KR20160094011A - Li-ion Battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a Li-ion battery. The Li-ion battery includes a jelly roll where an anode, a cathode, and a separator are wound; a can which accommodates the jelly roll; and a blocking tape which is attached to the upper part of the inner wall of the can and is made of a material which does not melt in case of the deformation of the can. According to the present invention, inside short can be prevented even though interference between the electrode and the can is generated in case of the expansion of the can.

Description

리튬 이온 전지{Li-ion Battery}Lithium-ion battery {Li-ion Battery}

본 발명은 리튬 이온 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 캔의 팽창 시 전극과 캔의 간섭이 발생하여도 내부 단락을 억제할 수 있는 리튬 이온 전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion battery, and more particularly, to a lithium ion battery capable of suppressing an internal short circuit even when interference between an electrode and a can occurs during can expansion.

일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자 기기에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이온 전지는 작동 전압이 3.6V로서 전자 기기의 전원으로 많이 사용되고 잇는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.Generally, a secondary battery is a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery which can not be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders. Particularly, the lithium ion battery has a working voltage of 3.6 V, which is three times higher than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery which is widely used as a power source for electronic devices, and has a tendency to be rapidly expanded in terms of high energy density per unit weight .

이러한 리튬 이온 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 리튬 이온 전지는 다양한 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형 및 파우치형으로 분류할 수 있다. Such lithium ion batteries mainly use lithium oxide as a cathode active material and carbon materials as an anode active material. Lithium ion batteries are manufactured in various shapes. Typical shapes include cylindrical, square, and pouch types.

도 1 및 도 2는 이러한 종래의 각형 리튬 이온 전지를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 각형 리튬 이온 전지(1)는 캔(20)과, 캔(20)의 내부에 수용되는 젤리롤(10)형 전극조립체를 포함한다. 1 and 2 are views showing such a conventional rectangular type lithium ion battery. 1 and 2, this prismatic lithium ion battery 1 includes a can 20 and a jelly roll 10-type electrode assembly accommodated in the can 20.

젤리롤(10)은 양극판, 분리막, 음극판이 권취되어 마련되며 캔(20) 내부에 수납된다. 전극탭은 젤리롤(10)의 각 극판으로부터 인출된다. 이때 전극탭은 전기 전도성이 우수한 금속 박판으로, 예를 들면 알루미늄이나 니켈을 사용하고 있다. The jelly roll 10 is wound around a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate and housed in the can 20. The electrode tabs are drawn out from each electrode plate of the jelly roll 10. At this time, the electrode tab is a thin metal plate having excellent electrical conductivity, for example, aluminum or nickel.

이러한 구조를 가지는 각형 리튬 이온 전지(1)의 캔(20)은 알루미늄으로 마련된다. 캔(20)의 재질을 알루미늄으로 구비하는 것은 가격, 무게 및 내부식성의 이점이 있으나 기계적 물성이 약하다는 단점이 있다. 한편, 리튬 이온 전지(1)의 전해질은 유기 용매를 사용하기 때문에 보관 및 사용 도중 다량의 가스가 밀봉된 용기 내에 발생하게 된다. 특히, 100℃ 이상의 고온 영역에서는 화학 반응에 의하여 다량의 가스가 발생됨에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 캔(20)이 팽창하게 된다. 이러한 캔(20)의 팽창현상으로 인하여 젤리롤(10)의 상단에 위치하는 전극과 변형된 알루미늄 캔(20) 간의 간섭이 일어나게 되어 리튬 이온 전지(1)의 내부 단락을 발생시킨다. 이는 그 간섭 정도에 따라 발화로 이어지게 되므로 전지의 안전성이 저하되는 문제점이 있었다. The can 20 of the prismatic lithium ion battery 1 having such a structure is made of aluminum. The provision of the material of the can 20 as aluminum has the disadvantage of low cost, weight and corrosion resistance, but low mechanical properties. On the other hand, since the electrolyte of the lithium ion battery 1 uses an organic solvent, a large amount of gas is generated in the sealed container during storage and use. Particularly, in a high temperature region of 100 ° C or more, a large amount of gas is generated due to the chemical reaction, so that the aluminum can 20 expands as shown in FIG. Such an expansion of the can 20 causes interference between the electrode positioned at the upper end of the jelly roll 10 and the deformed aluminum can 20, thereby causing an internal short circuit of the lithium ion battery 1. This leads to ignition depending on the degree of the interference, and thus the safety of the battery is deteriorated.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 캔의 팽창 시 캔과 전극 간의 간섭이 발생하여도 내부 단락을 억제할 수 있는 리튬 이온 전지를 제공하는 것이다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a lithium ion battery capable of suppressing an internal short circuit even if interference occurs between the can and the electrode when the can expands.

