KR20150125377A - Cylinderical secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 일실시예는 원형 이차전지에 관한 것이다.
One embodiment of the present invention relates to a circular secondary battery.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries capable of meeting various demands have been conducted.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지와 같은 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of the shape of the battery, there is a high demand for prismatic batteries and pouch-type batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness. In terms of materials, lithium ion batteries with high energy density, discharge voltage, There is a high demand for secondary batteries such as batteries.
이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류된다.The secondary battery is roughly classified into a circular battery, a prismatic battery, and a pouch-shaped battery according to external and internal structural characteristics.
또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 어플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다도 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.In addition, the secondary battery is attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like, which is proposed as a solution for air pollution in existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. Accordingly, the types of applications using secondary batteries are diversifying due to the advantages of secondary batteries, and it is expected that secondary batteries will be applied to many fields and products in the future.
이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 당해 분야 및 제품들에 적용되는 전지들은 외력에 대해 높은 내구성을 가질 것과 소형 경량화가 강력히 요구되고 있다.As the application fields and products of the secondary battery are diversified, the type of the battery is also diversified to provide an appropriate output and capacity. In addition, batteries applied to the field and products are strongly required to have high durability against external forces and to be small and lightweight.
한편, 리튬 이차전지는 충방전시 열이 발생하는바, 이러한 열이 효과적으로 제거되지 못하고 축적되는 경우, 전지의 열화가 초래되고 안전성도 크게 훼손될 수 있다. 특히, 순간적으로 고출력을 제공하여야 하는 경우, 방전 과정에서 많은 발열이 수반된다. 높은 에너지 밀도를 갖는 원형 이차전지는 가벼운 중량보다는 대용량이 요구되는 노트북 등의 중형 디바이스에 주로 사용되므로, 알루미늄보다 중량이 2 배 정도 무겁지만 가격이 저렴한 스테인리스스틸 캔 등을 전지케이스로 사용한다. 따라서, 스테인리스스틸 등의 금속이 전지케이스 소재로 사용되는 때에는 열전도율이 알루미늄의 약 1/4 ~ 1/5 정도에 지나지 않으므로, 전지케이스를 통한 방열이 어려워 방열 문제가 보다 중요하다.On the other hand, when a lithium secondary battery generates heat during charging and discharging, if such heat can not be effectively removed and accumulated, the battery may deteriorate and its safety may be seriously impaired. Particularly, when instantaneous high power is to be provided, a lot of heat is involved in the discharge process. Since a circular secondary battery having a high energy density is mainly used for a medium-sized device such as a notebook which requires a large capacity rather than a light weight, a stainless steel can which is twice as heavy as aluminum but is cheap in price is used as a battery case. Therefore, when a metal such as stainless steel is used as the material of the battery case, the heat conductivity is only about 1/4 to 1/5 of that of aluminum. Therefore, heat dissipation through the battery case is difficult and heat dissipation is more important.
또한, 이차전지는 외부 충격 등에 대해 우수한 기계적 강성이 요구된다. 예를 들어, 이차전지에 강한 외부 충격이 인가되거나 또는 이차전지가 낙하되어 전지케이스의 일부가 함몰되거나 파열되는 경우, 내부의 전극조립체들의 단락이 유발되고 인화성의 전해액이 누출되는 등의 문제점이 있다. Further, the secondary battery is required to have excellent mechanical rigidity against an external impact or the like. For example, when a strong external impact is applied to the secondary battery, or when the secondary battery falls down and a part of the battery case is depressed or ruptured, there is a problem that the internal electrode assemblies are short-circuited and a flammable electrolytic solution is leaked .
따라서, 전지케이스 자체의 구조적 특징에 의해, 외력에 대한 우수한 기계적 강성 내지 구조적 안정성을 담보하면서도 충방전시 발생하는 많은 열을 외부로 배출하기 용이한 구조로 구성하여, 이차전지의 수명 및 안전성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
Therefore, the structure of the battery case itself can improve the lifetime and safety of the secondary battery by constituting the battery with a structure in which a large amount of heat generated during charging and discharging is easily discharged to the outside, while securing excellent mechanical rigidity and structural stability against external force There is a high need for technologies that can be used.
