KR20160049680A - Battery Cell Having Reference Electrode for Detecting Electrochemical Impedance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기화학적 저항 측정용 기준전극 부재를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell including a reference electrode member for electrochemical resistance measurement.
IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 ‘유비쿼터스 사회’로 발전되고 있다.As information technology (IT) technology has developed remarkably, various portable information and communication devices have been spreading, so that the 21st century is being developed into a ubiquitous society capable of providing high-quality information services regardless of time and place.
이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다.In the development base for such a ubiquitous society, a secondary battery occupies an important position. Specifically, the rechargeable secondary cell is widely used as an energy source for wireless mobile devices, and is proposed as a solution for air pollution in existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels Electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.
상기와 같이, 이차전지가 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 이차전지는 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 소형 경박화가 강력히 요구되고 있다.As described above, as the devices to which the secondary battery is applied are diversified, the lithium secondary battery has been diversified to provide an appropriate output and capacity for the applied device. In addition, miniaturization is strongly demanded.
이러한 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 전해액과 함께 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.Such a secondary battery includes a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case, a pouch type battery in which an electrode assembly is embedded in an aluminum laminate sheet pouch- Batteries.
또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 이들이 복합된 스택/폴딩형 구조로 분류된다.In addition, the electrode assembly incorporated in the battery case is a chargeable / dischargeable power generation device formed of a lamination structure of a positive electrode / separator / negative electrode. The electrode assembly is a jelly-roll type electrode assembly in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material, A stacked structure in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes of a predetermined size are stacked in a state interposed in a separator, and stacked / folded structures in which they are combined.
최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있다. 구체적으로, 디바이스의 소형화 및 박형화에 따라, 전지의 수납 공간이 충분한 여유를 갖지 못한 상태에서도 효율적인 구조로 장착될 수 있는 전지셀이 필요하게 되었고, 이에 다양한 구조의 디바이스에서도 적용이 가능한 다양한 형상을 가진 전지셀들이 개발되고있다.In recent years, a new type of battery cell is required due to a slim type or various design trends. Specifically, with the miniaturization and thinning of the device, a battery cell capable of being mounted with an efficient structure even in a state in which the storage space of the battery does not have a sufficient margin is required, and thus, various shapes Battery cells are being developed.
이처럼 이차전지의 다변화된 형상과 더불어, 이차전지의 성능(속도 특성 및 출력 특성)에 대한 관심이 높아 지고 있는 실정이다. In addition to the diversified shape of the secondary battery, there is a growing interest in the performance (speed characteristics and output characteristics) of the secondary battery.
특히, 이차전지의 성능은 충전과 방전시에 양극과 음극간의 전기화학적 반응에 의해 구현되며, 이는 전지의 내부 저항과 밀접한 관련성이 있다. 즉, 내부 저항이 클수록 전지의 충전이 느려지고 출력 용량이 감소하게 된다. 따라서, 전지의 내부 저항은 전지의 성능을 평가하는데 중요한 요인으로 간주되어, 이에 대한 활발한 연구가 진행중이다.Particularly, the performance of the secondary battery is realized by an electrochemical reaction between the anode and the cathode at the time of charging and discharging, which is closely related to the internal resistance of the battery. That is, the larger the internal resistance, the slower the charge of the battery and the lower the output capacity. Therefore, the internal resistance of the battery is regarded as an important factor for evaluating the performance of the battery, and active research on this is underway.
그러나, 이차전지의 실제 내부 저항은 수 mΩ에 불과하므로 정밀한 측정 기술이 요구된다. 하지만, 종래의 기술은 실제 이차전지의 내부 환경과 다른 실험 조건에서 저항 측정이 이루어지거나, 기준 전극이 전지셀의 양극 및 음극과의 근접 거리에 설치되지 않는 등과 같은 문제점으로 인하여 정확한 측정이 어려운 문제점이 있다.However, since the actual internal resistance of the secondary battery is only a few mΩ, a precise measuring technique is required. However, the conventional technology has a problem in that accurate measurement is difficult due to problems such as resistance measurement is performed in an actual environment of an actual secondary battery or an experiment condition is not installed at a close distance between the anode and the cathode of the battery cell .
