KR20150083633A - Jelly-roll electrode assembly and lithium secondary battery including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 젤리롤 전극조립체 및 그를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양극탭과 음극탭이 각각의 전극판의 중간부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리롤 전극조립체 및 그를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a jellyroll electrode assembly and a lithium secondary battery including the jellyroll electrode assembly. More particularly, the present invention relates to a jellyroll electrode assembly and a jellyroll electrode assembly including the positive electrode tab and the negative electrode tab, To a lithium secondary battery.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.2. Description of the Related Art Generally, a secondary battery is a battery which can be charged and discharged unlike a primary battery which can not be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles. Particularly, the lithium secondary battery has an operating voltage of about 3.6 V, has a capacity about three times that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery widely used as a power source for electronic equipment, and has a high energy density per unit weight. Is rapidly increasing.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극조립체와, 전극조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbonaceous material as a cathode active material and an anode active material, respectively. The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a casing member sealingly accommodates the electrode assembly together with the electrolyte solution.
한편, 리튬 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형(원통형 또는 각형) 이차전지와 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다. 통상적으로 캔형 이차전지의 경우 양극판과 음극판, 즉 전극판이 권취된 형태로 전지 캔에 수납되고, 파우치형 이차전지의 경우 전극판이 적층 또는 권취된 형태로 전지 캔에 수납된다.On the other hand, the lithium secondary battery is classified as a pouch type secondary battery in which a can type (cylindrical or prismatic) secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and an electrode assembly are embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet . In the case of a can type secondary battery, a positive electrode plate and a negative electrode plate, that is, an electrode plate are wound in a battery can, and in the case of a pouch type secondary battery, electrode plates are stacked or wound in a battery can.
특히, 전동공구용 전원으로 사용되는 원통형 리튬 이차전지의 경우, 가능한 내부 저항을 작게 설계하는 것이 중요하다. 저항이 작을수록 실 사용환경에서 발열이 적게 나타나며, 고율 방전시에 유리하게 된다. 이를 달성하기 위해서, 양극은 양극탭을 전체 양극판의 중간부에 위치하도록 설계하며, 음극은 음극탭을 전체 음극판의 양 끝단에 위치하도록 설계(멀티탭 구조)하여 저항이 감소하도록 하였다. 그러나, 공정상 2개의 음극탭을 절곡해서 캔에 넣고, 또 2개의 음극탭이 캔과 완벽하게 용접이 되어야 제대로 된 성능을 발휘하게 되는데, 이는 높은 용접기술 수준을 요구하게 된다.Particularly, in the case of a cylindrical lithium secondary battery used as a power source for a power tool, it is important to design a small internal resistance as small as possible. The smaller the resistance is, the less heat is generated in a practical use environment, and it is advantageous in high-rate discharge. In order to achieve this, the anode is designed such that the cathode tab is located at the middle portion of the entire cathode plate, and the cathode is designed so that the cathode tab is positioned at both ends of the anode plate. However, in the process, two negative electrode tabs are bent and placed in the can, and the two negative electrode tabs must be fully welded to the can to perform properly, which requires a high level of welding technology.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 음극탭이 형성되는 위치를 변경하여 내부 저항을 더욱 감소시키며, 종래와 달리 하나의 음극탭만을 형성함으로써 공정 상의 효율을 상승시킬 수 있고, 생산 비용을 감소시킬 수 있는 젤리롤 전극조립체 및 그를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to reduce the internal resistance by changing the positions where the negative electrode tabs are formed and to increase the efficiency of the process by forming only one negative electrode tab, And a lithium secondary battery including the electrode assembly.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 양극탭이 부착된 양극판; 음극탭이 부착된 음극판; 및 상기 양극판과 상기 음극판의 사이에 개재되는 세퍼레이터;를 구비하는 전극조립체가 권취되어 형성된 젤리롤 전극조립체로서, 상기 양극탭은, 상기 양극판의 중간부에 형성되어, 상기 젤리롤 전극조립체의 상부로 돌출되고, 상기 음극탭은, 상기 음극판의 중간부에 형성되어, 상기 젤리롤 전극조립체의 하부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 젤리롤 전극조립체가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a positive electrode plate having a positive electrode tab attached thereto. A negative electrode plate having a negative electrode tab attached thereto; And a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, wherein the positive electrode tab is formed at an intermediate portion of the positive electrode plate, and the positive electrode tab is formed at an upper portion of the jellyroll electrode assembly And the negative electrode tab is formed at an intermediate portion of the negative electrode plate and protrudes to a lower portion of the jellyroll electrode assembly.
여기서, 상기 양극탭은, 알루미늄으로 이루어진 것일 수 있다.Here, the positive electrode tab may be made of aluminum.
그리고, 상기 음극탭은, 니켈로 이루어진 것일 수 있다.The negative electrode tab may be made of nickel.
그리고, 상기 젤리롤 전극조립체는, 원통형인 것일 수 있다.The jelly roll electrode assembly may have a cylindrical shape.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 본 발명의 젤리롤 전극조립체를 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including the above-described jelly roll electrode assembly of the present invention.