본 발명의 일실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한 것으로, 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 전지케이스 및 이를 포함하는 원형 이차전지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a battery case capable of improving the safety of a secondary battery and a circular secondary battery including the same.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 내부에 전극조립체와 전해액이 내장되는 이차전지용 케이스로서, 금속판 및 상기 금속판의 외면에 엠보를 포함하는 엠보싱면을 포함하고, 상기 엠보싱면은 연질성 고무로 이루어지는 전지케이스를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a case for a secondary battery having an electrode assembly and an electrolyte solution therein, the case including a metal plate and an embossed surface including an emboss on an outer surface of the metal plate, The surface is provided with a battery case made of soft rubber.
본 발명의 다른 일실시예에 있어서, 상기 전지케이스 및 전극조립체를 포함하는 원형 이차전지를 제공한다.
In another embodiment of the present invention, there is provided a circular secondary battery including the battery case and the electrode assembly.
본 발명의 일실시예에 따른 전지케이스는 금속판의 외면에 연질성 고무로 이루어진 엠보싱면이 형성되어 진동, 충격, 낙하 등과 같은 외력이 이차전지에 인가되었을 때, 외력이 엠보싱면 자체에서 분산되고 금속판으로 확산하는 것을 방지하여 전지케이스가 외력에 의해 파열 및 변형되는 것을 방지할 수 있고, 전지의 수명 및 안전성을 향상시킬 수 있다.
The battery case according to an embodiment of the present invention has an embossed surface made of soft rubber formed on the outer surface of a metal plate so that when an external force such as vibration, impact, drop, etc. is applied to the secondary battery, external force is dispersed in the embossed surface itself, It is possible to prevent the battery case from being ruptured and deformed by an external force, and the life and safety of the battery can be improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 오목형의 엠보가 형성된 엠보싱면의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 연속적 엠보가 형성된 엠보싱면의 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 불연속적 엠보가 형성된 엠보싱면의 수직 단면도이다.
도 4는 도2의 엠보싱면이 형성된 원형 전지케이스의 모식도이다.
도 5는 도 3의 엠보싱면이 형성된 전지케이스의 모식도이다.1 is a vertical cross-sectional view of an embossed surface having a concave emboss according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of an embossed surface having a continuous emboss according to an embodiment of the present invention.
3 is a vertical cross-sectional view of an embossed surface on which a discontinuous emboss is formed in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a circular battery case in which the embossed surface of FIG. 2 is formed.
5 is a schematic view of a battery case in which the embossed surface of FIG. 3 is formed.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
케이스로서, 금속판(110) 및 상기 금속판(110)의 외면에 엠보(130, 131)를 포함하는 엠보싱면(120)을 포함하고, 상기 엠보싱면(120)은 연질성 고무로 이루어지는 전지케이스(100)에 관한 것이다.
The case includes a
상기 전지케이스(100)는 금속판(110)의 외면에 연질성 고무로 이루어진 엠보싱면(120)이 형성되어 진동, 충격, 낙하 등과 같은 외력이 이차전지에 인가되었을 때, 외력이 엠보싱면(120) 자체에서 분산되고 금속판(110)으로 확산하는 것을 방지하여 전지케이스(100)가 외력에 의해 파열 및 변형되는 것을 방지할 수 있고, 전지의 수명 및 안전성을 향상시킬 수 있다.
The
본 발명에 사용된 용어의 이해를 돕기 위해, 금속판(110)의 외면에 엠보(130, 131)를 포함하는 엠보싱면(120)이 형성된 전지케이스(100)의 수직 단면도를 모식적으로 도시한 도 1을 참조하면, 't1'는 금속판(110)의 두께이고, 't2'는 엠보싱면(120)의 두께이며,'h'는 엠보(130, 131)의 높이이다.