이러한 문제점을 해결할 수 있는 전지셀의 필요성이 높은 실정이다.There is a high need for a battery cell capable of solving such a problem.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전극조립체를 이루는 단위셀의 다양한 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 전기화학적 저항 측정용 기준전극 부재가 설치되어 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉됨으로써, 전지의 내부 저항을 정확히 감지할 수 있을 뿐만 아니라 잉여 공간의 효율적 활용이 가능한 전지셀을 제공하는 것이다.More specifically, an object of the present invention is to provide a reference electrode member for measuring electrochemical resistance on a surplus space caused by various shapes of unit cells constituting an electrode assembly and being sealed inside the battery case together with the electrode assembly, The present invention provides a battery cell capable of accurately sensing an internal resistance and efficiently utilizing an excess space.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell comprising:
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀로서,A battery cell in which an electrode assembly having a separator structure interposed between an anode and a cathode and between the anode and the cathode is embedded in a battery case,
상기 전극조립체는 둘 이상의 단위셀들을 포함하고 있고 하기 구조(a) 내지 (d) 중의 하나의 구조로 이루어져 있으며; Wherein the electrode assembly includes two or more unit cells and has one of the following structures (a) to (d);
(a) 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 크기가 서로 다른 둘 이상의 단위셀들이 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조를 형성하고 있는 구조, (a) a structure in which two or more unit cells having different sizes are stacked in a height direction with respect to a plane, and one or more stepped structures having a width and a height are formed,
(b) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀은 외주면 중 적어도 1변에 평면상으로 단위셀의 본체를 가로지르는 중심축을 기준으로 비대칭 부위를 포함하고 있는 구조,(b) at least one unit cell of the unit cells includes an asymmetric portion on at least one side of the outer circumferential surface with respect to a central axis crossing the body of the unit cell in plan view,
(c) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀의 적어도 하나의 측면으로부터 단위셀의 중심으로 만입되어 있는 만입부가 형성되어 있는 구조,(c) a structure in which at least one unit cell among the unit cells has a recessed portion indented from at least one side of the unit cell to the center of the unit cell,
(d) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀을 관통하는 중공부가 형성되어 있는 구조,(d) a structure in which at least one of the unit cells has a hollow portion penetrating the unit cell,
상기 전극조립체에서 단위셀의 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 전기화학적 저항 측정용 기준전극 부재가 설치되어 있고, 상기 기준전극 부재는 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.A reference electrode member for measuring the electrochemical resistance is provided on the surplus space caused by the shape of the unit cell in the electrode assembly and the reference electrode member is sealed inside the battery case together with the electrode assembly .
즉, 본 발명에 따른 전지셀은 전극조립체를 이루는 단위셀의 다양한 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 기준전극 부재가 설치되어 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉됨으로써, 전지의 내부 저항을 정확히 감지할 수 있을 뿐만 아니라 잉여 공간의 효율적 활용이 가능하다.That is, in the battery cell according to the present invention, the reference electrode member is provided on the surplus space caused by various shapes of the unit cells constituting the electrode assembly, and is sealed inside the battery case together with the electrode assembly, It is possible to sense not only the surplus space but also the efficient utilization.
본 발명의 전극조립체는 전극단자들이 일측 단부에 함께 위치하거나, 양측 대향 단부들, 또는 일측 단부와 그것에 인접한 측면 단부에 각각 위치하는 구조의 판상형 전극조립체일 수 있다.The electrode assembly of the present invention may be a plate-shaped electrode assembly in which the electrode terminals are located together at one end, or at both opposite ends, or at one end and adjacent lateral end, respectively.