여기서, 상기 리튬 이차전지는, 전동공구용 전원일 수 있다.Here, the lithium secondary battery may be a power source for a power tool.
본 발명에 따르면, 종래의 멀티탭 구조에 비해 양극탭에서 음극탭으로 흐르는 전류의 통로를 짧게 형성시켜 전체 저항 측면에서 효율이 상승된다.According to the present invention, compared to the conventional multi-tap structure, the current path from the positive electrode tab to the negative electrode tab is shortened, thereby increasing the efficiency in terms of the total resistance.
그리고, 종래의 멀티탭 구조와 달리 하나의 음극탭만을 형성함으로써 공정 상의 효율을 상승시킬 수 있고, 생산 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, unlike the conventional multi-tap structure, only one negative electrode tab is formed, so that the efficiency of the process can be increased and the production cost can be reduced.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른, 음극탭이 음극판의 양 끝단에 위치하도록 설계한 멀티탭 구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른, 음극탭이 음극판의 중간부에 위치하도록 설계한 구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, And shall not be interpreted.
FIG. 1 is a view schematically showing a multi-tap structure in which a negative electrode tab is positioned at both ends of a negative electrode plate according to the prior art.
FIG. 2 is a view schematically showing a structure in which a negative electrode tab is designed to be positioned at an intermediate portion of a negative electrode plate according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 종래기술에 따른 음극탭이 음극판의 양 끝단에 위치하도록 설계한 멀티탭 구조를 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른, 음극탭이 음극판의 중간부에 위치하도록 설계한 구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing a multi-tap structure in which a negative electrode tab according to the related art is positioned at both ends of a negative electrode plate. FIG. 2 is a cross- Fig.
우선 도 1을 참조하면, 종래의 원통형 리튬 이차전지, 특히 전동공구용 전지의 경우 내부 저항을 가능하면 작게 설계하는 것이 중요하다. 저항이 작을수록 실 사용환경에서 발열이 적게 나타나며, 고율 방전시에 특히 유리하게 된다. 종래에는 양극은 전체 양극판(10)의 중간부에 양극탭(11)이 위치하도록 설계하였고, 음극은 전체 음극판(20)의 양 끝단에 음극탭(21)이 위치하도록 설계(멀티탭 구조)하였다. 종래의 상기 멀티탭 구조에서 전류가 흐를 때에는, 양극탭에서부터 음극탭까지 흐르는 전류의 이동거리는 전체 양극의 중간부에서 전체 음극의 양 끝단까지 길어지게 된다. 그리고, 공정상 2개의 음극탭을 절곡해서 캔에 넣고, 2개의 음극탭이 캔과 완벽하게 용접이 되어야만 했었다.First, referring to FIG. 1, it is important to design the internal resistance of the conventional cylindrical lithium secondary battery, particularly the battery for a power tool, as small as possible. The smaller the resistance is, the less heat is generated in a practical use environment, and it is particularly advantageous in high-rate discharge. Conventionally, the positive electrode is designed such that the
하지만, 본 발명의 일 측면에 따른 젤리롤 전극조립체는, 양극탭(11)이 부착된 양극판(10); 음극탭(21)이 부착된 음극판(20); 및 상기 양극판(10)과 상기 음극판(20)의 사이에 개재되는 세퍼레이터;를 구비하는 전극조립체가 권취되어 형성된 젤리롤 전극조립체로서, 상기 양극탭(11)은, 상기 양극판(10)의 중간부에 형성되어, 상기 젤리롤 전극조립체의 상부로 돌출되고, 상기 음극탭(21)은, 상기 음극판(20)의 중간부에 형성되어, 상기 젤리롤 전극조립체의 하부로 돌출되는 것을 특징으로 한다.However, the jelly roll electrode assembly according to one aspect of the present invention includes a
본 발명에 따르면, 종래의 멀티탭 구조에 비해 양극탭에서 음극탭으로 흐르는 전류의 통로를 비교적 짧도록 하여, 전체 저항 측면에서 효율이 상승될 수 있고, 종래의 멀티탭 구조와 달리 하나의 음극탭만을 형성함으로써 공정 상의 효율을 상승시킬 수 있고, 생산 비용을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, compared to the conventional multi-tap structure, the current path from the positive electrode tab to the negative electrode tab is made relatively short, so that the efficiency can be increased in terms of the total resistance, and unlike the conventional multi- The efficiency of the process can be increased, and the production cost can be reduced.
상기 양극판(10)은, 양극 집전체의 적어도 일면에 양극 활물질이 도포되어 형성되고, 양극판(10)에는 양극탭(11)이 부착된다. 이와 같은 양극탭(11)은 양극 집전체에서 양극 활물질이 도포되지 않은 무지부에 초음파 융착 등의 방식에 의해 부착될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 양극탭(11)의 부착 방식에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 출원 시점에서 공지된 다양한 탭 부착 기술이 본 발명에 채용될 수 있다. 그리고, 상기 양극 집전체로는, 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)이 사용될 수 있고, 상기 양극탭(11)은 예를 들어 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.The
그리고, 상기 음극판(20)은, 음극 집전체의 적어도 일면에 음극 활물질이 도포되어 형성되고, 음극판(20)에는 음극탭(21)이 부착된다. 이와 같은 음극탭(21) 역시 양극탭(11)과 마찬가지로, 음극 집전체에서 음극 활물질이 도포되지 않은 무지부에 부착될 수 있으며, 초음파 융착 방식과 같은 다양한 부착 방식이 적용될 수 있다. 그리고, 상기 음극 집전체로는, 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일(foil)이 사용될 수 있고, 상기 음극탭(21)은 예를 들어 니켈(Ni)로 이루어질 수 있다.The
한편, 상기 세퍼레이터는, 양극판(10)과 음극판(20) 사이에 배치되어 양극판(10)과 음극판(20) 사이를 절연시키고, 양극판(10)과 음극판(20) 사이에 활물질 이온이 교환될 수 있도록 한다.The separator is disposed between the
상기 양극판(10), 음극판(20) 및 세퍼레이터의 구성이나 재질, 제조방법 등에 대하여 본 명세서에 설명된 내용 이외에는, 본 발명의 통상의 기술자에게 널리 알려져 있는 내용이 본 발명에 채용될 수 있으며, 이러한 내용에 대해서는 본 명세서에서 그 상세한 설명을 생략한다.The contents well known to those skilled in the art of the present invention can be employed in the present invention, other than the contents described in this specification, regarding the constitution and material of the
그리고, 상기 젤리롤 전극조립체는, 원통형 또는 각형으로 권취되어 형성될 수 있지만, 그 형상은 특별히 제한되는 것은 아니다.The jelly roll electrode assembly may be formed by winding in a cylindrical shape or a square shape, but its shape is not particularly limited.
한편, 본 발명의 다른 측면에 다른 리튬 이차전지는, 전술한 본 발명의 젤리롤 전극조립체를 포함한다. 상기 젤리롤 전극조립체는, 원통형 전지케이스 또는 각형 전지케이스에 비수 전해액과 같이 수납 및 주입되어, 리튬 이차전지로 작동될 수 있게 된다.Meanwhile, another lithium secondary battery according to another aspect of the present invention includes the above-described jelly roll electrode assembly of the present invention. The jelly roll electrode assembly is housed and injected into a cylindrical battery case or a prismatic battery case like a non-aqueous electrolyte to be operated as a lithium secondary battery.
이때, 상기 리튬 이차전지는, 전동공구 사용환경과 같은 대전류/고출력 사용환경에서 적절히 사용될 수 있다. 즉, 전술한 본 발명의 저항이 작게 설계된 젤리롤 전극조립체를 사용함으로써, 실 사용환경에서 발열이 적게 나타나게 되고, 고율 방전시에 특히 유리하게 작용한다.At this time, the lithium secondary battery can be suitably used in a high current / high power use environment such as a power tool operating environment. That is, by using the jellyroll electrode assembly of the present invention, which is designed to have a small resistance, the heat generation is low in a practical use environment and is particularly advantageous at high rate discharge.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
10: 양극판
11: 양극탭
20: 음극판
21: 음극탭10: positive electrode plate 11: positive electrode tab
20: cathode plate 21: cathode tab
Claims (6)
상기 양극탭은, 상기 양극판의 중간부에 형성되어, 상기 젤리롤 전극조립체의 상부로 돌출되고,
상기 음극탭은, 상기 음극판의 중간부에 형성되어, 상기 젤리롤 전극조립체의 하부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 젤리롤 전극조립체.A positive electrode plate having a positive electrode tab attached thereto; A negative electrode plate having a negative electrode tab attached thereto; And a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, the jellyroll electrode assembly comprising:
Wherein the positive electrode tab is formed at an intermediate portion of the positive electrode plate and projects to an upper portion of the jellyroll electrode assembly,
Wherein the negative electrode tab is formed at an intermediate portion of the negative electrode plate and protrudes to a lower portion of the jellyroll electrode assembly.
상기 양극탭은, 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 젤리롤 전극조립체.The method according to claim 1,
Wherein the positive electrode tab is made of aluminum.
상기 음극탭은, 니켈로 이루어진 것을 특징으로 하는 젤리롤 전극조립체.The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode tab is made of nickel.
상기 젤리롤 전극조립체는, 원통형인 것을 특징으로 하는 젤리롤 전극조립체.The method according to claim 1,
Wherein the jelly roll electrode assembly is cylindrical.
상기 리튬 이차전지는, 전동공구용 전원인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.6. The method of claim 5,
Wherein the lithium secondary battery is a power source for a power tool.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020140003408A KR20150083633A (en) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | Jelly-roll electrode assembly and lithium secondary battery including the same |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2019074197A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 삼성에스디아이(주) | Electrode assembly and secondary battery comprising same |
| WO2021033985A1 (en) * | 2019-08-20 | 2021-02-25 | 삼성에스디아이(주) | Electrode assembly and secondary battery including same |
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2014
- 2014-01-10 KR KR1020140003408A patent/KR20150083633A/en not_active Application Discontinuation
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