KR20180012149A - Safety-enhanced lithium secondary battery - Google Patents

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KR20180012149A
KR20180012149A KR1020160095053A KR20160095053A KR20180012149A KR 20180012149 A KR20180012149 A KR 20180012149A KR 1020160095053 A KR1020160095053 A KR 1020160095053A KR 20160095053 A KR20160095053 A KR 20160095053A KR 20180012149 A KR20180012149 A KR 20180012149A
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송한갑
성주환
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a circular secondary battery with enhanced safety. More specifically, the present invention relates to a circular secondary battery with enhanced safety, which is capable of preventing explosion or ignition. To this end, the circular secondary battery includes a cooling member, which is made of a phase change material (PCM), in an inner wall of a can for the circular secondary battery, and the PCM lowers an internal temperature of the battery by changing phases when the internal temperature of the battery rises above a specific level.

Description

안전성이 향상된 원형 이차전지{SAFETY-ENHANCED LITHIUM SECONDARY BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a SAFETY-ENHANCED LITHIUM SECONDARY BATTERY

본 발명은 안전성이 향상된 원형 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로 상기 원형 이차전지를 이루는 캔 내벽에 열을 흡수하여 전지 내부 온도를 낮출 수 있는 냉각 부재를 구비함으로써, 발화 또는 폭발을 방지할 수 있는 안전성이 향상된 원형 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a circular secondary battery with improved safety. Specifically, the present invention provides a cooling secondary member capable of absorbing heat in an inner wall of a can of the circular secondary battery to lower the internal temperature of the battery, To an improved circular secondary battery.

최근 자동차 및 전력저장장치를 위한 고용량 전지의 요구가 급증하고 있는 상황에서 가벼우면서도 에너지 효율이 좋아 고용량을 달성할 수 있는 리튬 이차전지가 그 대상으로서 주목을 받고 있다. Recently, lithium secondary batteries, which are light and energy efficient and capable of achieving high capacity, are attracting attention as a demand for high capacity batteries for automobiles and electric power storage devices is increasing rapidly.

상기 리튬 이차전지 중 하나인 원형 리튬 이차전지는 센터 핀이 결합된 상태로 권취된 원형의 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 결합되는 원형의 캔과, 상기 캔의 상단 개구부에 결합하여 상기 캔을 밀봉하는 캡 조립체 등으로 이루어져 있다. The circular lithium secondary battery, which is one of the lithium secondary batteries, includes a circular electrode assembly wound in a state where a center pin is coupled, a circular can to which the electrode assembly is coupled, And the like.

이러한 고용량 원형 리튬 이차전지는 발열량이 높고, 절연이 불량할 경우 그 안전성이 낮다는 단점이 있다. 이에, 과충전시 폭발 현상 등을 방지하기 위하여, 상기 전극 조립체와 캔 조립체 사이에 과충전에 의한 내부 압력 증가시 형태가 변형되는 안전 밴트, 상기 안전밴트의 형태 변경에 의해 기판이 변형되어 회로가 끊어지는 전류차단수단(CID), 및 온도상승에 따라 회로를 끊어주는 이차 보호소자 등으로 구성된 안전장치를 구비하고 있다. Such a high-capacity circular lithium secondary battery has a disadvantage that its heat generation is high and its safety is low when insulation is poor. In order to prevent an explosion upon overcharging, there is a safety vent which is deformed when the internal pressure is increased due to overcharging between the electrode assembly and the can assembly, a circuit board is deformed due to a change in shape of the safety vent, A current interruption means (CID), and a secondary protection element for breaking the circuit in response to a rise in temperature.

만약, 원형 이차전지가 과충전 상태가 되면, 국부적으로 발열이 시작되어 전지 온도도 급상승하게 되고, 이와 같은 상태가 되면, 통상 과충전시 분해되어 가스를 발생하는 전해액 첨가제의 작용에 의해 내부 압력이 급격히 증가하게 된다. 이러한 내부 압력은 캡 조립체의 한 구성요소인 상기 안전 밴트를 바깥 방향으로 밀어내면서, 안전밴트에 접합되어 있던 전류차단수단(CID)을 파손시켜 전류를 차단하게 된다. If the circular secondary battery is in an overcharged state, a local heat is generated and the battery temperature rapidly increases. In such a state, the internal pressure is rapidly increased due to the action of the electrolyte additive, . This internal pressure pushes the safety vent, which is a component of the cap assembly, outwardly, breaking the current interrupting means (CID) connected to the safety vane, thereby interrupting the current.

한편, 원형 이차전지용 캔은 파우치형 외장재와 달리 수분침투 방지 및 기계적 물성 확보를 위하여 금속 재질로 이루어져 있는데, 이러한 금속 재질의 캔은 캔 내부에서 발생하는 열을 빠르게 외부로 방출할 수 없다는 단점이 있다. Unlike the pouch type outer casing, the can for the circular secondary battery is made of a metal material in order to prevent moisture penetration and to secure mechanical properties. Such a metal can has a disadvantage in that it can not rapidly release heat generated inside the can to the outside .

따라서, 외부에서 물리적 충격을 받았을 때, 과충전, 외부 단락 등의 비정상적인 상황에서 내부 쇼트로 인하여 셀의 온도가 급격하게 증가하거나, 전지의 내압이 일정수준 이상으로 상승했을 때 이차전지가 발화 또는 폭발되는 문제점이 있다.Therefore, when the temperature of the cell suddenly increases due to an internal short circuit in an abnormal situation such as an overload or an external short circuit when a physical shock is applied from the outside, or when the internal pressure of the battery rises to a certain level or more, There is a problem.