상기 구조(a)에서, 계단 구조는, (i) 단의 높이는 동일하고 폭이 상이하거나, 또는 (ii) 단의 폭과 높이가 모두 상이한 구조로 형성될 수 있다. In the structure (a), the step structure may be formed in such a structure that (i) the stages have the same height and the widths are different, or (ii) the stage has a different width and height.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀들은 직육면체 형상으로 이루어질 수 있고, 상기 계단 구조는 전극조립체의 전극단자 비 형성 또는 형성 부위에 형성될 수 있다. In one specific example, the unit cells may be formed in a rectangular parallelepiped shape, and the stepped structure may be formed at an electrode terminal formation or formation portion of the electrode assembly.
이러한 전극조립체의 특이한 형상에 의해 상기 잉여 공간은 계단 구조에 의해 만들어진 단차 부위에 형성될 수 있다.Due to the peculiar shape of the electrode assembly, the surplus space can be formed at the stepped portion formed by the step structure.
상기 구조(b)에서, 비대칭 부위는 곡선부 또는 직선부로 형성될 수 있고, 평면상의 4변 중의 1변에 형성되어 있거나 또는 2변 이상에 걸쳐 형성될 수 있다.In the structure (b), the asymmetric portion may be formed as a curved portion or a straight portion, and may be formed on one side of four sides on the plane, or on two or more sides.
하나의 구체적인 예에서, 상기 곡선부는 원호 형상으로 이루어져 있고, 상기 원호의 볼록 부위가 단위셀의 외면 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 잉여 공간은 비대칭 부위에 접한 부위에 형성될 수 있다. In one specific example, the curved portion is formed in an arc shape, and the convex portion of the arc can be formed to face the outer surface direction of the unit cell. In this case, the surplus space may be formed at a portion in contact with the asymmetric portion.
상기 구조(c)에서, 만입부의 형상은 특별히 한정되지 않으나 평면상으로 다각형 형상일 수 있다. In the structure (c), the shape of the depressed portion is not particularly limited, but may be a polygonal shape in plan view.
하나의 구체적인 예에서, 만입부의 내측면은 평면상으로 적어도 일변이 원호 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 잉여 공간은 만입부의 내측으로 도입된 부위에 형성될 수 있다.In one specific example, the inner surface of the depressed portion may be formed at least on one side in an arc shape in plan view. In this case, the surplus space may be formed at a portion introduced into the indented portion.
상기 구조(d)에서, 중공부의 형상은 특별히 한정되지 않으나 평면상으로 다각형 또는 원형일 수 있다. 또한, 평면상으로 상기 중공부의 넓이는 단위셀의 넓이의 5% 내지 80%의 범위 내에서 형성될 수 있다.In the structure (d), the shape of the hollow portion is not particularly limited, but may be a polygonal shape or a circular shape in plan view. Further, the width of the hollow portion in a plane may be formed within a range of 5% to 80% of the width of the unit cell.
상기 구조(d)에서 잉여 공간은 중공부의 내부 공간일 수 있다.In the structure (d), the surplus space may be the inner space of the hollow portion.
상기 구조(a) 내지 (d)에서 형성된 잉여 공간의 형상과 위치는 특별히 한정되지 않으며, 전지셀의 형상에 따라 매우 다양할 수 있다.The shape and position of the surplus space formed in the structures (a) to (d) are not particularly limited and may vary greatly depending on the shape of the battery cell.
이와 같이 전지셀의 다양한 형상에 의해서 유발된 잉여 공간에 설치되는 기준전극 부재는 리튬 금속, 백금, 금, 은, 또는 환원 전위가 알려져 있는 기타 금속으로 이루어질 수 있다.The reference electrode member installed in the surplus space caused by the various shapes of the battery cells may be made of lithium metal, platinum, gold, silver, or other metals whose reduction potential is known.
상기 잉여 공간에 기준전극 부재가 설치될 때, 기준전극 부재는 전극조립체의 형상 및 외부 측정 장치와 단자의 연결성 등을 고려하여, 크기와 형상에 제한되지 않고, 다양한 구조로 설치될 수 있다.When the reference electrode member is provided in the surplus space, the reference electrode member is not limited in size and shape in consideration of the shape of the electrode assembly, the connection between the external measuring device and the terminal, and the like.