본 발명에 따른 리튬 이온 전지는, 음극, 양극 및 분리막이 권취되어 이루어지는 젤리롤; 상기 젤리롤을 내부에 수납하는 캔; 상기 캔의 내벽 상부를 따라 부착되며, 상기 캔의 열변형 시에 용융되지 않는 소재로 마련되는 차단 테이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A lithium ion battery according to the present invention comprises: a jelly roll formed by winding a negative electrode, a positive electrode, and a separator; A can for containing the jelly roll therein; And a barrier tape attached along an upper portion of an inner wall of the can, the barrier tape being made of a material that is not melted when the can is thermally deformed.

이에, 열변형 시에도 용융되지 않는 차단 테이프에 의하여 전극과 캔이 직접적으로 접촉하는 것을 방지하여 내부 단락을 억제한다. Accordingly, the electrode and the can are prevented from being in direct contact with each other by the blocking tape which is not melted even in the thermal deformation, thereby suppressing the internal short circuit.

본 발명에서, 상기 차단 테이프는 섭씨 150℃ 이상의 용융점을 갖는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the blocking tape has a melting point of 150 DEG C or more.

이에, 다량의 가스가 발생되기 쉬운 100℃ 이상의 고온의 영역에서도 차단 테이프는 용융되지 않는다. Therefore, the barrier tape is not melted even in a high temperature region of 100 DEG C or more, where a large amount of gas is easily generated.

본 발명에서, 상기 차단 테이프는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Pet: Polyethylene terephthalate) 소재인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the barrier tape is made of polyethylene terephthalate (PET).

본 발명에서, 상기 차단 테이프는 폴리이미드(Polyimide) 소재인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the barrier tape is a polyimide material.

본 발명에서, 상기 차단 테이프의 폭은 10mm 이상인 것이 바람직하다. In the present invention, the width of the blocking tape is preferably 10 mm or more.

본 발명에서, 상기 차단 테이프는 상기 젤리롤의 최상단으로부터 돌출되도록 부착되는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the blocking tape is attached so as to protrude from the uppermost end of the jelly roll.

본 발명에서, 상기 차단 테이프의 최상단과 상기 젤리롤의 최상단 사이의 간격은 5mm 이하인 것이 바람직하다. In the present invention, the distance between the uppermost end of the barrier tape and the uppermost end of the jelly roll is preferably 5 mm or less.

본 발명에 따른 리튬 이온 전지에 따르면, 캔의 팽창 시 캔과 전극 간의 간섭이 발생하는 경우에도 내부가 단락되는 것을 방지할 수 있다.According to the lithium ion battery of the present invention, it is possible to prevent the inside from being short-circuited even when interference occurs between the can and the electrode when the can expands.

도 1은 종래 리튬 이온 전지를 도시한 도면.
도 2는 종래 리튬 이온 전지의 측단면을 도시한 도면.
도 3은 종래 리튬 이온 전지의 변형 시 측단면을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 측단면을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 차단 테이프와 젤리롤을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 변형 시 측단면을 도시한 도면. 1 is a view showing a conventional lithium ion battery.
2 is a side cross-sectional view of a conventional lithium ion battery.
3 is a cross-sectional side view of a conventional lithium ion battery.
4 is a side cross-sectional view of a lithium ion battery according to the present invention.
5 is a view showing a barrier tape and a jelly roll of a lithium ion battery according to the present invention.
6 is a cross-sectional side view of a lithium ion battery according to the present invention.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 리튬 이온 전지의 측단면을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬 이온 전지는 음극, 양극 및 분리막이 권취되어 이루어지는 젤리롤(10); 젤리롤(10)을 내부에 수납하는 캔(20); 캔(20)의 내벽 상부를 따라 부착되는 차단 테이프(30)를 포함한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 4 is a side sectional view of a lithium ion battery according to the present invention. As shown in FIG. 4, the lithium ion battery according to the present invention includes a jelly roll 10 formed by winding a negative electrode, a positive electrode, and a separation membrane; A can 20 for containing the jelly roll 10 therein; And a blocking tape 30 attached along the upper portion of the inner wall of the can 20.

