KR20170062137A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 권취 시의 전극의 편심 현상을 해소하기 위한 이차전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극과 분리막이 교대로 적층된 상태로 권취되어 마련되는 전극집합체, 상기 전극에 도포되는 활물질층 상에 상기 활물질층과 동일한 소재로 형성되는 발코니층, 상기 전극집합체의 권취 중심에 마련되는 권심부 및 상기 발코니층이 안착되도록 상기 권심부 둘레에 오목하게 형성되는 안착홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a secondary battery for eliminating eccentricity of an electrode during electrode winding.
According to the present invention, there is also provided an electrode assembly comprising an electrode assembly having electrodes and a separator stacked alternately and provided, a balcony layer formed of the same material as the active material layer on the active material layer applied to the electrodes, And a seating groove formed concavely around the winding core so that the balcony layer is seated thereon.
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극 권취 시의 전극의 편심 현상을 해소하기 위한 이차전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery for eliminating eccentricity of an electrode during electrode winding.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.Cells and batteries that generate electrical energy through the physical reaction or chemical reaction of a material and supply power to the outside can not acquire the AC power supplied to the building depending on the living environment surrounded by various electric and electronic devices Or when DC power is needed.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.Among such cells, a primary cell and a secondary cell, which are chemical cells using a chemical reaction, are generally used. A primary cell is a consumable cell which is collectively referred to as a dry cell. Also, a secondary battery is a rechargeable battery in which a redox process between a current and a substance is repeatedly manufactured using a material capable of repeatedly repeating. When a reduction reaction is performed on a material by current, the power source is charged, When the power is discharged, the power is discharged. Such charging-discharging is repeatedly performed to generate electricity.
한편, 이차 전지 중 리튬이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다. In a lithium ion battery of a secondary battery, an active material is coated on a positive electrode conductive foil and a negative electrode conductive foil to have a predetermined thickness, and a separation membrane is interposed between the positive and negative electrode foils, thereby forming a jelly roll or a cylindrical shape. The electrode assembly produced by winding is housed in a cylindrical or square can, a pouch, or the like, and sealed.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0022128호에는 종래의 원통형 리튬 이온 이차 전지 및 이에 사용되는 권취형 전극 조립체가 공지되어 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2006-0022128 discloses a conventional cylindrical lithium ion secondary battery and a wound electrode assembly used therein.
여기서 전극은 전극 코팅(coating) 시 전극 코팅의 시작부에서 활물질의 토출이 급격하게 증가하여 전극에 코팅되는 활물질의 로딩(loading)이 국부적으로 높은 발코니층이 형성된다.In this case, when the electrode is coated with the electrode, the discharge of the active material rapidly increases at the beginning of the electrode coating, so that the loading of the active material coated on the electrode is locally formed as a high-level balcony layer.
그리고 원형 전지 제조 시 전극은 일정 수준의 권취 장력에 의해 잔류 응력이 형성된다.In the manufacture of the circular cell, the electrodes are formed with residual stress due to a certain winding tension.
이러한 전극을 권취하는 과정에서 발코니층에 의해 전극의 편심 현상이 발생하고 잔류 응력과 함께 전극이 편심된 발코니층 부분에 스트레스가 증가하여 전극이 단선 되는 문제점이 있다. In the course of winding the electrodes, eccentricity of the electrodes occurs due to the balcony layer, and the stress is increased at the balcony layer portion where the electrodes are eccentrically aligned with the residual stress.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전극집합체의 발코니층에 의해 전극집합체가 편심되지 않는 이차전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a secondary battery in which the electrode assembly is not eccentric by the balcony layer of the electrode assembly.
본 발명에 따른 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층된 상태로 권취되어 마련되는 전극집합체, 상기 전극에 도포되는 활물질층 상에 상기 활물질층과 동일한 소재로 형성되는 발코니층, 상기 전극집합체의 권취 중심에 마련되는 권심부 및 상기 발코니층이 안착되도록 상기 권심부 둘레에 오목하게 형성되는 안착홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.A secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly in which electrodes and a separator are alternately stacked and provided, a balcony layer formed of the same material as the active material layer on the active material layer applied to the electrode, And a seating groove formed concavely around the winding core portion so that the balcony layer is seated.