하나의 구체적인 예에서, 상기 기준전극 부재는 전극조립체의 전극단자와 동일한 방향으로 돌출되어 있는 구조일 수 있다. 이 경우, 상기 접속단자는 단위셀의 전극 탭 및 리드에 접촉이 되지 않도록 소정의 공간을 두고 설치하는 것이 바람직하다. In one specific example, the reference electrode member may have a structure protruding in the same direction as the electrode terminal of the electrode assembly. In this case, it is preferable that the connection terminal is provided with a predetermined space so as not to be in contact with the electrode tab and the lead of the unit cell.
본 발명에 따른 기준전극 부재는 전기화학적 저항의 측정을 위한 다양한 측정법에 사용될 수 있다.The reference electrode member according to the present invention can be used for various measurement methods for measuring electrochemical resistance.
하나의 구체적인 예에서, 상기 기준전극 부재는 10mV의 작은 전압의 주파수를 106~10-4Hz정도로 변경하면서 교류 임피던스를 이용하는 전기화학 임피던스 분광법(Electrochemincal Impedance Spetroscopy)법에 사용될 수 있다. 전기화학 임피던스 분광법은 양극과 음극 사이에 일어나는 전기화학반응을 등가 전기 회로의 형태로 모형화하여 분석하는 방법이다.In one specific example, the reference electrode member may be used in an electrochemical impedance spectroscopy (ACHM) method using AC impedance while changing the frequency of a small voltage of 10 mV to about 106 to 10 -4 Hz. Electrochemical impedance spectroscopy is a method of modeling and analyzing electrochemical reactions taking place between an anode and a cathode in the form of an equivalent electrical circuit.
본 발명에 따른 기준전극 부재를 사용하여, 전해질 저항, 내부 전극 입자 표면에 생성되는 SEI(Solid Electrolyte Interphase)에서의 전하전달에 해당하는 필름 저항, 전극물질 계면에서의 Li 이온 산화 및 환원반응을 나타내는 전하전달 저항, 입자 결정 구조내부로의 층간삽입에 의한 화학적 확산 저항 등으로 구분하여 내부 저항을 분석할 수 있다. 이와 같이 분석된 계면 저항 및 반응 저항들의 분석 결과를 통해서 전지셀의 충전 및 방전시 각 전극간의 저항변화를 측정할 수 있다.Using the reference electrode member according to the present invention, electrolyte resistance, film resistance corresponding to charge transfer in SEI (Solid Electrolyte Interphase) generated on the surface of the internal electrode particles, Li ion oxidation and reduction reaction at the electrode material interface Charge transfer resistance, chemical diffusion resistance by intercalation into the grain structure, and so on. Through the analysis of the interface resistance and the reaction resistance analyzed as described above, it is possible to measure the resistance change between each electrode when charging and discharging the battery cell.
상기 측정 방법에 의한 내부 저항의 정확한 측정을 위해, 상기 기준전극 부재는, 전지셀의 다양한 형상에 의해 유발된 잉여 공간상에 배치되어 전극조립체와 함께 전지 케이스에 밀봉됨으로써, 전지셀의 내부에 전극과 전도가 되지 않는 범위에서 이온만이 이동할 수 있는 최근접 거리에 위치할 수 있다.In order to accurately measure the internal resistance by the above-described measuring method, the reference electrode member is disposed on a surplus space caused by various shapes of the battery cells and is sealed in the battery case together with the electrode assembly, And can only be located at the closest distance to which ions can move within a range where no conduction occurs.
상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스일 수 있다.The battery case may be a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
상기 라미네이트 시트는 금속 차단층의 양면에 수지층이 도포되어 있는 구조일 수 있고, 예를 들어, 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조일 수 있다.The laminate sheet may have a structure in which a resin layer is applied to both surfaces of the metal barrier layer. For example, a resin outer layer having excellent durability is attached to one surface (outer surface) of the metal barrier layer, A heat-meltable resin sealant layer may be added.