한국 공개특허공보 제10-2015-0050150호Korean Patent Publication No. 10-2015-0050150

본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 원형 이차전지의 캔 내벽에 상 변화 물질(phase change material, PCM)로 이루어진 냉각 부재를 구비함으로써, 이차전지의 내부 온도가 일정 수준 이상으로 상승하면, 상기 상 변화 물질이 열을 흡수하여 이차전지의 내부 온도를 일정하게 유지하여 발화 또는 폭발의 위험성을 저감시키는 안전성이 향상된 원형 이차전지를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a cooling member made of a phase change material (PCM) on the inner wall of a can of a circular secondary battery, The present invention provides a circular secondary battery improved in safety by reducing the risk of ignition or explosion by keeping the internal temperature of the secondary battery constant by absorbing heat by the phase change material.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 원형 이차전지의 캔 내벽에 상 변화 물질(phase change material, PCM)로 이루어진 냉각 부재를 구비한 원형 이차전지를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a circular secondary battery including a cooling member made of a phase change material (PCM) on the inner wall of a can of a circular secondary battery.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는Specifically, in one embodiment of the present invention

원형 이차전지용 캔,Cans for circular secondary batteries,

상기 원형 이차전지용 캔 내부에 수용된 젤리롤 타입의 전극조립체; 및A jelly roll type electrode assembly accommodated in the can for the circular secondary battery; And

전해액을 포함하며,An electrolytic solution,

상기 원형 이차전지용 캔 내벽에 상 변화 물질로 이루어진 냉각 부재가 구비되어 있는 원형 이차전지를 제공한다. And a cooling member made of a phase change material is provided on the inner wall of the can for the circular secondary battery.

전술한 바와 같이, 본 발명은 외부로부터 물리적 충격 또는 과충전이나, 외부 단락 등의 비정상적인 상황에서 이차전지 내의 온도가 일정수준 이상으로 상승하였을 때, 원형 이차전지의 캔 내벽에 구비된 냉각 부재가 열을 흡수하여 이차전지의 내부 온도를 일정하게 유지시킴으로써, 이차전지가 발화되거나 또는 폭발하는 문제점을 해소할 수 있다. 더욱이, 고온 사이클 진행시 이차전지 셀 전체의 온도를 낮출 뿐만 아니라, 저온 방전시 상기 냉각 부재가 흡수한 열을 방출하여 이차전지 셀의 온도를 높이므로, 수명과 출력 특성 등의 성능이 향상된 이차전지를 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the temperature in the secondary battery rises above a certain level in an abnormal situation such as physical shock, overcharge or external short circuit, the cooling member provided on the inner wall of the can of the circular secondary battery generates heat The internal temperature of the secondary battery is kept constant, thereby solving the problem of ignition or explosion of the secondary battery. In addition, not only the temperature of the entire secondary battery cell is lowered during the high-temperature cycle, but also the temperature of the secondary battery cell is increased by releasing the heat absorbed by the cooling member during the low-temperature discharge. Therefore, Can be produced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원형 이차전지용 캔 내벽에 상 변화 물질이 구비된 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 원형 이차전지와 비교예 1의 원형 이차전지의 고온에서의 싸이클 성능을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
1 shows a structure in which a phase change material is provided on the inner wall of a can for a circular secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the results of measurement of cyclic performance of the prototype secondary batteries of Examples 1 to 3 and the prototype secondary battery of Comparative Example 1 at high temperatures.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention. Herein, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term to describe its own invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

이때, 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.Herein, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of the term to describe its own invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.

본 발명의 일 실시예에서는, In one embodiment of the present invention,

원형 이차전지용 캔,Cans for circular secondary batteries,

상기 원형 이차전지용 캔 내부에 수용된 젤리롤 타입의 전극조립체; 및A jelly roll type electrode assembly accommodated in the can for the circular secondary battery; And

전해액을 포함하며,An electrolytic solution,

상기 원형 이차전지용 캔 내벽에 상 변화 물질(phase change material, PCM)로 이루어진 냉각 부재가 구비되어 있는 원형 이차전지를 제공한다. And a cooling member made of a phase change material (PCM) is provided on the inner wall of the can for the circular secondary battery.

일반적으로, 이차전지는 상온(20 내지 30℃)에서 가장 높은 성능을 발휘할 수 있으며, 저온에서는 리튬 금속이온의 이동이 원활하지 못하여 낮은 용량발현이 생기고, 고온에서는 충방전 사이클 진행시 빠른 용량 퇴화를 수반하게 된다.In general, a secondary battery can exhibit the highest performance at room temperature (20 to 30 ° C), and the lithium metal ion migration is not smooth at low temperatures, resulting in low capacity expression. At high temperatures, rapid deterioration in charge / .

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 이차전지는 캔 내벽에 고온에서는 열을 흡수하고, 저온에서는 열을 방출하여 이차전지의 내부 온도를 일정 범위로 유지할 수 있는 상 변화 물질을 구비함으로써, 안정성 향상 및 높은 용량 유지율을 실현할 수 있다.The circular secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a phase change material that absorbs heat at a high temperature and releases heat at a low temperature to maintain the internal temperature of the secondary battery within a predetermined range, And a high capacity retention rate can be realized.

도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 이차전지(100)는 원형 전지 케이스, 즉 원형 캔(20)과, 원형 캔 내부에 수용되는 젤리롤 형태의 전극조립체(30), 전지 캔의 상부에 결합되는 캡 어셈블리(40) 및 전해액(미도시)로 구성되어 있다.1, a circular secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention includes a circular battery case 20, a jelly roll-shaped electrode assembly 30 accommodated in a circular can, A cap assembly 40 coupled to an upper portion of the battery can, and an electrolyte (not shown).

상기 원형 캔(20)은 상기 전극조립체(30)가 수용될 수 있는 소정 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원형 측면판과 상기 원형 측면판의 하부를 밀폐하는 하면판을 포함하여 형성된다. 상기 원형 측면판의 상부는 상기 전극조립체(30)를 삽입하기 위하여 개구되어 있다. The circular can 20 includes a circular side plate having a predetermined diameter and a bottom plate for sealing the bottom of the circular side plate so that a predetermined space for accommodating the electrode assembly 30 is formed. An upper portion of the circular side plate is opened to insert the electrode assembly 30.