젤리롤(10)은 음극과 양극 사이에 분리막을 개재하고 이를 권취함으로써 이루어진다. 젤리롤(10)은 양극 활물질층이 코팅된 양극 집전체로 된 양극판과, 음극 활물질층이 코팅된 음극 짐전체로 된 음극판과, 양극판 및 음극판 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 젤리롤(10)은 양극판, 분리막, 음극판을 순서대로 배치하고 이를 권취한 후 압축함으로써 이루어진다. The jelly roll 10 is formed by interposing a separation membrane between the cathode and the anode and winding the separation membrane therebetween. The jelly roll 10 includes a positive electrode plate made of a positive electrode current collector coated with a positive electrode active material layer, a negative electrode plate made of a negative electrode active material layer coated with the negative electrode active material layer, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The jelly roll 10 is formed by sequentially arranging a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, winding them, and then compressing them.

캔(20)은 리튬 이온 전지의 외장을 구성하며 알루미늄 재질로 구비된다. 캔(20)은 사각의 외형을 가지며 내부에는 수납 공간이 형성된다. 캔(20)의 내부 수납 공간으로 젤리롤(10)이 수납된 후 전해액을 주액함으로써 각형 리튬 이온 전지가 구성된다. The can 20 constitutes the exterior of the lithium ion battery and is made of aluminum. The can 20 has a rectangular outer shape, and a storage space is formed therein. After the jelly roll 10 is housed in the inner accommodating space of the can 20, the electrolytic solution is injected to constitute a prismatic lithium ion battery.

차단 테이프(30)는 캔(20)의 내벽에 부착된다. 차단 테이프(30)는 캔(20)의 내벽 상부에 위치하며 캔(20)의 내벽을 따라 연장되도록 부착된다. 이러한 차단 테이프(30)는 캔(20)의 열변형 시에도 용융되지 않는 고융점 소재로 마련된다. 즉, 차단 테이프(30)는 섭씨 150℃ 이상의 용융점을 갖는 것이 바람직하다. 이는 리튬 이온 전지 내부에 가스가 발생하기 쉬운 100℃ 이상의 고온의 영역에서도 차단 테이프(30)가 용융되지 않도록 하기 위함이다. 이와 같이 캔(20)이 고온 환경에 노출되어 열변형이 일어나도 용융되지 않는 소재로는 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Pet: Polyethylene terephthalate) 소재 또는 폴리이미드(Polyimide) 소재가 될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The blocking tape 30 is attached to the inner wall of the can 20. The blocking tape 30 is located at the upper part of the inner wall of the can 20 and is attached so as to extend along the inner wall of the can 20. The blocking tape 30 is provided with a high melting point material which is not melted even when the can 20 is thermally deformed. That is, it is preferable that the barrier tape 30 has a melting point of 150 캜 or more. This is to prevent the sealing tape 30 from melting even in a high temperature region of 100 DEG C or more, where gas is easily generated inside the lithium ion battery. Examples of the material that does not melt even when the can 20 is exposed to a high temperature environment and is thermally deformed may be a polyethylene terephthalate material or a polyimide material. It is not.

한편, 이와 같은 차단 테이프(30)의 폭은 10mm 이상으로 마련되는 것이 바람직하다. 이는 차단 테이프(30)의 폭이 10mm 이상일 때, 캔(20) 내부에 위치하는 젤리롤(10)의 상단과 고온 시 변형된 캔(20) 내벽이 직접 접촉하는 것을 차단하는 효과가 있기 때문이다. On the other hand, it is preferable that the width of the blocking tape 30 is 10 mm or more. This is because when the width of the blocking tape 30 is 10 mm or more, the upper end of the jelly roll 10 located inside the can 20 is prevented from directly contacting the inner wall of the can 20 deformed at high temperature .

또한, 차단 테이프(30)는 그 부착되는 위치가 젤리롤(10)의 최상단으로부터 돌출된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 캔(20)의 내벽에 부착되는 차단 테이프(30)의 최상단이 캔(20)에 수납되는 젤리롤(10)의 최상단과 서로 동일선상에 위치하지 않고, 차단 테이프(30)의 최상단이 젤리롤(10)의 최상단보다 상부에 위치한다. 이에, 차단 테이프(30)의 일부와 젤리롤(10)의 일부가 서로 겹쳐지는 부분이 있도록 차단 테이프(30)가 위치하는 것이 바람직하다. Further, the blocking tape 30 is protruded from the uppermost end of the jelly roll 10 to which the blocking tape 30 is attached. 5, the uppermost end of the barrier tape 30 attached to the inner wall of the can 20 is not located on the same line as the uppermost end of the jelly roll 10 accommodated in the can 20, The uppermost end of the tape 30 is positioned above the uppermost end of the jellyroll 10. Therefore, it is preferable that the blocking tape 30 is positioned so that a part of the blocking tape 30 and a part of the jelly roll 10 overlap each other.

