KR20140015515A - 일종의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리 및 그 생산 방법 - Google Patents

일종의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리 및 그 생산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일종의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리에 관한 것으로, 리튬 이온 배터리 셀 권선체의 러그 단면에 정형처리를 하고, 러그 단면의 포일 형체에 대해 고주파 진동 및 압력을 가하면, 러그 단면의 0.1-6.5mm 범위의 포일 형체가 유화되고, 러그 단면내 양극 음극의 포일 형체가 서로 뒤엉키며 압축된다. 고주파 진동 순간에 포일 형체의 강성이 대폭 감소되고, 포일 형체와 포일 형체 사이가 서로 뒤엉키며 압축되면서, 단위 체적내 포일 형체의 중량 밀도가 증가되고, 동시에 러그 단면은 압축에 의해 포일 형체의 강성이 크게 증가되며, 러그 단면과 집전판에 레이저 솔더링으로 견고한 기초를 마련하여, 러그 단면과 집전판의 레이저 솔더링 유효 면적이 확대되고 솔더링 강도가 향상된다. 기존 기술의 포일 형체를 스트립 모양으로 절단해서 집전판상에 솔더링하면 끊어지기 쉽고, 허용 전류가 적은 것과 비교하여 크게 개선되었고 향상되었다.

Description

일종의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리 및 그 생산 방법{HIGH-CAPACITY CYLINDRICAL LITHIUM ION BATTERY AND PRODUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 새로운 에너지와 에너지 저장 장치와 관련된 화학 전력 기술 영역에 관한 것이며, 특히 풍력에너지와 태양에너지의 에너지 저장 및 동력용의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리 기술에 관한 것이다.
현재 풍력에너지, 태양에너지의 신속한 발전을 따라 생산된 전기 에너지는 그 불안정으로 인해 그리드에 대해 충격을 일으키기 쉽기 때문에, 상응되는 에너지 저장 장치의 건립이 필수적이다. 그렇기 때문에 풍력에너지, 태양에너지가 생산하는 전기를 저장할 수 있는 에너지 저장 장치는 높은 신뢰성과 장기적 사용 수명 (10년 이상)등과 같이 베터리에 대한 요구사항이 높으며, 대용량 원통형 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도(≥130wh/kg)를 가지고 있고, 제조 공정이 간단하다는 등의 장점이 있다.
그러나, 기술상 대용량 원통형 리튬 이온 배터리는 용량이 크고(>30Ah 암페어 아워), 자극판이 길기 때문에 일반 소용량 원통형 리튬 이온 배터리 방법을 사용하는 제조에는 적합하지 않다. 기존의 일반 소용량 원통형 리튬 이온 배터리의 양극 음극 자극판 제조시에는 갭 코팅을 사용하며, 갭 코팅의 목적은 스트립 모양의 러그(니켈이나 알루미늄 또는 구리 재료) 솔더링을 위해서인데, 만약 대용량 원통형 리튬 이온 배터리도 갭 코팅을 한다면, 자극판이 롤 프레스될 때 속도가 느리고, 솔더링해야 할 스트립 모양의 러그 갯수가 많으며, 스트립 모양의 러그와 갭 코팅 위치의 솔더링 작업량이 많고, 또 절연 테이프를 붙여야 해서 공정이 복잡하고, 효율이 낮으며, 용량 밀도도 이로 인해 낮아진다. 그렇기 때문에, 대용량 원통형 리튬 이온 배터리 자극판은 갭 코팅 사용이 적합하지 않으며, 자극판 좌측이나 우측의 포일형 집전체상에 코팅하지 않은 영역을 남겨두고, 코팅하지 않은 포일형 집전체를 감아 러그 단면을 형성하며, 러그 단면의 코팅되지 않은 포일 형체는 전류 도입(출력)에 사용된다.
대용량 원통형 리튬 이온 배터리 러그 단면의 포일 형체는 배터리의 전류가 집전판에서 출력될 수 있도록 집전판과 함께 솔더링해야 한다. 러그 단면의 포일 형체는 (구리 포일이나 알루미늄 포일) 두께가 얇고(6~30 미크론), 부드러워서 변형되기 쉽기 때문에, 만약 집전판과 솔더링할 때 가하는 압력이 전체 포일 형체를 벤딩시키거나 변형시키면, 원통형의 러그 단면 직경이 커지거나 돌출되어, 셀 권선체가 이로 인해 쉘에 들어가지 못하거나 외부 쉘과의 사이에 전기 도통되어 단락될 수 있고, 또 포일 형체의 단면에 직접 압력을 가하기 때문에, 단면이 고르지 않게 변형되어서 집전판과의 솔더링 면적이 작아지고, 솔더링 강도가 낮아지기 때문에, 러그 단면의 포일 형체 정형은 매우 필요한 것이다.