상기 원형 캔(20)은 일반적으로 스틸, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 재질로 형성될 수 있다.The circular can 20 is generally formed of a metal material selected from the group consisting of steel, stainless steel, aluminum, and alloys thereof.

상기 원형 캔(20)의 내부에는 젤리롤 타입의 전극조립체(30)가 수용되는데, 전극조립체(30)는 양극(32)과 음극(31)사이에 분리막(33)을 개재한 상태로 젤리-롤 형태로 감은 구조로 이루어져 있다.A jelly roll type electrode assembly 30 is accommodated in the circular can 20. The electrode assembly 30 includes a jelly roll type electrode assembly 30 with a separator 33 interposed between the anode 32 and the cathode 31, It is made up of a roll-wound structure.

상기 양극(32)은 양극집전체와, 상기 양극집전체의 양면에 코팅된 양극활물질층을 포함한다.The positive electrode 32 includes a positive electrode collector and a positive electrode active material layer coated on both surfaces of the positive electrode collector.

상기 양극집전체는 양극활물질로부터 전자를 모아서 외부회로로 이동시킬 수 있도록 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil), 니켈호일, 스테인레스 호일 등으로 이루어진다.The cathode current collector is made of a metal thin plate having excellent conductivity, for example, aluminum foil, nickel foil, stainless foil or the like so that electrons can be collected from the cathode active material and transferred to an external circuit.

상기 양극활물질은 리튬-망간계 산화물(예를 들면, LiMnO2, LiMn2O 등), 리튬-코발트계 산화물(예를 들면, LiCoO2 등), 리튬-니켈계 산화물(예를 들면, LiNiO2등), 리튬-니켈-망간계 산화물(예를 들면, LiNi1 - YMnYO2(여기에서, 0<Y<1), LiMn2 -zNizO4(여기에서, 0<Z<2) 등), 리튬-니켈-코발트계 산화물(예를 들면, LiNi1 -YCoYO2(여기에서, 0<Y<1) 등), 리튬 니켈-망간-코발트(NMC)계 복합 금속 산화물(예를 들면, Li(NiPCoQMnR)O2(여기에서, 0<P<1, 0<Q<1, 0<R<1, P+Q+R=1)로 나타낼 수 있으며, 그 대표적인 예로 Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, 및 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2), 리튬-망간-코발트계 산화물(예를 들면, LiCo1 - YMnYO2(여기에서, 0<Y<1), LiMn2 - zCozO4(여기에서, 0<Z<2) 등), 올리빈계 산화물 (LiFePO4; LFP) 및 리튬-니켈-코발트-전이금속(M) 산화물(예를 들면, Li(NiPCoQMnRMS)O2(여기에서, M은 Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되고, P, Q, R 및 S는 각각 독립적인 원소들의 원자분율로서, 0<P<1, 0<Q<1, 0<R<1, 0<S<1, P+Q+R+S=1이다) 등)로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다.The positive electrode active material is a lithium-manganese-based oxide (for example, LiMnO 2, LiMn 2 O and the like), lithium-cobalt oxide (e.g., LiCoO 2 and the like), lithium-nickel-based oxide (for example, LiNiO 2 and the like), lithium-nickel-manganese-based oxide (for example, LiNi 1-Y Mn Y O 2 (where, 0 <Y <1) in, LiMn 2 -z Ni z O 4 (where, 0 <z < 2) or the like), a lithium-nickel-cobalt-based oxide (for example, LiNi 1 -Y CoO 2 (where 0 < for example, Li (Ni P Co Q Mn R) O 2 may represent (where, 0 <P <1, 0 <Q <1, 0 <R <1, P + Q + R = 1) , the As a typical example Li (Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ) O 2, Li (Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2) O 2, Li (Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2) O 2, and Li (Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1) O 2) , lithium-manganese-cobalt oxide (e.g., LiCo 1-Y Mn Y O 2 (where, 0 <Y <1), LiMn 2-z Co z O 4 (here in, 0 <Z <2), and so on), in response bingye oxide (LiFePO 4; LFP) and a lithium-nickel-cobalt - the transition metal (M) oxide (e.g., Li (in the Ni P Co Q Mn R M S) O 2 (here, M is from the group consisting of Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg and Mo 1, 0 <R <1, 0 <S <1, P + Q + R + 1, where P, Q, R and S are atomic fractions of independent elements, S = 1)), or a mixture of two or more thereof.

상기 양극활물질은 또한 리튬을 흡입 및 방출 가능한 재료로는 황화티탄(TiS2), 황화 몰리브덴(MoS2), 셀렌화 니오브(NbSe2), 또는 산화바나듐(V2O5) 등의 금속 황화물, 금속 셀렌화물, 금속 산화물 등을 포함할 수도 있다.The cathode active material may also include a metal sulfide such as titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), niobium selenide (NbSe 2 ), or vanadium oxide (V 2 O 5 ) Metal selenides, metal oxides, and the like.

상기 양극활물질은 필요에 따라 탄소재료 등의 도전재 및 폴리 불화 비닐리덴 등의 결착제를 포함할 수 있다. The positive electrode active material may include a conductive material such as a carbon material and a binder such as polyvinylidene fluoride if necessary.

상기 양극(32)의 양 말단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극집전체 영역, 즉 양극무지부가 형성된다. 상기 양극무지부의 일단에는 전극조립체(30)의 상부로 일정 길이 돌출된 알루미늄(Al) 재질의 양극탭(34)이 접합되어 캡 어셈블리(40)에 접속되어 있다.At both ends of the anode 32, a cathode current collector region where a cathode active material layer is not formed, that is, a cathode uncoated region is formed. A positive electrode tab 34 made of aluminum (Al) protruded by a predetermined length from the upper portion of the electrode assembly 30 is joined to one end of the positive electrode uncoated portion and connected to the cap assembly 40.