상기 발코니층은 상기 전극의 권취 시작부에 형성될 수 있다.The balcony layer may be formed at the winding start portion of the electrode.
상기 안착홈은 상기 권심부의 일단에서 타단으로 이어지도록 상기 권심부의 둘레에 형성될 수 있다.The seating groove may be formed around the winding core so as to extend from one end to the other end of the winding core.
상기 안착홈은 복수 개가 상기 권심부의 둘레에 형성될 수 있다.A plurality of the seating grooves may be formed around the winding core portion.
상기 안착홈은 상기 발코니층에 대응되도록 형성될 수 있다.The seating groove may be formed to correspond to the balcony layer.
본 발명에 따르면, 전극집합체의 발코니층이 권심부의 안착홈에 안착되도록 하여 전극집합체의 편심을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, the balcony layer of the electrode assembly is seated in the seating groove of the winding core, thereby preventing eccentricity of the electrode assembly.
본 발명에 따르면, 전극집합체가 권취되는 과정에서 편심되지 않게 하여 전극집합체가 받는 스트레스를 제거함에 따라 단선을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of preventing the electrode assembly from being eccentric in the process of winding the electrode assembly, thereby preventing the electrode assembly from being subjected to stress.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 캔부재를 제거하여 본 발명의 주요부를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극집합체에서 발코니층을 확대하여 도시한 일부 확대도이다.
도 4는 도 2에서 권심부 만을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4에서 안착홈이 보이도록 정면에서 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안착홈을 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안착홈을 도시한 평면도이다.1 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a plan view showing the main part of the present invention by removing the can member in Fig. 1. Fig.
3 is a partially enlarged view showing an enlarged view of a balcony layer in an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view showing only the winding portion in FIG.
Fig. 5 is a front view shown from the front so as to show a seating groove in Fig. 4; Fig.
6 is a front view showing a seating groove according to another embodiment of the present invention.
7 is a plan view showing a seating groove according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 캔부재를 제거하여 본 발명의 주요부를 도시한 평면도이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view illustrating a main part of the present invention by removing a can member in FIG.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층된 상태로 권취되어 마련되는 전극집합체(10), 상기 전극에 도포되는 활물질층(11) 상에 상기 활물질층(11)과 동일한 소재로 형성되는 발코니층(13), 상기 전극집합체(10)의 권취 중심에 마련되는 권심부(20) 및 상기 발코니층(13)이 안착되도록 상기 권심부(20) 둘레에 오목하게 형성되는 안착홈(21)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an
전극 집합체(10)는, 예를 들어, 양극 활물질이 도포된 양극과 음극 활물질이 도포된 음극을 포함하는 전극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되도록 전극과 분리막이 교대로 적층될 수 있다. The
양극은 알루미늄 판일 수 있으며, 양극 활물질이 도포된 양극 활물질부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다.The anode may be an aluminum plate, and may include a cathode active material portion coated with the cathode active material, and a cathode uncoated portion not coated with the cathode active material.
양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMnO4와 같은 리튬 함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물일 수 있다.The cathode active material may be a lithium-containing transition metal oxide such as LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMnO4, or a lithium chalcogenide compound.
양극 활물질부는 예를 들어, 알루미늄 판의 적어도 어느 한 면의 일부에 양극 활물질을 도포하여 형성하며, 양극 활물질이 미 도포된 알루미늄 판의 나머지 부분이 양극 무지부가 될 수 있다.For example, the cathode active material portion may be formed by applying a cathode active material to at least a portion of at least one surface of the aluminum plate, and the remaining portion of the aluminum plate to which the cathode active material is not applied may be anode uncoated.
음극은 구리 판일 수 있으며, 음극 활물질이 도포된 음극 활물질부와 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다. The negative electrode may be a copper plate, and may include a negative electrode active material portion coated with the negative electrode active material and a negative electrode uncoated portion not coated with the negative electrode active material.
음극 활물질은, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등일 수 있다.The negative electrode active material may be a carbon material such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy, or the like.
음극 활물질부는 예를 들어, 구리 판의 적어도 어느 한 면의 일부에 음극 활물질을 도포하여 형성하며, 음극 활물질이 미 도포된 구리 판의 나머지 부분이 음극 무지부가 될 수 있다.The negative electrode active material portion may be formed, for example, by applying a negative electrode active material to at least a portion of at least one surface of the copper plate, and the remaining portion of the copper plate to which the negative electrode active material is not applied may be negatively charged.