하나의 구체적인 예에서, 상기 금속 차단층의 소재로는 가스 등에 대한 차단 특성과 박막 형태의 가공을 가능하게 하는 연성을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다.In one specific example, as the material of the metal barrier layer, aluminum or aluminum alloy having a blocking property against gas and the like and a softness capable of processing in the form of a thin film can be used.
상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 그것의 소재로는 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 고분자 수지로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름 등이 사용될 수 있다.Since the resin outer layer has excellent resistance to external environment, polyethylene terephthalate (PET) and stretched nylon film can be used as a polymer resin having a tensile strength and a weather resistance higher than a predetermined level.
또한, 상기 수지 실란트층의 소재로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)계 수지 등이 사용될 수 있다.Further, as a material of the resin sealant layer, a non-oriented polypropylene film (CPP) film having a low heat absorbing property (heat adhesion property) and low hygroscopicity for suppressing the penetration of an electrolyte solution and not being expanded or eroded by an electrolyte Resin or the like can be used.
상기 라미네이트 시트의 전지케이스는 상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어질 수 있으며, 상기 상부 케이스와 하부 케이스의 내면 구조는 상호 결합되어 밀봉된 공간 상에 기준전극 부재가 배치된 전극조립체들이 수용될 수 있도록 이들의 외형에 대응하여 수납부들이 형성될 수 있다. 이러한 상부 케이스와 하부 케이스는 각각 독립적인 부재들일 수도 있고, 일측 단부가 상호 연결된 1 단위의 부재일 수도 있다.The battery case of the laminate sheet may be composed of an upper case and a lower case, and the inner surface structures of the upper case and the lower case are coupled to each other so that the electrode assemblies, in which the reference electrode members are disposed, The receiving portions may be formed corresponding to the outer shape. The upper case and the lower case may be independent members, or may be one unit members with one end connected to each other.
상기 기준전극 부재가 배치된 전극조립체의 외형에 대응하는 전지케이스의 내면 구조는 전지셀의 전체 부피를 최소화 하는 측면에서, 기준전극 부재가 배치된 전극조립체의 외면에 대응하는 구조로 이루어질 수 있다. The inner surface structure of the battery case corresponding to the outer shape of the electrode assembly in which the reference electrode member is disposed may have a structure corresponding to the outer surface of the electrode assembly in which the reference electrode member is disposed in terms of minimizing the total volume of the battery cells.
상기 단위셀들은 스택형, 스택/폴딩형, 또는 젤리-롤형 전극군일 수 있다. 이러한 전극군들의 종류 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The unit cells may be stacked, stacked, folded, or jelly-roll type. Since the types and manufacturing methods of the electrode groups are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.
상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The battery cell may be a lithium ion battery cell or a lithium ion polymer battery cell, but is not limited thereto.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.The present invention also provides a device including the battery cell as a power source, wherein the device is a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a wearable electronic device, a LEV (Light Electronic Vehicle) A car, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법 역시 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structures of these devices and their fabrication methods are also well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 다양한 형상의 전극조립체에서 단위셀의 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 기준전극 부재를 설치하여 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉함으로써, 양극 및 음극에 가장 근접한 곳에 기준전극 부재를 설치하여 정확한 내부 저항을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 잉여 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과를 제공한다. As described above, in the battery cell according to the present invention, the reference electrode member is installed on the surplus space caused by the shape of the unit cell in the various shapes of the electrode assembly, and is sealed inside the battery case together with the electrode assembly, It is possible to measure the accurate internal resistance by providing the reference electrode member nearest to the anode and the cathode, and to effectively utilize the surplus space.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 3는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.1 is a perspective view of a battery cell according to a first embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a battery cell according to a second embodiment of the present invention;
3 is a perspective view of a battery cell according to a third embodiment of the present invention;
4 is a perspective view of a battery cell according to a fourth embodiment of the present invention.
