the battery. For more details, refer to FIG. 3.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스의 만입부에 보호회로모듈(PCM)이 장착된 구조의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure in which a protection circuit module (PCM) is mounted at an indentation portion of a battery case according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 도 2에서와 같이 젤리-롤들(100, 102)의 인접 부위에 대응하는 양 측면의 만입부(210, 212)에 안전소자로서 PCM(300, 302)이 장착된다. PCM(300, 302)은 전지케이스(200) 내부의 젤리-롤들(100, 102)과 전기적으로 연결 되어 전지의 과충전 등과 같은 비정상인 상태를 효과적으로 제어한다 (전기적으로 연결된 구조는 별도로 도시하지 않음). 따라서, 사공간을 적절히 활용한 안전소자의 장착 구조가 가능하므로, 전체적으로 콤팩트하고 동일 규격 대비 전지의 용량을 증가시킬 수 있다. Referring to FIG. 3, as shown in FIG. 2, PCMs 300 and 302 are installed as safety devices in indentations 210 and 212 on both sides corresponding to adjacent portions of the jelly-rolls 100 and 102. The PCMs 300 and 302 are electrically connected to the jelly rolls 100 and 102 inside the battery case 200 to effectively control abnormal conditions such as overcharging of the battery (the electrically connected structure is not shown separately). . Therefore, the mounting structure of the safety device using the dead space can be appropriately, the overall compactness can increase the capacity of the battery compared to the same standard.

양 측면의 만입부(210, 212) 상에 장착되는 안전소자의 종류는 반드시 동일할 필요는 없으며, 예를 들어, 일측의 만입부(210) 상에는 PCM(300)을 장착하고, 타측의 만입부(212) 상에는 소화제를 포함하는 담지체(도시하지 않음)를 설치할 수도 있다. The types of safety devices mounted on the indents 210 and 212 on both sides are not necessarily the same, for example, the PCM 300 is mounted on the indent 210 on one side and the indent on the other side. On 212, a carrier (not shown) containing a fire extinguishing agent may be provided.

도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지케이스의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.4 is a cross-sectional view schematically showing a battery case according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면 젤리-롤들(100, 102)의 인접 부위에 대응하는 측면들(202a, 204a) 중, 하나의 측면(202a)에는 만입부(210a)가 형성되어 있고, 대응하는 측면(204a)에는 만입부가 형성되지 않은 구조로 이루어져 있다. 만입부가 형성되어 않은 부위에는, 단면의 형상이 원형인 젤리-롤들(100, 102)의 외주면과 전지케이스(200a) 사이에 삼각형 형상의 사공간이 만들어진다. Referring to FIG. 4, an indentation 210a is formed at one side 202a of the side surfaces 202a and 204a corresponding to adjacent portions of the jelly-rolls 100 and 102, and a corresponding side surface 204a is formed. ) Has a structure in which no indentation is formed. In the portion where the indentation is not formed, a dead space having a triangular shape is formed between the outer circumferential surface of the jelly-rolls 100 and 102 having a circular cross section and the battery case 200a.

따라서, 만입부(210)에는 도 2에서와 같이 PCM(300)이 장착되고, 만입부가 형성되어 있는 않은 사공간 부위에는 불활성 가스가 압출된 상태로 내장되어 있는 담지체(400)가 설치된다. Therefore, the indentation part 210 is equipped with the PCM 300 as shown in FIG. 2, and the supporting member 400 in which the inert gas is extruded is installed in the dead space portion where the indentation is not formed.

담지체(400)는 전지의 비정상적인 조건에서 파열되는 용기에 불활성 가스가 고압의 상태로 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있어서, 전지 내부의 내압 증가 또 는 발열 등의 조건에서 담지체(400)가 파열되어 담지체(400) 내부의 불활성 가스를 배출하는 구조로 이루어져 있다.The carrier 400 has a structure in which an inert gas is sealed in a high pressure state in a container that is ruptured under abnormal conditions of the battery, and the carrier 400 is ruptured under conditions such as increased internal pressure or heat generation inside the battery. It consists of a structure for discharging the inert gas inside the carrier (400).

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전지 내부에 사공간이 발생하는 것을 방지하여 콤팩트한 구조의 이차전지를 제조할 수 있고, 조립 과정이 용이하면서, 보다 효율적인 구조의 이차전지를 제조할 수 있어 전지의 제조 공정성을 크게 향상시키고, 또한 제조 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다. As described above, the secondary battery according to the present invention may prevent the generation of dead space inside the battery, thereby manufacturing a secondary battery having a compact structure, and assembling process is easy, thereby manufacturing a secondary battery having a more efficient structure. It is possible to greatly improve the manufacturing processability of the battery, and to significantly reduce the manufacturing cost.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 두 개의 젤리-롤들이 하나의 전지케이스에 수납되는 과정의 모식도이다;1 is a schematic diagram of a process of receiving two jelly-rolls in one battery case in a secondary battery according to one embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 선 A-A에 따른 수평 단면 모식도이다;2 is a horizontal cross-sectional schematic diagram taken along the line A-A of FIG. 1;

도 3은 도 1의 전지케이스에서 만입부에 안전소자가 설치된 구조의 단면 모식도이다;3 is a schematic cross-sectional view of a structure in which a safety device is installed in the indentation portion of the battery case of FIG. 1;

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지케이스의 단면 모식도이다.4 is a schematic cross-sectional view of a battery case according to another embodiment of the present invention.

Claims (8)

양극시트와 음극시트 사이에 분리막을 개재시켜 둥글게 권취한 구조로 이루어진 둘 또는 그 이상의 젤리-롤들이 하나의 조합체 형태로 전지케이스에 내장되어 있고, 상기 젤리-롤 조합체에서 각각의 중심축들이 서로 평행하게 위치하도록 젤리-롤들이 측면 방향으로 인접하여 장착되어 있으며, 상기 전지케이스는 전체적으로 젤리-롤 조합체의 외형에 대응하는 구조로 이루어져 있고, 상기 젤리-롤들이 인접하는 부위에 대응하는 전지케이스의 측면들 중 적어도 일 측면에는 상호 인접한 젤리-롤들의 외주면 형상에 대응하는 만입부가 형성되어 있으며, 상기 만입부에는 전지의 안전성을 보장하는 소자('안전소자')가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.Two or more jelly-rolls, each having a structure wound roundly between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, are embedded in the battery case in the form of a combination, and the central axes of the jelly-roll combination are parallel to each other. Jelly-rolls are mounted adjacent to each other in the lateral direction so as to be positioned so that the battery case has a structure corresponding to the outer shape of the jelly-roll combination as a whole, and the side of the battery case corresponding to the adjacent portions of the jelly-rolls. At least one side has an indentation corresponding to the outer peripheral surface shape of the adjacent jelly-rolls are formed, the indentation is a secondary battery, characterized in that the element ('safety element') to ensure the safety of the battery is mounted . 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 소재는 금속인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein a material of the battery case is a metal. 제 1 항에 있어서, 상기 안전소자는 보호회로모듈(PCM)인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the safety device is a protection circuit module (PCM). 제 1 항에 있어서, 상기 안전소자는 액상 또는 기상의 안전성 물질을 포함하는 담지체인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the safety device is a carrier including a liquid or gaseous safety material. 제 4 항에 있어서, 상기 안전성 물질은 불활성 가스, 소화제 또는 흡열물질인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 4, wherein the safety material is an inert gas, an extinguishing agent, or an endothermic material. 제 4 항에 있어서, 상기 안전성 물질을 포함하는 담지체는 전지케이스의 만입부 외면에 장착되거나, 또는 전지케이스에 만입부가 형성되어 있지 않은 경우, 상기 전지케이스와 인접 젤리-롤들 사이의 공간에 장착되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The battery pack of claim 4, wherein the carrier including the safety material is mounted on an outer surface of the indentation portion of the battery case, or in a space between the battery case and the adjacent jelly-rolls when the indentation portion is not formed in the battery case. Secondary battery characterized in that the. 제 4 항에 있어서, 상기 담지체는 전지의 비정상적인 조건에서 파열될 수 있는 용기에 불활성 가스가 고압의 상태로 밀봉되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 4, wherein the carrier has a structure in which an inert gas is sealed in a high pressure state in a container capable of rupturing under abnormal conditions of the battery. 제 1 항에 따른 이차전지를 단위전지로서 포함하는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈.A high output large-capacity battery module comprising the secondary battery according to claim 1 as a unit cell.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101329832B1 (en) * 2010-11-01 2013-11-14 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery
US8828571B2 (en) 2011-01-27 2014-09-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
US8974944B2 (en) 2010-07-16 2015-03-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and rechargeable battery using the same
WO2018216870A1 (en) * 2017-05-25 2018-11-29 주식회사 엘지화학 Battery module having improved stability
EP3758086A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 Pp&T Technologies Limited Large-capacity unit cell

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102041164B1 (en) * 2015-11-10 2019-11-06 주식회사 엘지화학 Cylindrical Battery Including Materials for Improving Safety at High Temperature
DE102021208931A1 (en) 2021-08-16 2023-02-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Battery cell, method for their production and use of such

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060047039A (en) * 2004-11-12 2006-05-18 주식회사 엘지화학 Pouch-style polymer secondary battery of improved stability
KR20060097455A (en) * 2005-03-09 2006-09-14 엘지전자 주식회사 Air-conditioner playing melody with voice recognition function
KR100968051B1 (en) * 2005-11-03 2010-07-08 주식회사 엘지화학 Cylindrical Type Secondary Battery of Improved Stability against Overcharge

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8974944B2 (en) 2010-07-16 2015-03-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and rechargeable battery using the same
KR101329832B1 (en) * 2010-11-01 2013-11-14 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery
US9543562B2 (en) 2010-11-01 2017-01-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
US8828571B2 (en) 2011-01-27 2014-09-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
WO2018216870A1 (en) * 2017-05-25 2018-11-29 주식회사 엘지화학 Battery module having improved stability
US11717713B2 (en) 2017-05-25 2023-08-08 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module with improved safety
EP3758086A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 Pp&T Technologies Limited Large-capacity unit cell

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