분리막은 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기재에 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP co-polymer)를 코팅함으로써 제조될 수 있다.The separator may be made of any one material selected from the group consisting of polyethylene (PE), polystyrene (PS), polypropylene (PP) and a copolymer of polyethylene (PE) and polypropylene (PP) (PVDF-HFP co-polymer) to a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer.
도 1에 도시된 바와 같이, 전극 집합체(10)는 전해액과 함께 원형 캔부재(1) 등에 수용된다.As shown in Fig. 1, the
하지만, 전극 집합체(10)는 원형 캔부재(1) 이외에 각형 캔부재 또는 파우치 등의 케이스에 수용될 수도 있다.However, the
캔부재(1)는 대략 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기이며, 일반적으로 가볍고 부식에 대처가 용이한 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용된다. The can member 1 is a container made of a metal having a shape that is opened substantially upward, and aluminum or aluminum alloy, which is generally light and easy to cope with corrosion, is used.
캔부재(1)는 전극 집합체(10)와 전해액(미도시)의 용기가 되고, 전극 집합체(10)가 캔부재(1)의 개방된 상단, 즉, 상단개구부를 통해 캔부재(1)에 삽입된 뒤 캔부재(1)의 상단개구부는 탑캡(1a)에 의해 봉해진다.The can member 1 serves as a container of the
탑캡(1a)은 적어도 캔부재(1)의 개구부와 대응되는 크기와 형상을 가져 캔부재(1)의 개구부를 밀봉하게 결합된다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극집합체에서 발코니층을 확대하여 도시한 일부 확대도이다.3 is a partially enlarged view showing an enlarged view of a balcony layer in an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 발코니층(13)은 전극을 제작하는 과정에서 코터를 사용하여 알루미늄 판 또는 구리 판에 활물질을 코팅하면서 형성된다.As shown in FIG. 3, the
즉, 코터가 활물질을 알루미늄 판 또는 구리 판에 토출을 시작할 때 시작부에서 활물질의 로딩(loading)이 국부적으로 높아져서 알루미늄 판 또는 구리 판에 코팅되는 활물질의 두께가 다른 부위에 비해 두꺼워져 발코니층(13)을 형성한다. That is, when the coater starts to discharge the active material onto the aluminum plate or the copper plate, the loading of the active material at the starting portion is locally increased, so that the thickness of the active material coated on the aluminum plate or the copper plate becomes thicker than the other portions, 13).
도 2에 도시된 바와 같이, 권심부(20)는 전극집합체(10)를 권취하는 중심에 위치하여 권심부(20)를 중심으로 전극집합체(10)를 권취하는 것이다.2, the winding
이때, 전극집합체(10)는 일정 수준의 권취 장력에 의해 잔류 응력이 형성되는데, 전극집합체(10)에서 타 부위에 비해 두께가 두껍게 형성된 발코니층(13)은 권심부(20)에 밀착되면서 잔류 응력이 집중되어 전극집합체(10)의 스트레스(stress)가 급격히 증가하여 단선 등의 문제가 발생할 수 있다.At this time, residual stress is formed in the
안착홈(21)은 이러한 문제를 해결하기 위해 권심부(20)의 둘레에 발코니층(13)에 대응하게 형성된다.The
즉, 볼록하게 돌출된 형상의 발코니층(13)에 대응하게 안착홈(21)은 오목하게 형성되어 발코니층(13)을 내측에 안착시킨다.That is, the
도 4는 도 2에서 권심부 만을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4에서 안착홈이 보이도록 정면에서 도시한 정면도이다.FIG. 4 is a plan view showing only a winding portion in FIG. 2, and FIG. 5 is a front view showing a mounting groove in a front view.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면 안착홈(21)은 권심부(20)의 일측 둘레에 오목하게 형성되며, 권심부(20)의 일단에서부터 타단까지 연속되게 형성된다.4 to 5, according to an embodiment of the present invention, the
따라서 안착홈(21)은 전극집합체(10)의 권취 시작부를 따라 연속되게 형성된 발코니층(13)에 대응되게 형성되어 발코니층(13)을 안착할 수 있다.Therefore, the
안착홈(21)에 발코니층(13)이 안착함에 의해 권심부(20)에 권취되는 전극집합체(10)는 전체 면적에 고르게 잔류 응력이 형성되어 전극집합체(10)에 국부적으로 발생하는 스트레스를 해소하여 전극집합체(10)가 단락되는 것을 방지할 수 있다.The
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안착홈을 도시한 정면도이다.6 is a front view showing a seating groove according to another embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 안착홈(21)은 권심부(20)의 일측 둘레에 오목하게 형성되며, 권심부(20)의 일단에서부터 타단까지 불연속되게 형성될 수 있다.6, according to another embodiment of the present invention, the