또한, 상기 음극(31)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극집전체와, 그 양면에 코팅된 음극활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극활물질층은 음극활물질을 포함하고, 필요에 따라 도전재 및 결착재 등을 더 포함할 수 있다.The negative electrode 31 includes a negative electrode collector made of a conductive metal thin plate such as copper (Cu) or nickel (Ni) foil, and a negative electrode active material layer coated on both surfaces thereof. The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material, and may further include a conductive material, a binder, and the like, if necessary.

상기 음극활물질은 리튬과 합금을 형성 가능한 금속 원소 또는 반금속 원소인데, 구체적으로 마그네슘(Mg), 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 비스머스(Bi), 카드뮴(Cd), 은(Ag), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 파라듐(Pd), 백금(Pt) 및 천연 흑연, 인조흑연, 난흑연화 탄소, 역흑연화 탄소 등의 탄소재료 등에서 선택하여 사용될 수 있다.The negative electrode active material is a metal element or a semi-metal element capable of forming an alloy with lithium, and specifically includes magnesium (Mg), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In) (Ge), tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr) , Palladium (Pd), platinum (Pt), and carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, non-graphitized carbon, and reverse graphitized carbon.

상기 음극(31)의 양 말단에는 음극활물질층이 형성되지 않은 음극집전체 영역, 즉 음극무지부가 형성된다. 상기 음극무지부의 일단에는 전극조립체(30)의 하부로 일정 길이 돌출된 니켈(Ni) 재질의 음극탭(35)이 부착되어 캔(20)의 하단에 접속되어 있다. 상기 원형 캔(20)의 하면판 중앙에 상기 전극조립체(30)의 음극 탭(35)이 접합됨으로써, 상기 원형 캔(20) 자체는 음극 역할을 수행하게 된다At both ends of the cathode 31, a negative electrode current collector region where a negative active material layer is not formed, that is, a negative electrode uncoated portion is formed. A negative electrode tab 35 made of nickel (Ni) protruding to a predetermined length from the bottom of the electrode assembly 30 is attached to one end of the negative electrode uncoated portion and connected to the lower end of the can 20. The circular can 20 itself acts as a cathode by bonding the anode tab 35 of the electrode assembly 30 to the center of the bottom plate of the circular can 20

또한, 상기 젤리롤형 전극조립체의 중앙 빈 공간에는 풀림을 방지하고 내부가스의 이동통로의 역할을 수행하는 센터핀(미도시)이 삽입될 수도 있다.In addition, a center pin (not shown) may be inserted in the central hollow space of the jelly roll type electrode assembly to prevent loosening and serve as a movement path of the internal gas.

또한, 상기 전극조립체로부터 하부로 인출되는 전극탭은 원형 캔의 바닥면에 용접되는데, 이때, 전극조립체의 하면이 캔의 바닥면과 단락되지 않도록, 전극조립체의 하면 사이에는 하부 절연부재(미도시)를 구비한다. 또한, 상기 전극조립체의 상면과 캡 조립체 사이가 단락되지 않도록, 전극조립체의 상면에는 상부 절연부재(미도시)를 구비한다.In addition, a lower insulating member (not shown) is provided between the lower surface of the electrode assembly and the lower surface of the electrode assembly so that the lower surface of the electrode assembly is not short-circuited with the bottom surface of the can, . In addition, an upper insulating member (not shown) is provided on the upper surface of the electrode assembly so that the upper surface of the electrode assembly and the cap assembly are not short-circuited.

상기 원형 이차전지용 캔은 원형 캔 내부에 전극조립체를 삽입하고, 전해액을 주입한 다음 캔의 상단 개구부에 캡 어셈블리(40)를 장착할 수 있다. In the can for a circular secondary battery, the electrode assembly may be inserted into the circular can, the electrolyte may be injected, and then the cap assembly 40 may be mounted on the upper opening of the can.

상기 캡 어셈블리는 양극 단자를 형성하는 상단캡(41)과, 회로기판(42), 안전벤트(43), 및 캡플레이트(45) 등이 순차적으로 적층되어 있는 일반적인 구조로 되어있다. 상기 안전벤트는 전지 내부의 압력이 상승시 전류를 차단하거나 가스를 배기하기 위해 형성되며, 벤트와 캡플레이트 사이에는 벤트와 캡플레이트를 전기적으로 분리시키기 위하여 절연부재(44)가 형성된다.The cap assembly has a general structure in which a top cap 41 forming a positive electrode terminal, a circuit board 42, a safety vent 43, and a cap plate 45 are sequentially stacked. The safety vent is formed to shut off the current or exhaust gas when the pressure inside the battery rises. An insulation member 44 is formed between the vent and the cap plate to electrically isolate the vent from the cap plate.

특히, 본 발명에 의한 원형 이차전지는 원형 캔(20)을 이루는 금속 재질의 내벽에 상 변화 물질로 이루어진 냉각 부재(21)를 구비할 수 있다.In particular, the circular secondary battery according to the present invention may include a cooling member 21 made of a phase change material on the inner wall of a metallic material constituting the circular can 20.

상기 상 변화 물질은 고체에서 액체, 액체에서 고체, 액체에서 기체, 기체에서 액체 등 하나의 상태에서 다른 상태로 변하는 상변화과정을 통하여 이차전지 내부에서 발생하는 열을 흡수하거나, 저온시 흡수했던 열을 방출할 수 있는 물질로서, 이차전지가 최적의 성능을 발현할 수 있는, 상온(20℃ 내지 30℃)에서 상 변화가 일어나고, 상 변화 시 180kJ/kg 내지 195kJ/kg의 높은 잠열을 가진다. The phase change material absorbs heat generated from the inside of the secondary battery through a phase change process in which the phase change material changes from a solid state to a liquid state, from a liquid state to a solid state, from a liquid state to a gas state, from a gas state to a liquid state, (20 占 폚 to 30 占 폚) at which the secondary battery can exhibit the optimum performance, and has a high latent heat of 180 kJ / kg to 195 kJ / kg at the phase change.