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, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is a perspective view of a battery cell according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 제 1 실시예의 전지셀(100)은 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 구조로서, 전극조립체는 2개의 직육면체 형상의 단위셀들(110, 120)을 포함하고, 전극단자들(101, 102)이 일측 단부에 함께 위치하는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the
상이한 높이를 가진 제 1 단위셀(110) 및 제 2 단위셀(120)은 높이 방향으로 적층되어 있으며, 평면상 서로 크기가 다른 구조로 구성되어 있음으로 인해, 폭 차이에 해당하는 부위에 계단 구조를 형성한다. 이러한 계단 구조는 전극조립체의 전극단자들(101, 102)의 비형성 부위에 위치하며, 계단 구조에 의해 만들어진 단차 부위인 잉여 공간(130)에 기준전극 부재(140)가 설치되어 있다. 참고로, 도면에서는 생략되어 있지만, 전극단자들(101, 102)이 제 2 단위셀(120) 뿐만 아니라 제 1 단위셀(110)에도 전기적으로 연결되어 있음은 물론이다.Since the
또한, 기준전극 부재(140)의 접속 단자(141)는 전극조립체의 전극단자들(101, 102)과 동일한 방향으로 돌출되어 있다. The
도면의 간소화를 위해 도 1에서 전지케이스의 구조를 생략하기는 하였지만, 기준전극 부재(140)가 배치된 전극조립체는 이들 외형에 대응하는 내면 구조를 가진 전지케이스에 의해 밀봉되어 있다.Although the structure of the battery case is omitted in FIG. 1 for the sake of simplicity, the electrode assembly in which the
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.2 is a perspective view of a battery cell according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 제 2 실시예의 전지셀(200)은 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 구조로서, 제 1 단위셀(210) 및 제 2 단위셀(220)은 높이 방향으로 적층되어 있고, 전극단자들(201, 202)이 일측 단부에 함께 위치하고 있음은 제 1 실시예의 전지셀(100)과 동일하다.Referring to FIG. 2, the
반면에, 전지셀(100)과 달리, 제 1 단위셀(210)은 평면상으로 비대칭 구조로서 직사각형 형태의 일측 모서리 부위에 곡선부(250)가 형성되어 있다. 곡선부(250)는 원호 형상으로 이루어져 있으며, 원호의 볼록 부위가 제 1 단위셀(210)의 외면 방향을 향하도록 형성되어 있다. 이러한 제 1 단위셀(210)의 곡선부(250)는 적층된 제 2 단위셀(220)과 접하는 부위에 형성되어 있다. 또한, 곡선부(250)에 접한 부위인 잉여 공간(230)에 기준전극 부재(240)가 설치되어 있다.On the other hand, unlike the
참고로, 도면에서는 생략되어 있지만, 전극단자들(201, 202)이 제 2 단위셀(220) 뿐만 아니라 제 1 단위셀(210)에도 전기적으로 연결되어 있음은 물론이다.Needless to say, the
기준전극 부재(240)의 접속 단자(241)는 전극조립체의 전극단자(201, 202)의 비형성 부위에 형성되어 있으며, 전극조립체의 측면 방향으로 돌출되어 있다.The
도면의 간소화를 위해 도 2에서 전지케이스의 구조를 생략하기는 하였지만, 기준전극 부재(240)가 배치된 전극조립체는 이들 외형에 대응하는 내면 구조를 가진 전지케이스에 의해 밀봉되어 있다.Although the structure of the battery case is omitted in FIG. 2 for simplification of the drawing, the electrode assembly in which the
도 3는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.3 is a perspective view of a battery cell according to a third embodiment of the present invention.