기존 기술의 포일 형체 정형 방식의 하나는 양극 음극 자극판의 코팅되지 않은 부분을 레이저로 스트립 모양으로 프리컷하여, 양극 자극판 음극 자극판과 격막을 감아 셀 권선체가 되면, 이러한 스트립 모양의 포일 형체를 병뚜껑 모양의 집전판상에 솔더링하는 것이다. 이러한 정형 방법은 레이저로 포일 형체를 스트립 모양으로 절단해야 하기 때문에, 공정이 복잡하고 효율이 낮으며, 원가가 높고, 포일 형체가 스트립 모양으로 절단된 후의 그 본체 강도도 낮으며, 집전판상에 솔더링하면 끊어지기 쉽고, 원래의 포일 형체와 비교하여 허용 전류가 작기 때문에, 노력에 비해 효과가 작다고 할 수 있다.
또한, 기존의 작은 원통형 배터리가 일반적으로 사용하는 쉘은 한쪽 롤 슬롯이나 롤 슬롯이 없는 방식이며, 기존의 작은 원통형 배터리 롤 슬롯의 목적은 기계의 압출 밀봉을 위한 것이다. 기계의 압출식 밀봉 방법은 바로 쉘 한쪽의 금속벽이 몇차레의 벤딩을 통해 커버의 유기 밀봉링상에 싸지면서 기계를 밀봉시키는 것이나, 장기간 사용하면 (5년에서 15년 이상), 기계 밀봉이 미세하게 샐 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술 문제는 일종의 공정의 단순화, 단위 체적내 포일 형체의 중량 밀도와 강성이 증가된 셀 권선체의 러그 단면 정형 방법 및 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산 기술과 방법에 관한 것이다.
상술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명이 사용한 기술 방안은 일종의 셀 권선체의 러그 단면 정형 방법으로서, 러그 단면의 포일 형체에 고주파 진동을 가하고, 상응하는 압력을 가함으로써, 러그 단면의 0.1-6.5mm 범위내 포일 형체를 유화시켜서, 러그 단면내 양극 음극의 포일 형체를 서로 뒤엉키며 압축시키는 것이다.
그 중, 0.1-100.5KW 고출력 초음파를 사용해 러그 단면의 포일 형체에 고주파 진동을 가한다.
그 중, 상술한 양극 음극의 포일 형체는 각각 0.1-6.5mm 압축 감소된다.
상술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명이 사용한 또 하나의 기술 방안은 일종의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산 방법으로서, 다음과 같은 순서를 포함한다.
1. 셀 권선체 준비 ; 양극 바인더 - 양극 자극판 연속 코팅 - 양극 자극판 롤 프레스 - 양극 자극판 절단 - 음극 바인더 - 음극 자극판 연속 코팅 - 음극 자극판 롤 프레스 - 음극 자극판 절단 - 양극, 음극 자극판과 격막이 감겨 셀 권선체로 된다.
2. 배터리 권선체의 러그 단면 정형과 솔더링 : 초음파 고주파 진동헤드로 러그 단면의 포일 형체에 고주파 진동을 가하고, 상응하는 압력을 가하여, 러그 단면의 0.1-6.5mm 범위내 포일 형체를 유화시켜서, 양극 음극의 포일 형체를 서로 뒤엉키며 압축시킨다. 정형 후의 러그 단면과 집전판을 레이저 용접기로 함께 솔더링한다. 초음파 고주파 진동헤드의 형상은 평면형이거나 또는 돌출된 라인(돌기)을 갖는 평면형이다. 돌출된 라인(돌기)을 갖는 초음파 고주파 진동헤드를 이용하여 그 단면을 고주파 진동으로 정형할 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 정형 후의 러그 단면은 오목 구조를 갖는 형상이다.
3. 배터리 쉘 조립 : 러그 단면에 솔더링된 집전판과 러그 솔더링 -러그의 타단과 양극 음극 단자 기둥 밑부분을 솔더링 - 집전판과 러그를 가진 권선체를 쉘에 넣는다 - 배터리 쉘과 커버는 레이저로 솔더링하여 밀봉한다 - 진공 건조 - 전해액 주입 - 배터리 형성과 용량 - 볼 베어링 밀봉, 집전판과 러그는 일체형으로 제작할 수도 있으며, 이럴 경우 솔더링 공정을 생략할 수 있다.