A schematic diagram of a vertical cross-sectional view of a
상기 전지케이스(100)는 바람직하게는 원형 전지케이스일 수 있으며, 상기 전지케이스(100)는 금속판(110) 및 상기 금속판(110)의 외면에 엠보(130, 131)를 포함하는 엠보싱면(120)을 포함할 수 있다. The
상기 금속판(110)은 금속 소재로 이루어지며, 상기 금속소재는 알루미늄, 스테인리스 스틸, 니켈, 니켈 도금 연강, 철 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The
상기 금속판(110)은 주로 0.05 mm ~ 1.0 mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 금속판(110)의 두께가 0.05 mm 미만일 경우, 금속판(110)의 두께가 너무 얇아져서 진동, 충격, 낙하 등과 같은 외력이 이차전지에 인가되었을 때 전지케이스(100)가 외력에 의해 파열 및 변형될 수 있고, 1.0 mm 초과일 경우, 전지케이스(100)의 외경 사이즈가 증가하거나 내경의 사이즈가 감소할 수 있다. 전지케이스(100)의 외경이 증가할 경우에는 전지 사이즈가 커짐으로 인해 상용화가 어려울 수 있으며, 전지케이스(100)의 내경 사이즈가 감소할 경우에는 전극조립체를 수납하기 어렵고, 동일 규격 대비 전지 용량이 줄어들 수 있다. 특히, 원형 케이스인 경우 주로 0.15 mm ~ 0.3 mm 의 두께를 가질 수 있다.
The
상기 전지케이스(100)의 금속판(110) 외면에 엠보(130,131)를 포함한 엠보싱면(120)이 형성될 수 있으며, 상기 금속판(110)의 외면에 엠보(130,131)를 포함한 엠보싱면(120)이 형성됨으로써 진동, 충격, 낙하 등과 같은 외력이 이차전지에 인가되었을 때, 외력이 엠보싱면(120) 자체에서 분산되고 금속판(110)으로 확산하는 것을 방지하여 전지케이스(100)가 외력에 의해 파열 및 변형되는 것을 방지할 수 있다.
The embossed
상기 엠보싱면(120)은 금속판(110)의 외면에 1 내지 5 층으로 형성될 수 있으며, 전지케이스(100)의 외경 사이즈 증가를 최소화하는 범위 내에서 특별히 제한되는 것은 아니다.
The embossed
상기 엠보싱면(120)의 두께는 금속판(110)의 두께보다 얇거나 같을 수 있다. 상기 엠보싱면(120)의 두께가 너무 얇으면, 진동, 충격, 낙하 등과 같은 외력이 이차전지에 인가되었을 때, 외력이 엠보싱면(120) 자체에서 완전히 분산되기 어렵고, 외력이 금속판(110)으로 확산되어 전지케이스(100)가 외력에 의해 파열 및 변형될 수 있다. 반면, 엠보싱면(120)의 두께가 너무 두꺼우면, 전지케이스(100)의 두께가 지나치게 얇아져서 전지케이스(100)의 내압성(내팽창성)이 낮아지고 외부 충격에 대해 충분한 강성이 확보되기 어려울 수 있으며, 소망하는 구조적 안정성을 발휘하기 어려울 수 있다. 또한, 엠보싱면(120)에 돌출 형태의 엠보(130,131)를 형성하는 경우, 전지케이스(100)의 외경이 증가할 수 있다.The thickness of the embossed
이를 고려할 때, 상기 엠보(130,131)를 포함하는 엠보싱면(120)의 두께는 금속판(110)의 두께 대비 30 ~ 100% 일 수 있으며, 구체적인 예에서, 두께가 0.15 ~ 0.3 mm 인 금속판(110)의 경우 엠보싱면(120)의 두께는 0.04 ~ 0.3 mm 일 수 있다.
The thickness of the embossed
또한, 엠보싱면(120)에 포함되는 엠보(130,131)의 높이는 엠보싱면(120)의 두께 대비 30~80%일 수 있으며, 엠보(130,131)의 높이가 너무 낮은 경우, 진동, 충격, 낙하 등과 같은 외력이 이차전지에 인가되었을 때, 외력이 엠보싱면(120) 자체에서 완전히 분산되기 어렵고, 외력이 금속판(110)으로 확산되어 전지케이스(100)가 외력에 의해 파열 및 변형될 수 있다. 반면, 엠보(130,131)의 높이가 너무 높은 경우, 전지케이스(100)의 외경이 증가하게 되어 상용화가 어려울 수 있다.
The height of the
상기 엠보(130, 131)의 폭은 엠보싱면(120)에서 엠보(130, 131)가 시작되는 면의 폭으로, 상기 조건을 고려하여, 엠보(130, 131)의 높이 대비 50 내지 300%의 범위에서 형성할 수 있다.The width of the
상기 엠보(130, 131)의 간격은 엠보와 엠보사이의 거리인 것으로, 구조적 안정성 측면에서 가능하면 일정한 것이 바람직하며, 구조적으로 안정한 범위 내에서 형성될 수 있다.