도 3를 참조하면, 제 3 실시예의 전지셀(300)은 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 구조로서, 제 2 단위셀(320)의 상면에 적층되어 있는 제 1 단위셀(310)은 일측면으로부터 제 1 단위셀(310)의 중심 방향으로 만입되어 있는 대략 직육면체 형상의 만입부가 형성되어 있다. 이러한 만입부의 내측으로 도입된 부위인 잉여 공간(330)에 기준전극 부재(340)가 설치되어 있다.Referring to FIG. 3, the
또한, 전극단자들(301, 302)이 만입부의 양측 단부에 위치하고 있다.Further, the
참고로, 도면에서는 생략되어 있지만, 전극단자들(301, 302)이 제 2 단위셀(320) 뿐만 아니라 제 1 단위셀(310)에도 전기적으로 연결되어 있음은 물론이다.Needless to say, the
기준전극 부재(340)의 접속 단자(341)는 전극조립체의 전극단자(301, 302)와 동일한 방향으로 돌출되어 있다.The
도면의 간소화를 위해 도 3에서 전지케이스의 구조를 생략하기는 하였지만, 기준전극 부재(340)가 배치된 전극조립체는 이들 외형에 대응하는 내면 구조를 가진 전지케이스에 의해 밀봉되어 있다.Although the structure of the battery case is omitted in FIG. 3 for the sake of simplification, the electrode assembly in which the
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.4 is a perspective view of a battery cell according to a fourth embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 제 4 실시예의 전지셀(400)은 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있는 구조로서, 전극조립체는 2개의 직육면체 형상의 단위셀들(410, 420)을 포함하고, 전극단자들(401, 402)이 일측 단부에 함께 위치하는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 4, the
제 1 단위셀(410)에는 이를 관통하는 평면상으로 직사각형 형상의 중공부가 형성되어 있고, 이 중공부의 내부 공간인 잉여 공간(440)에 기준전극 부재(430)가 설치되어 있다.The
참고로, 도면에서는 생략되어 있지만, 전극단자들(401, 402)이 제 2 단위셀(420) 뿐만 아니라 제 1 단위셀(410)에도 전기적으로 연결되어 있음은 물론이다.It is needless to say that the
기준전극 부재(440)의 접속 단자(441)는 단위셀들(410, 420)의 적층 방향으로 돌출되어 있다.The
도면의 간소화를 위해 도 4에서 전지케이스의 구조를 생략하기는 하였지만, 기준전극 부재(440)가 배치된 전극조립체는 이들 외형에 대응하는 내면 구조를 가진 전지케이스에 의해 밀봉되어 있다.
Although the structure of the battery case is omitted in FIG. 4 for the sake of simplicity, the electrode assembly in which the
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (26)
상기 전극조립체는 둘 이상의 단위셀들을 포함하고 있고 하기 구조(a) 내지 (d) 중의 하나의 구조로 이루어져 있으며;
(a) 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 크기가 서로 다른 둘 이상의 단위셀들이 폭과 높이가 있는 하나 이상의 계단 구조를 형성하고 있는 구조,
(b) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀은 외주면 중 적어도 1변에 평면상으로 단위셀의 본체를 가로지르는 중심축을 기준으로 비대칭 부위를 포함하고 있는 구조,
(c) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀의 적어도 하나의 측면으로부터 단위셀의 중심으로 만입되어 있는 만입부가 형성되어 있는 구조,
(d) 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀에는 단위셀을 관통하는 중공부가 형성되어 있는 구조,
상기 전극조립체에서 단위셀의 형상으로 인해 유발된 잉여 공간 상에 전기화학적 저항 측정용 기준전극 부재가 설치되어 있고, 상기 기준전극 부재는 전극조립체와 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. A battery cell in which an electrode assembly having a separator structure interposed between an anode and a cathode and between the anode and the cathode is embedded in a battery case,
Wherein the electrode assembly includes two or more unit cells and has one of the following structures (a) to (d);
(a) a structure in which two or more unit cells having different sizes are stacked in a height direction with respect to a plane, and one or more stepped structures having a width and a height are formed,
(b) at least one unit cell of the unit cells includes an asymmetric portion on at least one side of the outer circumferential surface with respect to a central axis crossing the body of the unit cell in plan view,
(c) a structure in which at least one unit cell among the unit cells has a recessed portion indented from at least one side of the unit cell to the center of the unit cell,
(d) a structure in which at least one of the unit cells has a hollow portion penetrating the unit cell,
A reference electrode member for measuring an electrochemical resistance is provided on a surplus space caused by the shape of the unit cell in the electrode assembly and the reference electrode member is sealed inside the battery case together with the electrode assembly Battery cell.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |