KR20110037222A - 이차 전지 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리막이 개재된 상태에서 양극시트와 음극시트가 구비된 전극조립체; 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프; 및 상기 전극조립체가 수납되는 케이스를 포함하되, 상기 테이프는 상기 전극조립체의 하단면 외측으로 연장되어 형성된 후 프레스에 의하여 접합된 잔여부가 상기 케이스의 바닥면과 상기 전극조립체의 하단면 사이에 존재하도록 하는 이차전지 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 의하면 전극조립체 하단면 외측으로 연장되어 형성한 테이프의 접착부가 절곡된 후 케이스 내측에 삽입되어 완충효과를 발휘함으로서 이차전지에서 발생할 수 있는 외부충격을 완화할 수 있고, 또한 본 발명에 관한 제조공정에서 부차적인 테이프 공정을 생략가능하여 이차전지의 제조공정을 단순화할 수 있다.

이차전지, 테이프, 전극조립체, 충격, 잔여부

Description

이차 전지 및 그의 제조방법{Secondary battery and Manufacturing method of the same}

본 발명은 이차 전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 이차전지 전극조립체외 외측면에 부착되는 테이프의 길이를 연장하여 이를 전극조립체의 하단면 외측에서 프레스에 의하여 압착하여 연장된 테이프의 잔여부를 형성하도록 하는 것이다. 이렇게 형성된 테이프의 잔여부를 접합하고 절곡한 후 이를 케이스에 삽입하게 되면 케이스에 외부충격이 발생하여도 그 충격이 상기 절곡된 테이프의 잔여부에 의하여 완화될 수 있다. 또한, 별도의 전극조립체 하단면에 별도의 테이프를 부착하기 위한 공정 및 부품수를 줄이는 것이 가능하여 수율도 함께 개선될 수 있다.

통상적으로, 이차전지(Secondary Battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리 충방전이 가능한 전지를 말하는 것으로, 모바일폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 휴대용 전자제품에서 사용된다. 이차 전지는 니켈-카드뮴, 니켈-수소,리튬이온 이차전지 등이 있는데, 특히, 리튬이온 이차전지는 니켈-카드뮴, 니켈-수소에 비해 작동전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점이 있어 다른 이차전지들에 비해 더 널리 사용되고 있다.

이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라 전극조립체가 원통형 또는 각형 케이스에 내장되어 있는 원통형전지 및 각형전지와, 전극조립체가 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.

전극조립체는 음극시트/분리막(Separator)/양극시트의 적층구조로 이루어진 전극조립체를 권취하여 형성한다. 그리고, 전극조립체의 권취 상태를 유지하고 전극조립체를 보호하기 위해 실링테이프를 이용한다. 일반적으로 실링테이프는 전극조립체의 외주면 전체를 감싸도록 한다. 이때, 실링테이프는 전극조립체의 측면 전체를 측면테이프로 감싼 후 열압착공정을 통해 측면테이프가 전극조립체의 측면에 고정되어 있도록 한다. 그리고, 전극조립체의 하부에 별도의 하부테이프를 부착하고 열압착공정을 통해 전극조립체의 하부가 노출되는 것을 방지한다.

하지만, 하부테이프를 부착하는 과정에서 압력이 과다하게 인가되면 분리막의 하부쪽이 밀려 올라가게 된다. 이렇게 분리막의 하부쪽이 밀려 올라가게 되면 외부충격에 의해 전극조립체 하부쪽에 손상이 가해질 우려가 있다.

또한, 하부테이프를 부착하는 과정에서 압력이 낮게 인가되면 하부테이프로 인해 전극조립체의 두께가 두꺼워져 케이스에 수납할 시에 케이스에 의한 간섭이 발생되거나 전극조립체에 손상이 가해질 우려가 있다.

본 발명은 전극조립체의 하부에 충격이 가해지는 경우 이를 완화하여 충격에 의한 전극조립체의 손상을 방지 또는 그 손상을 저감하기 위한 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 외부충격의 완화와 동시에 부품을 감소시켜 제조공정을 단순화함으로써 수율을 향상시킬 수 있는 이차전지 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 분리막이 개재된 상태에서 양극시트와 음극시트를 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프; 및 상기 전극조립체가 수납되는 케이스를 포함하되, 상기 테이프는 전극조립체의 하단면 외측으로 연장되어 형성된 후 프레스에 의하여 접합된 잔여부가 상기 케이스의 바닥면과 상기 전극조립체의 하단면 사이에 존재하는 이차전지를 제공한다.

또한, 본 발명에서 상기의 잔여부는 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프에서 바로 연장된 실링테이프이거나, 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프에 보호테이프를 부착하여 연장시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 잔여부의 접합부와 상기 전극조립체의 하단면은 이격되어 있는 것이 충격완화의 측면에서 바람직하다.

또한, 본 발명에서 테이프 잔여부의 접합부는 상기 전극조립체 하단면의 중앙에 위치된 후 잔여부의 단부를 적어도 1회 이상 절곡시키거나, 또는 접합부를 상기 전극조립체 하단면의 일측에 위치시킨 후에 잔여부의 단부가 하단면 중앙을 향하여 적어도 1회 이상 절곡시키거나, 또는 접합부를 상기 전극조립체의 일측면에 위치시킨 후 잔여부의 단부가 하단면 중앙을 향하여 적어도 1회 이상 절곡되도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 분리막이 개재된 상태에서 양극시트와 음극시트를 포함하는 전극조립체의 외측면을 테이프를 이용하여 감싸고 상기 테이프를 전극조립체의 하단면 외측까지 연장한 잔여부를 형성하는 단계; 상기 전극조립체의 외측면과 상기 잔여부를 프레스로 각각 압착하여 상기 테이프를 접합하는 단계;를 포함하는 이차전지 제조방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 잔여부는 상기 전극조립체의 외측면에서 연장된 실링테이프이거나 또는 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프에 보호테이프를 부착하여 연장시킬 수 있다.

본 발명에서 전극조립체는 원형 또는 각형 모두 적용이 가능하다.

본 발명에 따른 이차전지 및 그의 제조방법에 의하면, 이차전지의 하부에 충격이 가해지는 경우 이차전지 케이스 내부에서 전극조립체 하면의 절곡된 테이프 잔여부와 전극조립체 하단면 사이의 공간 또는 이중으로 절곡되어 있는 테이프 잔여부로 인하여 충격이 크게 완화될 수 있어 외부 충격에 의한 전극조립체의 손상을 방지 또는 저감하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 외부충격의 완화와 동시에 전극조립체의 하단에 부착하던 보호테이프 부착공정을 생략할 수 있어 부품의 감소뿐만 아니라 제조공정을 단순화함으로써 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 이차전지에 채용된 전극조립체의 제 1 실시예의 실링테이프를 부착하기 전과 후의 평면도이고, 도 1c와 도 1d는 본 발명에 따른 이차전지에 채용된 전극조립체의 제 2 실시예의 실링테이프를 부착하기 전과 후의 평면도이다.

먼저, 도 1a 내지 도 1d을 참조하여 설명하면, 권취되거나 적층된 전극조립체(20)를 실링테이프(10a)로 감싸며 실링테이프(10a)의 상단과 전극조립체(20)의 상단이 일치하도록 한다. 전극조립체(20)은 분리막에 의해 개재된 양극시트와 음극시트를 권취하며 양극단자(21)와 음극단자(22)가 노출되어 있다. 이때, 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있는 것과 같이 동일한 실링테이프(10a)를 이용하여 전극조립체(20)의 외측면 또는 외주면을 전부 감싸면서 전극조립체(20)의 하단면 외측으로 연장하여 형성할 수 있다. 여기서 실링테이프(10a)가 권취된 전극조립체(20)의 외측면 또는 외주면을 감싸는 부분은 11a로 표시되고, 전극조립체(20)의 하단면 외측으로 연장된 부분은 11b로 표시되어 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 도 1c 및 도 1d에 도시된 것과 같이 실링테이프가 별도의 두개의 테이프로 구성될 수도 있다. 또는 전극조립체(20)의 외측면을 실링테이프(10b)로 감싸고 그 하부면은 별도의 보호테이프(10c)로 연장하여 형성되도록 할 수 있다. 즉 전극조립체의 하단면 외측으로 연장된 테이프는 동일한 재질로 이루어진 별도의 실링테이프일 수 있고, 또는 또 다른 형태의 보호테이프를 이용할 수 있다. 이와 같이 연결된 실링테이프와 실링테이프 또는 실링테이프와 보호테이프의 역시 전극조립체의 높이(h)보다 더 긴 폭(W2)을 갖는다. 그리고, 도 1b 및 도 1d에 도시된 것과 같이 실링테이프(10a,10b,10c)로 전극조립체(20)을 감싼다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 이차전지에서 전극조립체의 하부에 실링테이프를 부착하는 공정을 나타내는 도면이다. 그리고, 도 3a 및 도 3b는 제 1 실시 예에서 케이스에 삽입되기 전의 전극조립체의 단면도이고, 도 3c는 제2실시예에서 케이스에 삽입되기 전의 전극조립체의 단면도이다.

도 2a와 도 2b에 도시된 것과 같이 전극조립체(20)의 측면에 프레스를 이용하여 열과 압력을 가하는 열압착공정을 통해 실링테이프를 전극조립체(20)에 고정시킨다. 이때, 전극조립체(20)의 외측면에 부착되어 있는 부분은 실링테이프의 상부(11a)이고, 전극조립체(20)의 하단면 외측으로 연장된 부분은 하부 또는 잔여부(11b)로 칭한다.

이때, 실링테이프의 잔여부(11b)를 열압착공정을 할 때 프레스가 전극조립체(20)의 하단부와 소정의 거리(k) 정도의 마진을 갖도록 이격시킨다. 이렇게 소정의 거리(k)에 의해 열압착공정 시 전극조립체(20)의 하단부에 열이 가해지지 않아 전극조립체(20)의 하단부가 보호될 수 있게 되며, 또한, 이와 같은 방법으로 실링테이프의 잔여부를 압착할 경우 그 잔여부의 상호 접합된 접합부와 전극조립체의 하단면 사이에 소정의 이격된 공간이 형성된다. 이렇게 형성된 공간은 전극조립체에 작용하는 외부충격을 완화시켜주는 역할을 할 수 있게 된다.

그리고, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 열압착공정에 의해 실링테이프의 상부(11a)는 전극조립체(20)의 측면에 고정되지만 실링테이프의 잔여부(11b)가 프레스에 의하여 상호 접합되어 접합부(11c)를 형성하게 된다. 도 3a에 의하면 이렇게 형성된 접합부(11c)는 전극조립체(20)의 하단면의 중앙에 위치할 수 있다. 또한, 이와 같은 접합부는 전극조립체(20)의 하단면 일측에 위치하는 것도 가능하 며(도 3b), 프레스에 의한 접합시 일방의 프레스만을 작동시켜 접합부(11c)를 전극조립체의 일측면과 동일선상으로 형성하는 것도 가능하다. 접합부(11c)가 전극조립체의 일측면과 동일선상에 위치하는 것은 도 3c를 통하여 알 수 있다.

물론, 이와 같은 테이프의 잔여부(11b)에 대한 프레스 접합과 테이프 상부(11a)의 프레스에 의한 열압착은 동시에 이루어지는 것이 바람직하나. 공정의 편의상 전극조립체의 외측면에 대한 열압착이 완성된 후 순차적으로 시행하는 것도 가능하다.

그리고, 본 발명에서 잔여부(11b)에 대한 테이프 접착과 동시에 잔여부의 모서리를 절단하는 경우, 접합이 용이해질 뿐만 아니라 접합된 잔여부를 포함하는 전극조립체를 케이스에 삽입하는 것을 더욱 용이하게 할 수 있다.

상기 도 3a, 3b, 3c는 프레스를 통하여 전극조립체 하단면 외측의 잔여부(11b)에 대한 압착을 통한 접합 형태를 도시하는 것으로, 이와 같이 접합된 잔여부(11b)는 그 접합부(11c)를 적어도 1회 이상 절곡시킨 후에 케이스에 삽입시킨다. 도 3a의 잔여부는 상기 전극조립체 하단면의 중앙에서 접합한 후 접합된 단부를 적어도 1회 이상 절곡시킬 수 있으며, 도 3b의 잔여부는 상기 전극조립체 하단면의 일측에서 접합한 후 접합된 단부를 하단면 중앙을 향하여 적어도 1회 이상 절곡시킨다. 도 3c의 경우 잔여부가 상기 전극조립체의 일측면과 동일선상에서 접합한 후 접합된 단부를 하단면 중앙을 향하여 적어도 1회 이상 절곡시킬 수 있다. 이와 같이 잔여부(11b)의 접합부(11c)가 절곡된 상태에서 케이스에 삽입되는 경우 케이스의 바닥면과 접합부(11c)의 단부 또는 전극조립체의 하단면과 접합부(11c) 사이에 개재된 소정의 유격공간이 발생하게 된다. 이와 같은 소정의 유격공간은 이차전지를 사용중 떨어뜨리는등의 외부충격을 가해질 경우 전극조립체의 손상을 저감하거나 또는 손상을 방지하여 줄 수 있는 완충작용을 하게 된다. 또한, 본 발명에서 전극조립체의 하단면 외측으로 연장하여 형성된 테이프의 잔여부를 절곡한 후 케이스에 삽입시 그 단부가 케이스의 외측으로 돌출되지 않는 범위의 길이내로 형성하는 것이 바람직하다.

도 4는 도 1b에 도시된 전극조립체를 프레스에 의하여 열압착시켰을 경우의 평면도를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 프레스(100,200)를 이용하여 열압착공정을 할 때 실링테이프 하부의 모서리를 절단되도록 한 후 부착하도록 하는 것이 가능하다. 실링테이브 하부의 모서리가 절단되면 실링테이프의 하부의 부착이 보다 더 원활하게 이루어질 수 있음은 상술한 바와 같다.

도 5는 통상적인 이차전지의 분해사시도로서 이를 이용하여 본발명의 전극조립체 부착과정을 설명하기로 한다. 도 5를 참조하여 설명하면, 이차전지(50)는 실링테이프가 부착된 전극조립체(20)과 전해액을 함께 각형의 금속케이스(40a)에 수납한다. 그리고 나서 케이스의 상부를 캡조립체로 밀봉함으로써 형성된다. 전극조립체(20)을 금속케이스(40a)에 수납할 시 전극조립체(20)의 하부가 보호테이프로 밀봉되어 있지 않으면 전극조립체의 손상이 올 수 있다. 본 발명에서는 전극조립체의 하단면 외측에 이와 같은 별도의 보호테이프를 이용하여 잔여부를 형성하고, 이 잔여부를 프레스에 의하여 상호 압착시킨 후에 재차 전극조립체의 하단면 중앙을 향하여 절곡시킨후에 삽입을 시킨다.

또는 전극조립체의 외측면을 감싸는 실링테이프를 전극조립체의 하단면 외측까지 길게 연장하여 형성한 잔여부를 만들고, 이어서 이 잔여부를 프레스에 의하여 상호 접합시킨 접하부를 형성하여 이를 전극조립체 하단면 중앙부를 향하야 절곡시킨 후에 삽입을 시키게 된다.

결국 실링테이프를 이용하거나 아니면 보호테이프를 이용하거나에 관계없이 이와 같은 테이프를 전극조립체의 하단면 외측까지 길게 연장하여 형성한 잔여부를 먼저 만들고 이 잔여부를 프레스에 의하여 접합 후 접합부 단부를 재차 전극조립체 하단면 중앙으로 절곡시킬 경우 전극조립체의 하부에 형성된 이격공간이 완충공간의 역할을 하게 되며, 또한 테이프 잔여부의 접합부가 최소한 이중으로 전극조립체 하부에 형성되어 전극조립체의 하부의 손상을 더욱 억제할 수 있게 되는 것이다. 비록 도 5에서는 각형의 이차전지가 도시되어 있지만 이차전지의 형상을 한정하지 않으며 원통형의 이차전지에도 적용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범 위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.

도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 이차전지에 채용된 전극조립체의 제 1 실시예의 실링테이프를 부착하기 전과 후의 평면도이다.

도 1c와 도 1d는 본 발명에 따른 이차전지에 채용된 전극조립체의 제 2 실시예의 실링테이프를 부착하기 전과 후의 평면도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 이차전지에서 전극조립체의 하부에 실링테이프를

부착하는 공정을 나타내는 도면이다.

도 3a, 3b는 도 1b에 도시된 전극조립체의 단면도이고, 도 3c는 도 1d에 도시된 전극조립체의 단면도이다.

도 4는 도 1b에 도시된 전극조립체의 열압축 고정시의 평면도이다.

도 5는 본 발명을 설명하기 위한 이차전지의 분해사시도이다.

Claims (20)

1. 분리막이 개재된 상태에서 양극시트와 음극시트를 포함하는 전극조립체;

   상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프; 및

   상기 전극조립체가 수납되는 케이스를 포함하되,

   상기 테이프는 전극조립체의 하단면 외측에 형성된 잔여부가 프레스에 의하여 접합된 후 상기 케이스의 바닥면과 상기 전극조립체의 하단면 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 잔여부는 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프에서 연장된 것을 특징으로 하는 이차전지.
3. 제1항에 있어서,

   상기 잔여부는 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프에 별도의 보호테이프를 부착하여 연장된 것을 특징으로 하는 이차전지.
4. 제1항에 있어서,

   상기 접합된 잔여부와 상기 전극조립체의 하단면 사이에 완충공간이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
5. 제1항에 있어서,

   상기 접합된 잔여부는 상기 전극조립체 하단면의 중앙에 위치된 후 적어도 1회 이상 절곡시킨 것을 특징으로 하는 이차전지.
6. 제1항에 있어서,

   상기 접합된 잔여부는 상기 전극조립체 하단면의 일측에 위치된 후 하단면 중앙을 향하여 적어도 1회 이상 절곡되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
7. 제1항에 있어서,

   상기 접합된 잔여부는 상기 전극조립체의 일측면에 위치된 후 하단면 중앙을 향하여 적어도 1회 이상 절곡되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 잔여부의 단부는 케이스의 외측으로 돌출되지 않는 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
9. 제1항에 있어서,

   상기 케이스는 원통형인 것을 특징으로 하는 이차전지.
10. 제1항에 있어서,

    상기 케이스는 각형인 것을 특징으로 하는 이차전지.
11. 분리막이 개재된 상태에서 양극시트와 음극시트를 포함하는 전극조립체의 외측면을 테이프를 이용하여 감싸고 상기 테이프를 전극조립체의 하단면 외측까지 늘려 잔여부를 형성하는 단계;

    상기 잔여부를 프레스로 압착하여 접합하는 단계;

    상기 접합된 잔여부가 상기 케이스의 바닥면과 상기 전극조립체의 하단면 사이에 존재하도록 상기 전극조립체를 케이스에 수납하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 잔여부는 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프를 연장하여 형성한 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
13. 제11항에 있어서,

    상기 잔여부는 상기 전극조립체의 외측면을 감싸는 테이프에 보호테이프를 부착하여 연장시킨 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
14. 제11항에 있어서,

    상기 잔여부는 상기 전극조립체의 하단면과 완충공간이 형성되도록 접합하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
15. 제11항에 있어서,

    상기 잔여부는 상기 전극조립체 하단면의 중앙에서 접합한 후 적어도 1회 이상 절곡시킨 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
16. 제11항에 있어서,

    상기 잔여부는 상기 전극조립체 하단면의 일측에서 접합한 후 하단면 중앙을 향하여 적어도 1회 이상 절곡시킨 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
17. 제11항에 있어서,

    상기 잔여부는 상기 전극조립체의 일측면과 동일선상에서 접합한 후 하단면 중앙을 향하여 적어도 1회 이상 절곡시킨 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 잔여부의 단부는 케이스의 외측으로 돌출되지 않는 길이로 형성시키는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
19. 제11항에 있어서,

    상기 테이프를 프레스에 의하여 접합시키면서 테이프의 모서리를 절단하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
20. 제11항에 있어서,

    상기 테이프를 접합하는 단계는 프레스에 의한 열압착인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.

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