The spacing between the
상기 엠보싱면(120)에 형성된 엠보(130,131)는 돌출 형태(凸)일 수 있으며 전지케이스(100)의 외경 사이즈 증가를 최소화하는 범위 내에서 특별히 제한되는 것은 아니다.
The
상기 엠보싱면(120)은 다수개의 엠보(130,131)가 연속적 또는 불연속적으로 형성될 수 있으며, 도 2 및 도 4와 같이, 상기 '연속적인 엠보(130)'라는 것은 개개의 엠보들이 서로 붙어서 형성되어 있음을 의미하고, 도 3 및 도 5와 같이. '불연속인 엠보(131)'라는 것은 개개의 엠보들이 서로 독립적으로 형성되어 있음을 의미한다.
As shown in FIGS. 2 and 4, the 'embossed continuous embossment 130' may be formed by embossing the
본 발명의 일실시예에 따라 상기 금속판(110)에 상기 엠보싱면(120)이 형성될 경우, 진동, 충격, 낙하 등과 같은 외력이 이차전지에 인가되었을 때, 인가된 외력이 엠보싱면(120) 자체에서 분산되도록 하여 외력이 금속판(110) 내부로 전파되는 것을 억제하고, 전지케이스(100)가 외력에 의해 파열 및 변형되는 것을 방지할 수 있다.
When the embossed
상기 엠보(130, 131)는 동일한 형상을 갖고 일정간격으로 규칙적으로 형성될 수 있으며, 상기 엠보(130,131)의 수직 단면 형상은 원호 형상, 쐐기 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 바람직하게는 상기 엠보(130,131) 자체가 외부 충격에 대해 높은 안정성을 제공하는 돔(dome) 형상을 이루도록 수직 단면상으로 원호형상일 수 있다.
The
본 발명의 일실시예에 따른 상기 엠보(130,131)를 포함하는 엠보싱면(120)과 상기 엠보(130,131)는 동일한 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 엠보(130,131) 및 엠보싱면(120)은 연질성 고무로 이루어질 수 있다.The
상기 연질성 고무는 천연고무 및 합성고무를 포함할 수 있으며, 상기 합성고무는 스티렌부타디엔고무(Styrene butadien rubber), 폴리클로로프렌고무(Polychloroprene rubber), 니트릴고무(Acrylonitrile-butadiene rubber), 부틸고무(Isoprene-isobutylene rubber), 부타디엔고무(Butadiene rubber), 이소프렌고무(Isoprene rubber), 에틸렌프로필렌고무(Ethylene propylene rubber), 다황화물계 고무(Polysulfide rubber), 실리콘고무(Silicone rubber), 플루오로고무(Fluororubber), 우레탄고무(Urethane rubber), 아크릴고무(Acrylic rubber)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
The soft rubber may include natural rubber and synthetic rubber. The synthetic rubber may be selected from the group consisting of styrene butadiene rubber, polychloroprene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butyl rubber (Isoprene isobutylene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, fluororubber, , Urethane rubber (Urethane rubber), and acrylic rubber (Acrylic rubber).
본 발명의 다른 일실시예에 있어서, 상기 엠보(130,131)를 포함한 엠보싱면(120)이 형성된 전지케이스(100) 및 전극조립체를 포함하는 원형 이차전지를 제공한다.
According to another embodiment of the present invention, there is provided a circular secondary battery including a
상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 구조로 이루어져 있으며, 상기전극조립체는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체이다. The electrode assembly has a structure of a positive electrode / separator / negative electrode. The electrode assembly is a jelly-roll (wound type) electrode assembly having a structure in which long sheets of positive and negative electrodes are wound with a separator interposed therebetween.
상기 전극조립체를 엠보(130,131)를 포함한 엠보싱면(120)이 형성되어 있는 전지케이스(100)의 내부에 내장하여 이차전지를 제조한다. 상기 이차전지는 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있다.
The electrode assembly is embedded in a
상기 리튬 이차전지는 양극 활물질을 포함하는 양극; 분리막; 상기 음극 활물질을 포함하는 음극; 및 전해질을 포함하며, 상기 음극 활물질은 음극으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일실시예에 따른 음극 활물질에 바인더와 용매, 필요에 따라 도전제와 분산제를 혼합 및 교반하여 슬러리를 제조한 후 이를 집전체에 도포하고 압축하여 음극을 제조할 수 있다.
The lithium secondary battery includes: a positive electrode including a positive electrode active material; Separation membrane; A negative electrode comprising the negative active material; And an electrolyte, and the negative electrode active material may be produced as a negative electrode. For example, a negative electrode may be manufactured by preparing a slurry by mixing and stirring a binder and a solvent, and optionally a conductive agent and a dispersant in an anode active material according to an embodiment of the present invention, applying the slurry to a current collector, .
상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(Polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부티렌 고무(SBR), 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
The binder may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HEP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, poly Polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), liquefied petroleum resin (EPDM), polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, Sulfonated EPDM, styrene butylene rubber (SBR), fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 용매로는 N-메틸-2-피롤리돈, 아세톤, 물 등을 사용할 수 있다.
As the solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, acetone, water and the like can be used.
상기 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
The conductive agent is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing any chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, panes black, lamp black, and thermal black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as fluorocarbon, aluminum and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 분산제는 수계 분산제 또는 N-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 분산제를 사용할 수 있다.
The dispersing agent may be an aqueous dispersing agent or an organic dispersing agent such as N-methyl-2-pyrrolidone.
상술한 음극 제조와 마찬가지로, 양극 활물질, 도전제, 결합제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 제조한 후 이를 금속 집전체에 직접 코팅하거나, 별도의 지지체상에 캐스팅하고 이 지지체로부터 박리시킨 양극 활물질 필름을 금속 집전체에 라미네이션하여 양극을 제조할 수 있다.
The cathode active material, the conductive agent, the binder and the solvent are mixed to prepare a slurry, which is then directly coated on the metal current collector or cast on a separate support, and the cathode active material film, The positive electrode can be manufactured by lamination to the current collector.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+yMn2-yO4 (여기서, y 는 0 - 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, y = 0.01 - 0.3임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - yMyO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, y = 0.01 - 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + y Mn 2-y O 4 (where y is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; Formula LiNi 1 - y M y O 2 ( where, the M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, y = 0.01 - 0.3 Im) Ni site type lithium nickel oxide which is represented by; Formula LiMn 2 - y M y O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, y = 0.01 - 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion , But the present invention is not limited to these.
상기 분리막은 종래 분리막으로 사용되는 통상적인 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있다. 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The separator may be a conventional porous polymer film used as a conventional separator, for example, a polyolefin polymer such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene / butene copolymer, an ethylene / hexene copolymer, and an ethylene / methacrylate copolymer The prepared porous polymer film can be used singly or in a laminated form. Non-woven fabrics made of conventional porous nonwoven fabrics, for example, glass fibers having a high melting point, polyethylene terephthalate fibers, and the like can be used, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일실시예에서 사용되는 전해질에 있어서, 전해질로 포함될 수 있는 리튬염은 이차전지용 전해질에 통상적으로 사용되는 것들이면 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다.
In the electrolyte used in the embodiment of the present invention, the lithium salt that can be included as the electrolyte can be used without limitation as long as it is ordinarily used for the electrolyte for the secondary battery. For example, the anion of the lithium salt includes F - Cl -, I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3 ) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - can be used.
본 발명의 일실시예에서 사용되는 전해질에 있어서, 전해질에 포함되는 유기 용매로는 통상적으로 사용되는 것들이면 제한없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌카보네이트, 술포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌설파이트 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. In the electrolyte used in the embodiment of the present invention, the organic solvent included in the electrolyte may be any of those conventionally used, and examples thereof include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl Selected from the group consisting of carbonate, methylpropyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, vinylene carbonate, sulfolane, gamma-butyrolactone, propylene sulfite and tetrahydrofuran May be used.
특히, 상기 카보네이트계 유기 용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트는 고점도의 유기 용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트에 디메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해질을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다. In particular, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates in the carbonate-based organic solvent, can be preferably used because they have high permittivity as a high-viscosity organic solvent and dissociate the lithium salt in the electrolyte well. To such a cyclic carbonate, dimethyl carbonate and diethyl When a low-viscosity, low-dielectric-constant linear carbonate such as carbonate is mixed at an appropriate ratio, an electrolyte having a high electric conductivity can be prepared, and thus it can be used more preferably.
선택적으로, 본 발명의 일실시예에 따라 저장되는 전해질은 통상의 전해질에 포함되는 과충전 방지제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
Alternatively, the electrolyte to be stored according to an embodiment of the present invention may further include an additive such as an overcharge inhibitor or the like contained in a conventional electrolyte.
양극과 음극 사이에 분리막을 배치하여 전극조립체를 형성하고, 상기 전지 조립체를 와인딩하거나 접어서 원형 전지케이스에 넣은 다음, 전해질을 주입하면 이차전지가 완성된다.
A separator is disposed between the anode and the cathode to form an electrode assembly. The battery assembly is wound or folded into a circular battery case, and then an electrolyte is injected to complete the secondary battery.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the following examples are intended to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.
[실시예 1] [Example 1]
전지 캔은 알루미늄으로 이루어지는 두께 0.1 mm의 금속판(110) 상에 우레탄 고무로 이루어고 연속적인 엠보(130)가 형성된 두께 0.05 mm의 엠보싱면(120)을 형성하고, 딥드로잉 가공하여 상하 세로로 긴 원형으로 형성하였다. 이때 전지 캔의 외경은 18.05 mm이고, 내경은 17.55 mm이었다. 상기 엠보는 각각 약 0.1 mm의 높이와 약 0.3 mm의 폭의 원호 단면 형상의 만입 구조로 이루어져 있고, 대략 1 mm의 간격으로 전지케이스(100) 외면 전체에 고르게 형성되었다.The battery can was formed by forming an
이렇게 표면 처리한 전지 캔의 내부에 외경이 17.20 mm인 젤리-롤 전극조립체를 장착한 후 1M LiPF6를 함유한 카보네이트계 리튬 전해액을 주입하고 밀봉하여 원형 리튬 이차전지를 제조하였다.
A jelly-roll electrode assembly having an outer diameter of 17.20 mm was mounted inside the battery can thus surface-treated, and then a carbonate-based lithium electrolyte containing 1M LiPF6 was injected and sealed to manufacture a circular lithium secondary battery.
[실시예 2][Example 2]
높이 0.1mm의 엠보를 불연속적으로 형성했다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 원형 리튬 이차전지를 제조하였다.
A round lithium rechargeable battery was produced in the same manner as in Example 1, except that embosses having a height of 0.1 mm were discontinuously formed.
[비교예 1][Comparative Example 1]
금속판의 외면에 엠보싱면을 형성하지 않았고, 전지케이스의 두께가 0.15mm인 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 원형 리튬 이차전지를 제조하였다.
A circular lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that an embossed surface was not formed on the outer surface of the metal plate and the thickness of the battery case was 0.15 mm.
[실험예 1][Experimental Example 1]
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 원형 리튬 이차전지에 대하여 외부충격에 대한 강도를 평가하였다.The strength of the circular lithium secondary battery manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 against external impact was evaluated.
외부충격에 대한 전지케이스(100)의 강도를 측정하기 위하여 직경 5 cm, 무게 700 g의 봉을 1 m 높이에서 전지의 중앙 부위에 낙하시켜, 단락 여부를 확인하고 충격 변형률을 측정하였다. 충격 변형률은 테스트 전의 전지 직경을 기준으로 테스트 후 폭 방향으로 증가한 직경의 크기를 상대값으로 계산하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
In order to measure the strength of the
상기 [표 1]에서는 보는 바와 같이, 엠보싱면이 형성되지 않은 비교예 1의 전지는 다수의 전지들에서 단락이 유발되었고 충격 변형률도 컸으며, 외부 충격에 대해 상당히 취약한 것을 알 수 있으나, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 전지는 오직 1 개의 전지에서 단락이 유발되었고, 충격 변형률의 수치도 비교예 1에 비하여 낮은 것을 확인하였다. 따라서, 엠보싱면에 형성된 실시예 1 및 2의 전지는 진동, 충격, 낙하 등과 같은 외력이 이차전지에 인가되었을 때, 외력이 엠보싱면 자체에서 분산되고 금속판으로 확산하는 것을 방지하여 전지케이스가 외력에 의해 파열 및 변형되는 것을 방지하고, 전지의 수명 및 안전성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
As shown in Table 1, it can be seen that the battery of Comparative Example 1 in which the embossed surface was not formed was short-circuited in a large number of cells, had a large impact strain, and was extremely vulnerable to external impact. The batteries of Examples 1 and 2 were caused to cause short-circuiting in only one battery, and the impact strain rate was also lower than that of Comparative Example 1. [ Therefore, when the external force such as vibration, shock, drop, etc. is applied to the secondary battery, the cells of Examples 1 and 2 formed on the embossed surface are prevented from being dispersed in the embossed surface itself and diffused into the metal plate, It is possible to prevent the batteries from being ruptured and deformed, and the lifetime and safety of the battery can be improved.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will readily appreciate that many suitable modifications and variations are possible in light of the above teachings. Accordingly, all such modifications and variations as fall within the scope of the present invention should be considered.
100: 전지케이스
110: 금속판
120: 엠보싱면
130: 연속적인 엠보
131: 불연속적인 엠보100: Battery case
110: metal plate
120: embossed cotton
130: Continuous embossing
131: Discrete Embo
Claims (12)
금속판; 및
상기 금속판의 외면에 엠보를 포함하는 엠보싱면을 포함하고,
상기 엠보싱면은 연질성 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
1. A secondary battery case having an electrode assembly and an electrolyte therein,
plate; And
And an embossed surface including an emboss on an outer surface of the metal plate,
Wherein the embossed surface is made of soft rubber.
상기 금속판은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 니켈, 철 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein the metal plate comprises one or more selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, nickel, iron, and alloys thereof.
상기 엠보싱면은 전지케이스의 외면에 1 내지 5 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein the embossed surface is formed in one to five layers on the outer surface of the battery case.
상기 엠보를 포함하는 엠보싱면의 두께는 전지케이스의 두께 대비 30 ~ 100% 인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the embossed surface including the embossed portion is 30 to 100% of the thickness of the battery case.
상기 엠보의 높이는 엠보싱면의 두께 대비 30 ~ 80%인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein a height of the embossed portion is 30 to 80% of a thickness of the embossed surface.
상기 엠보싱면에 다수개의 엠보가 연속적 또는 불연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein a plurality of embossments are continuously or discontinuously formed on the embossed surface.
상기 엠보는 돌출 형태(凸)인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein the embossed shape is convex.
상기 엠보는 동일한 형상을 갖고 일정간격으로 규칙적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein the emboss has the same shape and is regularly formed at regular intervals.
상기 엠보의 수직 단면 형상은 원호 형상, 쐐기 형상 또는 다각형 형상인 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein the vertical sectional shape of the embossment is an arc shape, a wedge shape, or a polygonal shape.
상기 연질성 고무는 천연고무 및 합성고무를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지케이스.
The method according to claim 1,
Wherein the soft rubber comprises natural rubber and synthetic rubber.
상기 합성고무는 스티렌부타디엔고무(Styrene butadien rubber), 폴리클로로프렌고무(Polychloroprene rubber), 니트릴고무(Acrylonitrile-butadiene rubber), 부틸고무(Isoprene-isobutylene rubber), 부타디엔고무(Butadiene rubber), 이소프렌고무(Isoprene rubber), 에틸렌프로필렌고무(Ethylene propylene rubber), 다황화물계 고무(Polysulfide rubber), 실리콘고무(Silicone rubber), 플루오로고무(Fluororubber), 우레탄고무(Urethane rubber), 아크릴고무(Acrylic rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 전지 케이스.
The method according to claim 10,
The synthetic rubber may be selected from the group consisting of styrene butadiene rubber, polychloroprene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, isoprene-isobutylene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber rubber, ethylene propylene rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, fluororubber, urethane rubber, and acrylic rubber. Wherein the battery case is made of one or more selected from the group consisting of polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyurethane resins,
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|---|---|---|---|---|
| US11888181B2 (en) | 2019-01-10 | 2024-01-30 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery pack including insulating tube |
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2014
- 2014-04-30 KR KR1020140052665A patent/KR20150125377A/en active Search and Examination
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