따라서 안착홈(21)은 전극집합체(10)의 권취 시작부를 따라 불연속되게 형성된 발코니층(13)에 대응되게 형성되어 발코니층(13)을 안착할 수 있다.Therefore, the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안착홈을 도시한 평면도이다.7 is a plan view showing a seating groove according to another embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 안착홈(21)은 권심부(20)의 양측 둘레에 각각 오목하게 형성될 수 있다.As shown in FIG. 7, according to another embodiment of the present invention, the
따라서 안착홈(21)은 전극집합체(10)에 형성된 복수의 발코니층(13)에 대응되어 복수의 발코치층(13)을 안착할 수 있다.Therefore, the
상술한 실시예들 외에도 안착홈(21)은 전극집합체(10)에 형성된 발코니층(13)을 안착하여 전극집합체(10)에 스트레스가 증가하는 것을 방지할 수 있다면 그 형상이나 개수를 제한하지 않는다. In addition to the above-described embodiments, the
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 전극집합체의 발코니층이 권심부의 안착홈에 안착되도록 하여 전극집합체의 편심을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention constructed as described above, the balcony layer of the electrode assembly is seated in the seating groove of the winding core, thereby preventing eccentricity of the electrode assembly.
또한, 전극집합체가 권취되는 과정에서 편심되지 않게 하여 전극집합체가 받는 스트레스를 제거함에 따라 단선을 방지하는 효과가 있다.In addition, since the electrode assembly is not eccentrically wound in the process of winding the electrode assembly, the stress applied to the electrode assembly is removed, thereby preventing disconnection.
이상과 같이 본 발명에 따른 이차전지를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the secondary battery according to the present invention has been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and drawings, and it is to be understood that within the scope of the appended claims, Various modifications and variations are possible by those skilled in the art.
10: 전극집합체
11: 활물질층
13: 발코니층
20: 완충 코어
21: 안착홈10: electrode assembly
11: active material layer
13: balcony floor
20: buffer core
21: seat groove
Claims (5)
상기 전극에 도포되는 활물질층(11) 상에 상기 활물질층(11)과 동일한 소재로 형성되는 발코니층(13);
상기 전극집합체(10)의 권취 중심에 마련되는 권심부(20); 및
상기 발코니층(13)이 안착되도록 상기 권심부(20) 둘레에 오목하게 형성되는 안착홈(21); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.An electrode assembly 10 in which electrodes and a separator are alternately stacked and wound;
A balcony layer 13 formed of the same material as the active material layer 11 on the active material layer 11 applied to the electrode;
A winding core (20) provided at the winding center of the electrode assembly (10); And
A seating groove (21) formed concavely around the winding core (20) so that the balcony layer (13) is seated; And a secondary battery.
상기 발코니층(13)은 상기 전극의 권취 시작부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method according to claim 1,
And the balcony layer (13) is formed at the winding start portion of the electrode.
상기 안착홈(21)은 상기 권심부(20)의 일단에서 타단으로 이어지도록 상기 권심부(20)의 둘레에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method according to claim 1,
Wherein the seating groove (21) is formed around the winding core (20) so as to extend from one end to the other end of the winding core (20).
상기 안착홈(21)은 복수 개가 상기 권심부(20)의 둘레에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the seating grooves (21) are formed around the winding core (20).
상기 안착홈(21)은 상기 발코니층(13)에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method according to claim 1,
Wherein the seating groove (21) is formed to correspond to the balcony layer (13).
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JP2008243658A (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electrode plate for nonaqueous secondary battery, nonaqueous secondary battery using this, and method and device for manufacturing the same |
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2015
- 2015-11-27 KR KR1020150167601A patent/KR102057084B1/en active IP Right Grant
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