그 중, 상술한 양극판은 양극 활성 물질, 양극 집전체와 접합제를 포함하며, 상술한 양극 자극판 활성 물질은 리튬 철 인산염, 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, Li-Ni-Co-Mn-O, 리튬 망간 인산염, 리튬 망간 철 인산염 또는 리튬 망간 규산염이며, 상술한 양극 집전체는 알루미늄 포일이고, 상술한 접합제는 폴리올레핀 니트릴류 계열의 접착제, 아라비아 고무, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 스티렌 부타디엔 라텍스 또는 카르복시 메틸 셀룰로오스이다. 상술한 음극판은 음극 활성 물질, 음극 집전체와 접합제를 포함하며, 상술한 음극 활성 물질은 인조 흑연, 천연 흑연, 인조 흑연과 천연 흑연 양자의 혼합물, 메조카본 마이크로비즈, 금속 주석, 규소 또는 리튬 티타네이트이며, 상술한 접합제는 폴리올레핀 니트릴 계열의 접착제, 아라비아 고무, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드, 폴리비닐리넨 플루오라이드, 스티렌 부타디엔 라텍스 또는 카르복시 메틸 셀룰로오스이다.
그 중, 상술한 격막은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 3겹 복합 미세 다공성 막, 단층 폴리에틸렌 미세 다공성 격막, 폴리이미드 미세 다공성 격막 또는 폴리테트라 플루오로에틸렌 미세 다공성 격막이다.
그 중, 상술한 전해액은 용제, 가용성 리튬염과 첨가제를 포함하며, 상술한 용제는 에틸렌 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트 또는 에틸 아세테이트이며, 상술한 가용성 리튬염은 리튬 헥사 플루오로 포스페이트, 리튬 비스옥살레이트 보레이트 또는 이미드 리튬염이고, 상술한 첨가제는 프로판설톤, 비닐렌 카보네이트, 불화 카보네이트, 에틸렌 아황산, 헥사 메틸 디실 아젠 알킬 아민 또는 트리페닐 포스파이트이다.
상술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명이 사용한 또 하나의 기술 방안이 제공하는 일종의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리는 배터리 쉘, 배터리 쉘내에 있는 셀 권선체, 셀 권선체 양단을 눌러서 덮는 집전판을 포함하며, 러그와 집전판이 서로 연결된 단자 기둥과 배터리 두극의 커버를 통과한다. 상술한 단자 기둥은 양극 단자 기둥과 음극 단자 기둥을 포함하며, 상술한 커버는 양극 커버와 음극 커버를 포함하고, 집전판은 양극 집전판과 음극 집전판을 포함한다.
상술한 양극 단자 기둥의 재질은 알루미늄 합금이고, 음극 단자 기둥의 재질은 니켈 코팅된 구리이며, 상술한 양극 집전판의 재질은 알루미늄 합금이고, 음극 집전판의 재질은 니켈 코팅된 구리이며, 양극 집전판과 음극 집전판에는 전해액이 유입되는 주입구가 있다.
상술한 양극 집전판은 양극 러그와 레이저 솔더링을 통해 고정되며, 상술한 양극 러그의 재질은 알루미늄 합금이고, 양극 러그의 쪽은 양극 커버와 서로 솔더링된다. 상술한 음극 집전판은 음극 러그와 레이저 솔더링을 통해 고정되고, 상술한 음극 러그의 재질은 니켈 코팅된 구리이며, 음극 러그의 다른 쪽은 음극 단자 기둥과 레이저 솔더링을 통해 고정된다.
상술한 셀 권선체 양극 음극의 러그 단면의 포일 형체는 각각 0.1-6.5 밀리미터 압축 감소되고, 러그 단면의 포일 형체는 서로 뒤엉킨다.
그 중, 상술한 배터리 쉘은 상술한 양극 러그와 음극 러그 롤 슬롯이 있고, 상술한 롤 슬롯은 상술한 원통체를 한바퀴 둘러싼다.
그 중, 상술한 양극 단자 기둥과 양극 커버는 알루미늄 잉곳으로 한차레 압출이나 주조 방식으로 일체 성형된다.
본 발명의 유익한 효과는 러그 단면의 포일 형체를 고주파 진동으로 유화시키고, 압력을 가하면, 러그 단면의 0.1 에서 6.5mm 범위내 포일 형체가 "순간 플라스틱화"되고, 유화되며, 고주파 진동 순간 포일 형체의 강성이 대폭 하락되고, 포일 형체와 포일 형체 사이가 서로 뒤엉키고 압축되어, 단위 체적내 포일 형체의 중량 밀도가 증가되는 러그 단면이 평평해진다. 단면의 압축된 포일 형체의 강성은 크게 다음 러그 단면과 집전판의 레이저 솔더링을 위해 견고한 기반을 만들어서, 러그 단면과 집전판의 레이저 솔더링의 유효 면적을 확대시키고, 솔더링 강도를 향상시킨다(표 1 참조). 기존 기술의 포일 형체를 스트립 모양으로 절단해서 집전판위에 솔더링하면 끊어지기 쉽고, 허용 전류가 작은 것과 비교하여 크게 개선되었고 향상되었다.
도 1은 본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 구조 결선도,
도 2는 본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 셀 권선체의 구조 결선도,
도 3은 본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 셀 권선체 정형 전의 구조 결선도,
도 4는 본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 셀 권선체 정형후의 구조 결선도,
도 5는 본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 양극 커버와 돌출대 및 단자 기둥이 일체화된 구조 결선도,
도 6은 본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 양극 자극판 모양 결선도,
도 7은 본 발명의 대용량 리튬 이온 배터리의 음극 자극판 모양 결선도이다.
도 8은, 본 발명의 실시예 중 초음파 고주파 진동헤드 결선도.
도 9는, 본 발명의 실시예 중 집전판과 러그를 일체형으로 제작한 결선도.
도 10은, 본 발명의 실시예 중 권선체 단면을 정형한 후 오목 구조를 갖는 결선도.
본 발명의 기술 내용, 구조적 특징, 실현하고자 한 목적 및 효과를 상세히 설명하기 위해, 실시 방식 및 도면을 곁들여 설명한다.
실시예 1
본 발명의 상술한 러그 단면(18)은 양극 음극 자극판 및 격막(15)이 권선되기 때문에, 음극의 코팅되지 않은 부분의 구리 포일이나 양극의 코팅되지 않은 알루미늄 포일변이 형성하는 단면이 사실 셀 권선체(2)원통형의 밑면에 해당된다. 알루미늄 포일, 구리 포일의 두께가 매우 얇고(0.03mm 보다 작음), 또 부드럽기 때문에, 본 발명에서 제시한 대용량 원통형 리튬 이온 배터리 내부의 셀 권선체(2)의 러그 단면(18)의 포일 형체(예, 구리 포일이나 알루미늄 포일)에 대한 정형 방법은 바로 3.5KW의 초음파를 통해 고주파 진동 압출시키는 동시에 양극과 음극의 러그 단면(18)의 알루미늄 포일 형체와 구리 포일 형체에 대해 고주파 진동을 가하여, 유화시키고, 또 압출을 진행하여, 고주파 진동 순간 포일 형체의 강성을 대폭 하락시키고, 포일 형체와 포일 형체 사이가 서로 뒤엉키며 "엉김"을 형성하고, 또 압축되면서 양극과 음극의 러그 단면(18)의 포일 형체를 각각 1.5mm 압축 감소시키는 것이다. 즉, 권선체의 전체 높이가 약 3mm 감소한다. 단위 체적내 포일 형체의 중량 밀도는 증가되며, 동시에 러그 단면(18)이 평평해지고, 단면의 압축된 포일 형체의 강성이 크게 증가되어, 다음 러그 단면(18)과 집전판의 레이저 솔더링을 위해 견고한 기반을 만들어서, 러그 단면(18)과 집전판의 레이저 솔더링의 유효 면적을 확대시키고 솔더링 강도를 향상시킨다.
본 발명의 셀 권선체(2)의 러그 단면(18)의 정형 방법은 슈퍼 커패시터등 에너지 저장 화학 물리 장치에도 마찬가지로 적용된다. 리튬 철 인산염 배터리 계통, 리튬 코발트 산화물 배터리 계통, 3 성분 물질 배터리 계통, 리튬 망간 배터리 계통, 리튬 티탄 배터리, 리튬 망간 인산염등 계통의 리튬 배터리에도 적합하다.
실시예 2
도 1 내지 도 5를 참조하면, 도면에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리는 배터리 쉘을 포함한다.
1. 배터리 쉘(1) 내에 있는 셀 권선체(2), 상술한 셀 권선체(2)는 축(3)을 권선 둘러싸고, 셀 권선체(2)양단의 집전판을 눌러서 덮으며, 러그와 집전판이 서로 연결된 단자 기둥과 배터리 양극의 커버를 통과하고, 상술한 단자 기둥은 양극 단자 기둥(11)과 음극 단자 기둥(7)을 포함하고, 상술한 커버는 양극 커버(13)와 음극 커버(6)를 포함하며, 상술한 집전판은 양극 집전판(14)과 음극 집전판(4)을 포함한다. 상술한 양극 단자 기둥(11)의 재질은 알루미늄 합금이며, 음극 단자 기둥(7)의 재질은 니켈 도금된 구리이고, 상술한 양극 집전판(14)의 재질은 알루미늄 합금이며, 음극 집전판(4)의 재질은 니켈 도금된 구리이고, 양극 집전판(14)와 음극 집전판(4)에는 전해액이 유입되는 주입구가 있다. 상술한 양극 집전판(14)와 양극 러그(10)는 레이저 솔더링을 통해 고정되며, 상술한 양극 집전판(14)과 양극 러그(10), 음극 집전판(4)와 음극 러그(8)가 서로 접촉되는 일면에는 절연 패드(9)가 있고, 상술한 양극 러그(10)의 재질은 알루미늄 합금이며, 양극 러그(10)의 또 다른 쪽은 양극 커버(13)와 서로 솔더링된다.
상술한 음극 집전판(4)과 음극 러그(8)는 레이저 솔더링을 통해 고정되며, 상술한 음극 러그(8)의 재질은 니켈 도금된 구리이고, 음극 러그(8)의 또 다른 쪽은 음극 단자 기둥(7)과 레이저 솔더링을 통해 고정된다. 상술한 셀 권선체(2)의 양극 음극 러그 단면(18)의 포일 형체는 각각 1.5 밀리미터 압축 감소되고, 러그 단면(18)의 포일 형체는 서로 뒤엉킨다.
1. 셀 권선체 준비 : 양극 바인더 - 양극 자극판 연속 코팅 - 양극 자극판 롤 프레스 - 양극 자극판 절단 - 음극 바인더 - 음극 자극판 연속 코팅 - 음극 자극판 롤 프레스 - 음극 자극판 절단 - 양극, 음극 자극판과 격막이 감겨 셀 권선체가 된다.
본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산 공정 : 양극 바인더 - 양극 자극판 연속 코팅 - 양극 자극판 롤 프레스 - 양극 자극판 절단 - 음극 바인더 - 음극 자극판 연속 코팅 - 음극 자극판 롤 프레스 - 음극 자극판 절단 - 양극 음극 자극판과 격막(15)을 권선하여 셀 권선체(2)로 만듬 -셀 권선체(2) 양단 러그 초음파 압출 진동으로 평평하게 정형 - 정형후 러그 단면(18)에 집전판 솔더링 - 집전판과 러그 솔더링 - 러그와 양극 음극 단자 기둥 밑부분 솔더링 - 집전판과 러그를 가진 권선체를 쉘에 넣음 - 배터리 쉘(1)과 커버를 레이저로 솔더링 밀봉 - 진공 건조 - 전해액 주입 - 배터리 형성과 용량 - 볼 베어링 밀봉. 그 중, 셀 권선체(2) 양단 러그를 초음파로 압출 진동하여 평형하게 만드는 정형 방법은 실시예 1 속의 정형 방법이다.
본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산시, 배터리 쉘(1)과 배터리 양극 커버(13), 음극 커버(6)은 하나로 레이저 솔더링되며, 양극 단자 기둥(11)재질은 알루미늄 합금이고, 음극 단자 기둥(７) 재질은 니켈 도금된 구리이며, 양극 집전판(14) 재질은 알루미늄 합금이고, 음극 집전판(4) 재질은 니켈 도금된 구리이며, 양극 집전판(14)과 음극 집전판(4)에는 전해액이 주입되는 4 개의 구멍이 있다. 양극 집전판(14)과 양극 러그(10)는 레이저로 함께 솔더링되고, 양극 러그(10) 재질은 알루미늄 합금이며, 그 양극 러그(10)의 또 다른 쪽은 양극 커버(13)와 솔더링됨에 따라, 양극 단자 기둥(11)과 도통된다. 음극 집전판(4)과 음극 러그(8)는 함께 레이저로 솔더링되고, 음극 러그(8) 재질은 니켈 도금된 구리이며, 그 음극 러그(8)의 또 다른 쪽은 음극 단자 기둥(7)과 레이저로 함께 솔더링되고, 배터리 쉘(1) 내의 셀 권선체(2)는 본 발명의 초음파 고주파 진동 압출 정형 기술로 정형되어, 러그 단면(18)의 포일 형체가 1.5mm 압축 감소되어, 러그 단면(18)의 포일 형체가 서로 뒤엉켜서 "엉김"을 형성하며, 러그 단면(18)의 포일 형체의 강성은 크게 증가된다. 셀 권선체(2)는 리튬 철 인산염 활성 물질로 코팅된 양극 자극판(17), 흑연 활성 물질로 코팅된 음극 자극판(16), 재질이 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인 격막(15) 및 재질이 폴리테트라 플루오로에틸렌 또는 폴리프로필렌 또는 알루미늄인 권선체 중심의 축(3)을 포함한다. 배터리 양극 단자 기둥에는 주입구가 있고, 주입이 완료되면 볼 베어링(12)으로 주입구를 밀봉한다.
본 발명의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산 공정에서 상술한 양극 바인더는 리튬 철 인산염, 도전성 카본과 폴리비닐리덴 플루오라이드 접착제 (용제 NMP 속에 용해)가 강하게 섞여 분산되어 얻어진 슬러리 형체이며, 음극 바인더는 흑연, 도전성 카본과 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨 CMC, 스티렌 - 부타디엔 라텍스 SBR 폴리올레핀 니트릴 LA132, LA133 계열 접착제 (탈이온수에 용해)가 강하게 섞여 분산되어 얻어진 슬러리 형체이다.
상술한 양극 자극판(17)은 양극 활성 물질, 양극 집전체와 접합제를 포함하며, 상술한 양극 자극판(17)이 포함하는 활성 물질은 리튬 철 인산염, 리튬 코발트 산화물, 리튬 망산 산화물, Li-Ni-Co-Mn-O, 리튬 망간 인산염, 리튬 망간 철 인산염, 리튬 망간 규산염이고, 상술한 양극 집전체는 알루미늄 포일이며, 상술한 접합제는 아라비아 고무, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 스티렌 부타디엔 라텍스 또는 카르복시 메틸 셀룰로오스이다.
상술한 음극 자극판(16)은 음극 활성 물질, 음극 집전체와 접합제를 포함하며, 음극 활성 물질은 인조 흑연, 천연 흑연, 인조 흑연과 천연 흑연 양자의 혼합물, 메조카본 마이크로비즈, 금속 주석, 규소 또는 리튬 티타네이트이고, 상술한 접합제는 아라비아 고무, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드, 폴리비닐리넨 플루오라이드, 스티렌 부타디엔 라텍스 또는 카르복시 메틸 셀룰로오스 또는 폴리올레핀 니트릴 LA132, LA133 계열이다.
상술한 격막(15)은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 3겹 복합 미세 다공성 막, 단층 폴리에틸렌 미세 다공성 격막 또는 폴리이미드 미세 다공성 격막, 폴리테트라 플루오로에틸렌 미세 다공성 격막이다.
상술한 전해액은 용제, 가용성 리튬염과 첨가제를 포함하며, 상술한 용제는 에틸렌 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트 또는 에틸 아세테이트이고, 상술한 가용성 리튬염은 리튬 헥사 플루오로 포스페이트, 리튬 도데실 플루오로보레이트, 리튬 비스옥살레이트 보레이트 또는 이미드 리튬염이며, 상술한 첨가제는 프로판설톤, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트, 불화 카보네이트, 에틸렌 아황산, 헥사 메틸 디실 아젠 알킬 아민 또는 트리페닐 포스파이트이다.
본 실시예중에서 상술한 원통형 배터리 쉘(1) 은 상술한 양극 러그(10)와 음극 러그(8)의 위치에 롤 슬롯(5)이 있고, 상술한 롤 슬롯(5)은 상술한 원통형을 한바퀴 둘러싼다. 구체적으로, 상술한 롤 슬롯(5)의 홈 깊이는 0.1-5mm 사이이며, 그 중, 3mm 가 최적화 사이즈이다. 상술한 리튬 이온 배터리는 제조시에 원통형 배터리 쉘(1) 의 한쪽을 롤 슬롯(5)에 미리 맞춘 후, 셀 권선체(2)를 넣고, 다시 다른 한쪽에 도 1 의 상술한 양쪽이 모두 롤 슬롯(5)을 가진 리튬 이온 배터리처럼 형성된 롤 슬롯(5) 구조를 만든다. 본 발명은 양쪽 롤 슬롯(5)을 사용한 리튬 이온 배터리의 쉘(1) 구조로서, 기존의 작은 원통형 배터리 롤 슬롯의 목적이 기계 압출 밀봉인 것과 비교하여, 본 발명의 목적은 내부 셀 권선체를 효과적으로 고정하여, 배터리 내부 공간을 증가시키고, 절연 시트의 충전을 감소시켜서, 전해액의 주입량을 향상시키고, 밀봉시 셀 권선체(2)의 격막(15)에 대한 레이저 솔더링 온도의 손상 리스크를 감소시키며, 배터리 내부의 내압 감소, 배터리의 안전성 증가를 통해 집전판과 출력 단자 기둥 사이의 러그의 연결이 유리하도록 함으로써, 큰 전류의 출력에 유리하고, 배터리의 전체적인 성능을 향상시키며, 배터리 사용 수명을 5-15년 이상까지 연장시키는 것이다.
비교 실시예 1
실시예 2의 기초상에서, 러그 단면과 집전편이 직접 레이저로 솔더링되고, 러그 단면의 포일 형체는 초음파 고주파 진동 정형을 하지 않으며, 그 나머지는 동일하다.
Figure pct00001
이상 상술한 내용은 본 발명의 실시예일 뿐이며, 이로 인해 본 발명의 청구 범위가 국한되지 않는다. 무릇 본 발명 설명서 및 첨부 도면 내용을 사용한 등가 구조 변화, 또는 직접 또는 간접적으로 기타 관련 기술 영역의 활용도 모두 본 발명의 특허 보호 범위내에 마찬가지로 포함된다.
1 : 배터리 쉘 2 : 셀 권선체 3 : 축
4 : 음극 집전판 5 : 롤 슬롯 6 : 음극 커버
7 : 음극 단자 기둥 8 : 음극 러그 9 : 절연 패드
10 : 양극 러그 11 : 양극 단자 기둥 12 : 볼 베어링
13 : 양극 커버 14 : 양극 집전판 15 : 격막
16 : 음극 자극판 17 : 양극 자극판 18 : 러그 단면

Claims (10)

  1. 일종의 셀 권선체의 러그 단면의 정형 방법으로서,
    러그 단면의 포일 형체에 고주파 진동 및 압력을 가하여, 러그 단면의 0.1-6.5mm 범위내 포일 형체가 유화되면, 러그 단면내 양극 음극의 포일 형체가 서로 뒤엉켜서 압축되는 것을 특징으로 하는 셀 권선체의 러그 단면의 정형 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    0.1-100.5KW 고출력 초음파로 러그 단면의 포일 형체에 고주파 진동을 가하는 것을 특징으로 하는 셀 권선체의 러그 단면 정형 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 음극의 포일 형체는 각각 0.1-6.5mm 압축 감소되는 것을 특징으로 하는 셀 권선체의 러그 단면 정형 방법.
  4. 다음과 같은 순서를 포함하는 것을 특징으로 하는 일종의 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산 방법.
    1）셀 권선체 준비 : 양극 바인더 - 양극 자극판 연속 코팅 - 양극 자극판 롤 프레스 - 양극 자극판 절단 - 음극 바인더 - 음극 자극판 연속 코팅 - 음극 자극판 롤 프레스 - 음극 자극판 절단 - 양극, 음극 자극판과 격막을 감아 셀 권선체로 만든다.
    2）셀 권선체의 러그 단면 정형 : 초음파 진동으로 러그 단면의 포일 형체에 고주파 진동을 가하고, 상응하는 압력을 가하여, 러그 단면의 0.1-6.5mm 범위내 포일 형체가 유화되면, 양극 음극의 포일 형체가 서로 뒤엉키며 압축된다.
    3）배터리 쉘 준비 : 집접판과 러그 솔더링 - 러그와 양극 음극 단자 기둥 밑부분 솔더링 - 집전판과 러그를 지닌 권선체를 쉘에 넣는다 - 배터리 쉘과 커버를 레이저 솔더링으로 밀봉 - 진공 건조 - 전해액 주입 - 배터리 형성과 용량 - 볼 베어링 밀봉.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 양극 자극판은 양극 활성 물질, 양극 집전체와 접합제를 포함하며, 상기 양극 자극판 활성 물질은 리튬 철 인산염, 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, Li-Ni-Co-Mn-O, 리튬 망간 인산염, 리튬 망간 철 인산염 또는 리튬 망간 규산염이고, 상기 양극 집전체는 알루미늄 포일이며, 상기 접합제는 폴리올레핀 니트릴류 계열의 접착제, 아라비아 고무, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 스티렌 부타디엔 라텍스 또는 카르복시 메틸 셀룰로오스이고, 상기 음극 자극판은 음극 활성 물질, 음극 집전체와 접합제를 포함하며, 상기 음극 활성 물질은 인조 흑연, 천연 흑연, 인조 흑연과 천연 흑연 양자의 혼합물, 메조카본 마이크로비즈, 금속 주석, 규소 또는 리튬 티타네이트이고, 상기 접합제는 폴리올레핀 니트릴 계열의 접착제, 아라비아 고무, 소수성화 개질된 에틸렌 옥사이드, 폴리비닐리넨 플루오라이드, 스티렌 부타디엔 라텍스 또는 카르복시 메틸 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 격막은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 3겹 복합 미세 다공성 막, 단층 폴리에틸렌 미세 다공성 격막, 폴리이미드 미세 다공성 격막 또는 폴리테트라 플루오로에틸렌 미세 다공성 격막인 것을 특징으로 하는 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 전해액은 용제, 가용성 리튬염과 첨가제를 포함하며, 상기 용제는 에틸렌 카보네이트, 에틸 메틸 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸 프로필 카보네이트 또는 에틸 아세테이트이고, 상기 가용성 리튬염은 리튬 헥사 플루오로 포스페이트, 리튬 비스옥살레이트 보레이트 또는 이미드 리튬염이며, 상기 첨가제는 프로판설톤, 비닐렌 카보네이트, 불화 카보네이트, 에틸렌 아황산, 헥사 메틸 디실 아젠 알킬 아민 또는 트리페닐 포스파이트인 것을 특징으로 하는 대용량 원통형 리튬 이온 배터리의 생산 방법.
  8. 청구항 4에 따른 생산 방법으로 생산된 대용량 원통형 리튬 이온 배터리에서,
    배터리 쉘, 배터리 쉘내에 있는 셀 권선체, 셀 권선체 양단을 누르는 집전판을 포함하며, 러그와 집전판이 서로 연결된 단자 기둥과 배터리 두 극의 커버를 통과하고, 상기 단자 기둥은 양극 단자 기둥과 음극 단자 기둥을 포함하며, 상기 커버는 양극 커버와 음극 커버를 포함하고, 상기 집전판은 양극 집전판과 음극 집전판을 포함하고,
    상기 양극 단자 기둥의 재질은 알루미늄 합금이며, 음극 단자 기둥의 재질은 니켈 도금된 구리이고, 상기 양극 집전판의 재질은 알루미늄 합금이며, 음극 집전판의 재질은 니켈 도금된 구리이고, 양극 집전판과 음극 집전판에는 전해액이 유입되는 주입구가 있으며,
    상기 양극 집전판과 양극 러그는 레이저 솔더링을 통해 고정되며, 상기 양극 러그의 재질은 알루미늄 합금이고, 양극 러그의 또 다른 쪽은 양극 커버와 솔더링 연결되고, 상기 음극 집전판과 음극 러그는 레이저 솔더링을 통해 고정되며, 상기 음극 러그의 재질은 니켈 도금된 구리이고, 음극 러그의 또 다른 쪽은 음극 단자 기둥과 레이저 솔더링을 통해 고정되고,
    상기 셀 권선체 양극 음극의 러그 단면의 포일 형체는 각각 0.1-6.5 밀리미터 압축 감소되며, 러그 단면의 포일 형체는 서로 뒤엉키는 것을 특징으로 하는 대용량 원통형 리튬 이온 배터리.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 쉘은 상기 양극 러그와 음극 러그의 위치에 더블 롤 슬롯 구조가 있으며, 상기 롤 슬롯은 상기 원통체를 한바퀴 둘러싸는 것을 특징으로 하는 대용량 원통형 리튬 이온 배터리.
  10. 청구항 8에 있어서,
    양극 단자 기둥과 양극 커버는 알루미늄 잉곳으로 한차레 압출이나 주조 방식을 사용해 일체 성형되는 것을 특징으로 하는 대용량 원통형 리튬 이온 배터리.
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