차단 테이프(30)의 최상단과 젤리롤(10)의 최상단 사이의 간격은 5mm 이하인 것이 바람직하다(도 5 참조). 즉, 서로 차단 테이프(30)의 최상단과 젤리롤(10)의 최상단이 서로 이격되는 거리가 5mm 이하가 되도록 차단 테이프(30)를 부착한다. 이는 캔(20)의 변형 시, 캔(20)과 접촉하기 용이한 젤리롤(10)의 최상단으로부터 아래 방향으로 충분한 길이로 차단 테이프(30)가 커버할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 차단 테이프(30)의 최상단은 최소한 젤리롤(10)의 최상단보다 상부에 위치하되, 차단 테이프(30)의 최상단과 젤리롤(10)의 최상단은 5mm 이하로 이격되도록 차단 테이프(30)가 캔(20)의 내벽에 부착된다. The gap between the uppermost end of the barrier tape 30 and the uppermost end of the jellyroll 10 is preferably 5 mm or less (see FIG. 5). That is, the blocking tape 30 is attached so that the distance between the uppermost end of the blocking tape 30 and the uppermost end of the jellyroll 10 is 5 mm or less. This is so that when the can 20 is deformed, the blocking tape 30 can cover a sufficient length in a downward direction from the uppermost end of the jelly roll 10 which is easy to contact with the can 20. The top end of the barrier tape 30 is located at least above the uppermost end of the jelly roll 10 so that the top end of the blocking tape 30 and the top end of the jellyroll 10 are spaced apart by 5 mm or less, Is attached to the inner wall of the can 20.

이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 리튬 이온 전지에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 고온에 의하여 외장재인 캔(20)이 내부의 가스에 의하여 팽창하여 변형되더라고 차단 테이프(30)에 의하여 젤리롤(10)의 상단과 캔(20)의 내벽이 직접적으로 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 젤리롤(10)은 차단 테이프(30)에 의하여 캔(20)과의 간섭이 발생하여도 내부 단락이 되는 것을 방지할 수 있어 리튬 이온 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
As shown in FIG. 6, according to the lithium ion battery of the present invention, when the can 20, which is a casing, is expanded due to the high temperature and deformed by the internal gas, It is possible to prevent direct contact between the upper end of the roll 10 and the inner wall of the can 20. That is, the jelly roll 10 can be prevented from being short-circuited even if interference with the can 20 occurs due to the blocking tape 30, thereby improving the safety of the lithium ion battery.

전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the foregoing detailed description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims, as well as all equivalents thereof, be within the scope of the present invention.

10: 캔
20: 젤리롤
30: 차단 테이프10: Can
20: Jelly roll
30: Blocking tape

Claims (7)

음극, 양극 및 분리막이 권취되어 이루어지는 젤리롤;
상기 젤리롤을 내부에 수납하는 캔;
상기 캔의 내벽 상부를 따라 부착되며, 상기 캔의 열변형 시에 용융되지 않는 소재로 마련되는 차단 테이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지. A jelly roll formed by winding a negative electrode, a positive electrode and a separation membrane;
A can for containing the jelly roll therein;
And a barrier tape attached along an upper portion of an inner wall of the can, the barrier tape being made of a material that is not melted when the can is thermally deformed. 청구항 1에 있어서,
상기 차단 테이프는 섭씨 150℃ 이상의 용융점을 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.The method according to claim 1,
Wherein the blocking tape has a melting point of 150 DEG C or more. 청구항 1에 있어서,
상기 차단 테이프는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Pet: Polyethylene terephthalate) 소재인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지. The method according to claim 1,
Wherein the barrier tape is made of polyethylene terephthalate (PET). 청구항 1에 있어서,
상기 차단 테이프는 폴리이미드(Polyimide) 소재인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지. The method according to claim 1,
Wherein the barrier tape is a polyimide material. 청구항 1에 있어서,
상기 차단 테이프의 폭은 10mm 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지. The method according to claim 1,
Wherein the width of the blocking tape is 10 mm or more. 청구항 1에 있어서,
상기 차단 테이프는 상기 젤리롤의 최상단으로부터 돌출되도록 부착되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지. The method according to claim 1,
And the blocking tape is attached so as to protrude from the uppermost end of the jelly roll. 청구항 6에 있어서,
상기 차단 테이프의 최상단과 상기 젤리롤의 최상단 사이의 간격은 5mm 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
The method of claim 6,
Wherein the interval between the uppermost end of the blocking tape and the uppermost end of the jellyroll is 5 mm or less.
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