더욱이, 상기 상 변화 물질은 고체에서 액체로의 상 변화 시 부피 변화가 작기 때문에 이차전지의 두께를 크게 변화시키지 않으면서도, 온도 유지가 가능할 수 있다. 따라서, 이차전지 내부의 온도가 일정 온도이상으로 급격히 상승하더라도 상기 상 변화 물질이 열을 흡수하여, 내부 온도의 상승을 효과적으로 저해할 수 있다. 따라서, 폭발 또는 발화와 같은 위험한 상태를 방지할 수 있고, 또한 장시간 고온에서의 노출되는 경우에도 전지의 안전성을 확보할 수 있다.Moreover, since the volume change of the phase change material during the phase change from solid to liquid is small, the temperature can be maintained without significantly changing the thickness of the secondary battery. Therefore, even if the temperature inside the secondary battery rises abruptly to a certain temperature or higher, the phase change material absorbs heat, and the rise of the internal temperature can be effectively inhibited. Therefore, a dangerous state such as explosion or ignition can be prevented, and the safety of the battery can be secured even when exposed at a high temperature for a long time.

상기 상 변화 물질은 그 대표적인 예로 수화물 형태의 무기물, 파라핀계 탄화수소 및 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함할 수 있다.The phase change material may include, for example, any one selected from the group consisting of an inorganic substance in the form of a hydrate, a paraffinic hydrocarbon and an organic acid, or two or more thereof.

구체적으로, 상기 수화물 형태의 무기물은, NaNH4SO4·2H2O, Na2SO4·10H2O, Na2SiO3·5H2O, Na3PO4·12H2O, Na(CH3COO)·3H2O, NaHPO4·12H2O, K2HPO4·3H2O, Fe(NO3)3·9H2O, FeCl3·2H2O, Fe2O3·4SO4·9H2O, Ca(NO3)2·3H2O, CaCl2·6H2O, K2HPO4·3H2O 및 K3PO4·7H2O로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.Specifically, the inorganic material of the hydrate forms, NaNH 4 SO 4 · 2H 2 O, Na 2 SO 4 · 10H 2 O, Na 2 SiO 3 · 5H 2 O, Na 3 PO 4 · 12H 2 O, Na (CH 3 COO) 3H 2 O, NaHPO 4 .12H 2 O, K 2 HPO 4 .3H 2 O, Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O, FeCl 3 .2H 2 O, Fe 2 O 3 .4SO 4 .9H 2 O, Ca (NO 3 ) 2 .3H 2 O, CaCl 2 .6H 2 O, K 2 HPO 4 .3H 2 O and K 3 PO 4 .7H 2 O, Or mixtures thereof.

또한, 상기 파라핀계 탄화수소는, n-옥타코산, n-헵타코산, n-펜타코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-에이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸 및 n-트리데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.The paraffinic hydrocarbon may be at least one selected from the group consisting of n-octanoic acid, n-heptanoic acid, n-pentanoic acid, n-tetracholic acid, n- n-nonadecane, n-octadecane, n-heptadecane, n-hexadecane, n-pentadecane, n-tetradecane and n-tridecane, or a mixture of two or more thereof .

또한, 상기 유기산은, n-옥타노익산, 타르타르산, 옥살산, 아세트산, 락트산 및 클로로아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.In addition, the organic acid may include any one selected from the group consisting of n-octanoic acid, tartaric acid, oxalic acid, acetic acid, lactic acid, and chloroacetic acid, or a mixture of two or more thereof.

보다 구체적으로, 상기 상 변화 물질은 구체적으로 NaNH4SO4·2H2O, Fe2O3·4SO4·9H2O, n-옥타코산, n-에이코산, 타르타르산 및 옥살산으로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 이중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.More specifically, the phase change material is selected from the group consisting of NaNH 4 SO 4 .2H 2 O, Fe 2 O 3 .4SO 4 .9H 2 O, n-octanoic acid, n-eicosanoic acid, tartaric acid and oxalic acid A single substance or a mixture of two or more thereof.

또한, 상기 상 변화 물질은 도전성 효과를 향상시키기 위하여, Fe, Ni, Zn 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 금속 입자를 포함할 수 있다.In addition, the phase change material may include at least one metal particle selected from the group consisting of Fe, Ni, Zn, and Cr to improve the conductive effect.

이때, 상기 금속 입자는 상기 상 변화 물질의 전체 함량 중에 약 30 중량% 이하, 구체적으로 0.01 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 만약, 상기 금속 입자의 함량이 30 중량%를 초과하는 경우, 전지의 부피가 증가하고, 내벽 표면에 불균일하여 전지의 안전성이 저하될 수 있다. At this time, the metal particles may be included in the total amount of the phase change material in an amount of about 30% by weight or less, specifically 0.01% by weight to 30% by weight. If the content of the metal particles exceeds 30% by weight, the volume of the battery increases and the surface of the inner wall may be uneven, resulting in deterioration of the safety of the battery.

또한, 상기 냉각 부재의 두께는 캔의 전체 두께의 약 50% 이하인 것이 바람직하며, 50%를 초과하는 경우 캔의 전체 두께가 두꺼워지기 때문에, 캔과 전극조립체의 바닥면 사이의 공간이 좁아져, 용접이 어렵다는 단점이 있다.The thickness of the cooling member is preferably about 50% or less of the total thickness of the can. When the thickness exceeds 50%, the entire thickness of the can becomes thick, so that the space between the can and the bottom surface of the electrode assembly becomes narrow, There is a disadvantage that welding is difficult.

상기 냉각 부재는 상기 상 변화 물질을 페이스트 상태 또는 유기용매에 용해시켜 용액 상태로 만든 후, 스프레이 코팅, 도금 코팅 또는 딥 코팅하고, 경화하는 단계를 포함하는 방법을 이용하여 형성할 수 있다.The cooling member may be formed by dissolving the phase change material in a paste state or an organic solvent to form a solution state, spray coating, plating coating or dip coating, and curing.

이때, 상기 유기 용매는 탄화수소계 용매, 할로겐화 탄화수소 용매, 알코올계 용매, 알데히드계 용매, 에테르 용매, 에스테르계 용매를 모두 이용할 수 있다.At this time, the organic solvent may be a hydrocarbon solvent, a halogenated hydrocarbon solvent, an alcohol solvent, an aldehyde solvent, an ether solvent or an ester solvent.

구체적으로 상기 탄화수소계 용매는 휘발유, 등유(케로센) 또는 노말헥산 등의 지방족 탄화수소 용매; 시클로헥사놀, 또는 메틸시클로헥사놀 등의 지환식 탄화수소 용매; 및 벤젠, 톨루엔, 또는 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. Specifically, the hydrocarbon-based solvent is an aliphatic hydrocarbon solvent such as gasoline, kerosene (kerosene) or n-hexane; Alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexanol, or methylcyclohexanol; And an aromatic hydrocarbon solvent such as benzene, toluene, or xylene, or a mixture of two or more thereof.

상기 할로겐화 탄화수소계 용매는 디클로로메탄, 클로로포름, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 테트라클로로에탄, 디클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 또는 테트라클로로에틸렌 등의 지방족 염화탄화수소 용매; 및 클로로벤젠 또는 올소-디클로로벤젠 등의 방향족 염화탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.The halogenated hydrocarbon solvent may be an aliphatic hydrocarbon solvent such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, dichloroethylene, trichlorethylene or tetrachlorethylene; And aromatic chlorohydrocarbons such as chlorobenzene or olo-dichlorobenzene, or a mixture thereof.

상기 알코올계 용매는 1-부타놀, 2-부타놀, 이소부틸알코올, 이소펜틸알코올, 및 이소프로필알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.The alcoholic solvent may include a single substance selected from the group consisting of 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, and isopropyl alcohol, or a mixture thereof.

상기 에테르계 용매는 에틸에테르, 디옥산, 및 테트라하이드로부탄로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. The ether-based solvent may include a single substance selected from the group consisting of ethyl ether, dioxane, and tetrahydrobutane, or a mixture thereof.

상기 에스테르계 용매는 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 초산이소프로필, 초산부틸, 초산이소부틸, 초산펜틸, 및 초산이소펜틸로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.The ester solvent may include a single substance selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, and isopentyl acetate or a mixture thereof.

한편, 상기 상 변화 물질은 고온에서 고체에서 액체로 상 전이가 일어날 때, 이차전지 내부에서 액체화된 상 변화 물질이 전지 내부에 악영향을 미칠 수 있다. On the other hand, when the phase change material undergoes phase transition from solid to liquid at a high temperature, the liquid phase change material inside the secondary battery may adversely affect the inside of the cell.

따라서, 이러한 단점을 방지하기 위한 상기 냉각 부재는 담지체를 추가로 포함할 수 있다.Therefore, the cooling member for preventing such a disadvantage may further include a carrier.

상기 담지체는 불활성이면서, 내부수지층 내에서 이차전지 내의 다른 물질들과 화학 반응을 일으키지 않는 물질로, 그 대표적인 예로 카본 및 폴리스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상 일 수 있다.The support may be one or more selected from the group consisting of carbon and polystyrene, which is inactive and does not cause a chemical reaction with other materials in the secondary battery in the internal resin layer.

상기 담지체를 추가 구비하는 경우, 전지 내부에서 상 변화 물질이 액상으로 상 변화되어도, 전지 내부로의 침투를 방지하여 안정성을 확보 할 수 있다.When the carrier is additionally provided, even if the phase change material is phase-changed into a liquid phase in the battery, penetration into the battery can be prevented and stability can be secured.

전술한 바와 같이, 본 발명의 원형 이차전지의 경우, 캔 내벽에 상 변화 물질로 이루어진 냉각 부재를 구비함으로써, 이차전지 작동 시 내부에서 발산되는 많은 양의 열을 흡수할 수 있고, 이에 따라 전지 내부의 온도 상승을 방지하여, 싸이클 수명 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the case of the circular secondary battery of the present invention, by providing the cooling member made of the phase change material on the inner wall of the can, it is possible to absorb a large amount of heat radiated from the inside during the operation of the secondary battery, It is possible to prevent a rise in the temperature of the battery, thereby improving cycle life characteristics.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.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 limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

실시예Example

실시예Example 1.  One.

상 변화 물질인 Fe2O3·4SO4·9H2O를 이소부틸알코올에 용해시켜 상 변화 물질 함유 조성물을 제조하였다.A phase change material-containing composition was prepared by dissolving Fe 2 O 3 .4SO 4 .9H 2 O, which is a phase change material, in isobutyl alcohol.

0.01mm 두께의 스테인레스 스틸로 이루어진 캔의 내벽에 상기 상 변화 물질 함유 조성물을 스프레이 코팅한 다음, 경화하여 0.005mm 두께의 냉각 부재를 구비한 원형 이차전지용 캔을 제조하였다.The above phase change material-containing composition was spray-coated on the inner wall of a stainless steel can made of stainless steel having a thickness of 0.01 mm and then cured to prepare a can for a circular secondary battery having a cooling member with a thickness of 0.005 mm.

음극 활물질로 흑연(graphite), 도전재로 아세틸렌 블랙, 바인더로 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 증점제로 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC)를 96:1:2:1의 중량비로 혼합한 후, 이들을 용매인 물(H2O)과 함께 혼합하여 균일한 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 음극 활물질 슬러리를 구리 집전체의 일면에 65 ㎛의 두께로 코팅하고, 건조 및 압연한 후 일정크기로 펀칭하여 음극을 제조하였다. Graphite as an anode active material, acetylene black as a conductive material, styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener were mixed at a weight ratio of 96: 1: 2: And mixed with water (H 2 O) to prepare a uniform negative electrode active material slurry. The prepared negative electrode active material slurry was coated on one side of the copper current collector to a thickness of 65 탆, dried and rolled, and punched to a predetermined size to prepare a negative electrode.

이어서, 양극 활물질로 LiCoO2, 도전재로 아세틸렌 블랙, 바인더로 SBR을 94:3.5:2.5의 중량비로 혼합한 후 NMP에 첨가하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 알루미늄 호일의 일면에 코팅하고, 건조 및 압연한 후 일정크기로 펀칭하여 양극을 제조하였다. Subsequently, LiCoO 2 as a cathode active material, acetylene black as a conductive material, and SBR as a binder were mixed at a weight ratio of 94: 3.5: 2.5 and then added to NMP to prepare a cathode active material slurry. The prepared slurry was coated on one side of an aluminum foil, dried and rolled, and then punched to a predetermined size to prepare a positive electrode.

상기 양극과 음극 사이에 다공성 폴리올레핀계 분리막을 개재한 다음, 젤리롤 상태로 권취하여 전극조립체를 제조하였다.A porous polyolefin separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode, and then wound in a jelly roll state to produce an electrode assembly.

그 다음, 상기 냉각 부재를 구비한 원형의 이차전지용 캔 내부에 상기 전극조립체를 삽입하고, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액을 주입한 다음, 캡 어셈블리를 장착하여 원형 이차전지를 제조하였다.Then, the electrode assembly was inserted into a can for a circular secondary battery provided with the cooling member, and 1 M LiPF 6 was added to a solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 30:70 The dissolved electrolyte was injected, and then the cap assembly was mounted to produce a circular secondary battery.

실시예Example 2. 2.

상 변화 물질로 Fe2O3·4SO4·9H2O 대신 파라핀계 탄화수소인 n-옥타코산을 이용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 원형 이차전지를 제조하였다.A circular secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that n-octacosane, which is a paraffinic hydrocarbon, was used instead of Fe 2 O 3 .4SO 4 .9H 2 O as a phase change material.

실시예Example 3. 3.

상 변화 물질로서 옥살산을 이용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 원형 이차전지를 제조하였다.A circular secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that oxalic acid was used as a phase change material.

비교예Comparative Example 1. One.

(원형 전지 제조)(Circular battery manufacturing)

음극 활물질로 흑연(graphite), 도전재로 아세틸렌 블랙, 바인더로 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 증점제로 카르복시 메틸 셀룰로오스(CMC)를 96:1:2:1의 중량비로 혼합한 후, 이들을 용매인 물(H2O)과 함께 혼합하여 균일한 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 제조된 음극 활물질 슬러리를 구리 집전체의 일면에 65 ㎛의 두께로 코팅하고, 건조 및 압연한 후 일정크기로 펀칭하여 음극을 제조하였다. Graphite as an anode active material, acetylene black as a conductive material, styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder and carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener were mixed at a weight ratio of 96: 1: 2: And mixed with water (H 2 O) to prepare a uniform negative electrode active material slurry. The prepared negative electrode active material slurry was coated on one side of the copper current collector to a thickness of 65 탆, dried and rolled, and punched to a predetermined size to prepare a negative electrode.

이어서, 양극 활물질로 LiCoO2, 도전재로 아세틸렌 블랙, 바인더로 SBR을 94:3.5:2.5의 중량비로 혼합한 후 NMP에 첨가하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 알루미늄 호일의 일면에 코팅하고, 건조 및 압연한 후 일정크기로 펀칭하여 양극을 제조하였다. Subsequently, LiCoO 2 as a cathode active material, acetylene black as a conductive material, and SBR as a binder were mixed at a weight ratio of 94: 3.5: 2.5 and then added to NMP to prepare a cathode active material slurry. The prepared slurry was coated on one side of an aluminum foil, dried and rolled, and then punched to a predetermined size to prepare a positive electrode.

상기 양극과 음극 사이에 다공성 폴리올레핀계 분리막을 개재한 다음, 젤리롤 상태로 권취하여 전극조립체를 제조하였다.A porous polyolefin separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode, and then wound in a jelly roll state to produce an electrode assembly.

그 다음, 스테인레스 스틸로 이루어진 캔 내부에 상기 전극조립체를 삽입하고, 에틸렌 카보네이트(EC) 및 디에틸 카보네이트(DEC)를 30:70의 부피비로 혼합한 용매에 1M LiPF6가 용해된 전해액을 주입한 다음, 캡 어셈블리를 장착하여 원형 이차전지를 제조하였다.Then, the electrode assembly was inserted into a stainless steel can, and an electrolytic solution in which 1 M LiPF 6 was dissolved was injected into a solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 30:70 Next, the cap assembly was mounted to manufacture a circular secondary battery.

실험예Experimental Example

실험예Experimental Example 1. One.

상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1에서 제조된 원형 이차전지를 각각 5 개씩 제작하였다. 그런 다음, 이들 전지를 분당 5℃로 승온하여 160℃, 1시간 유지하여 전지의 발화 여부를 확인하였다. 또한, 20 V/1,680 ㎃(3C-rate; 완전충전 속도 20분)로 과충전하여 전지의 폭발 여부를 확인하였다. Five circular secondary batteries manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were produced. Then, the temperature of these cells was raised to 5 캜 / minute, and maintained at 160 캜 for 1 hour to confirm whether or not the battery was ignited. Also, the battery was overcharged at 20 V / 1,680 mA (3C-rate; full charge rate of 20 minutes) to confirm whether or not the battery was exploded.

그 결과, 비교예 1에 따른 이차전지는 5 개중 2 개 이상의 전지가 발화 또는 폭발되었지만, 본 발명에 따른 원형 이차전지는 5 개 모두 발화 및 폭발되지 않았다.As a result, in the secondary battery according to Comparative Example 1, two or more batteries out of five were ignited or exploded, but none of the five circular secondary batteries according to the present invention were ignited and exploded.

실시예Example 비교예Comparative Example 1One 22 33 1One 발화 여부Whether ignited XX XX XX OO 폭발 여부Explosion XX XX XX XX

실험예Experimental Example 2. 2.

실시예 1 내지 3과 비교예 1에서 각각 제조된 전지들에 대해 60℃에서 1C로 300회 충방전을 실시하면서, 싸이클 용량 변화를 측정하고, 그 결과를 하기 도 2에 나타내었다.The batteries prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were subjected to 300 cycles of charging and discharging at 60 DEG C at 1C, and the change in cycle capacity was measured. The results are shown in Fig.

도 2를 살펴보면, 사이클이 진행될수록 비교예 1의 이차전지와 비교하여 실시예 1 내지 3의 리튬 이차전지는 전지 내부에서 발산되는 많은 양의 열을 흡수하기 때문에, 전지 내부의 온도 상승을 방지하여, 싸이클 수명 특성이 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, as the cycle progresses, the lithium secondary batteries of Examples 1 to 3 absorb a large amount of heat radiated from the inside of the battery as compared with the secondary battery of Comparative Example 1, , And the cycle life characteristics are improved.

20: 원형 캔 (금속 재질)
21: 냉각 부재
30: 전극조립체
31: 음극
32: 양극
33: 분리막
34: 양극탭
35: 음극탭
40: 캡 어셈블리
41: 상단 캡
42: 회로 기판
43: 안전 벤트
44: 절연 부재
45: 캡 플레이트
100: 이차전지
20: Circular can (metal material)
21: cooling member
30: Electrode assembly
31: cathode
32: anode
33: Membrane
34: positive electrode tab
35: Negative electrode tab
40: cap assembly
41: Upper cap
42: circuit board
43: Safety vents
44: Insulation member
45: cap plate
100: secondary battery

Claims (12)

원형 이차전지용 캔;
상기 원형 이차전지용 캔 내부에 수용된 젤리롤 타입의 전극조립체; 및
전해액을 포함하며,
상기 원형 이차전지용 캔 내벽에 상 변화 물질(phase change material)로 이루어진 냉각 부재가 구비되어 있는 것인 원형 이차전지.
A can for a circular secondary battery;
A jelly roll type electrode assembly accommodated in the can for the circular secondary battery; And
An electrolytic solution,
Wherein a cooling member made of a phase change material is provided on the inner wall of the can for the circular secondary battery.
청구항 1에 있어서,
상기 원형 이차전지용 캔은 스틸, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 재질로 이루어진 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the can for a circular secondary battery is made of a metal material selected from the group consisting of steel, stainless steel, aluminum, and alloys thereof.
청구항 1에 있어서,
상기 상 변화 물질은 수화물 형태의 무기물, 파라핀계 탄화수소 및 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the phase change material comprises any one selected from the group consisting of an inorganic substance in the form of a hydrate, a paraffinic hydrocarbon and an organic acid, or a mixture of two or more thereof.
청구항 3에 있어서,
상기 수화물 형태의 무기물은 NaNH4SO4·2H2O, Na2SO4·10H2O, Na2SiO3·5H2O, Na3PO4·12H2O, Na(CH3COO)·3H2O, NaHPO4·12H2O, K2HPO4·3H2O, Fe(NO3)3·9H2O, FeCl3·2H2O, Fe2O3·4SO4·9H2O, Ca(NO3)2·3H2O, CaCl2·6H2O, K2HPO4·3H2O 및 K3PO4·7H2O로 이루어진 군으로부터 선택되는 단일물 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것인 원형 이차전지.
The method of claim 3,
The inorganic substance in the hydrate form is NaNH 4 SO 4 .2H 2 O, Na 2 SO 4 .10H 2 O, Na 2 SiO 3 .5H 2 O, Na 3 PO 4 .12H 2 O, Na (CH 3 COO) 2 O, NaHPO 4 .12H 2 O, K 2 HPO 4 .3H 2 O, Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O, FeCl 3 .2H 2 O, Fe 2 O 3 .4SO 4 .9H 2 O, Ca (NO 3 ) 2 .3H 2 O, CaCl 2揃 6H 2 O, K 2 HPO 4揃 3H 2 O, and K 3 PO 4揃 7H 2 O, or a mixture of two or more thereof Wherein the secondary battery is a cylindrical secondary battery.
청구항 3에 있어서,
상기 파라핀계 탄화수소는 n-옥타코산, n-헵타코산, n-펜타코산, n-테트라코산, n-트리코산, n-도코산, n-헤네이코산, n-에이코산, n-노나데칸, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸, n-테트라데칸 및 n-트리데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것인 원형 이차전지.
The method of claim 3,
The paraffinic hydrocarbon may be n-octanoic acid, n-heptanoic acid, n-pentanoic acid, n-tetracholic acid, Those containing any one selected from the group consisting of decane, n-octadecane, n-heptadecane, n-hexadecane, n-pentadecane, n-tetradecane and n-tridecane, or a mixture of two or more thereof / RTI &gt;
청구항 3에 있어서,
상기 유기산은 n-옥타노익산, 타르타르산, 옥살산, 아세트산, 락트산 및 클로로아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것인 원형 이차전지.
The method of claim 3,
Wherein the organic acid comprises any one selected from the group consisting of n-octanoic acid, tartaric acid, oxalic acid, acetic acid, lactic acid, and chloroacetic acid, or a mixture of two or more thereof.
청구항 3에 있어서,
상기 상 변화 물질은 Fe, Ni, Zn 및 Cr로 이루어진 군으로부터 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 금속 입자를 추가로 포함하는 것인 원형 이차전지.
The method of claim 3,
Wherein the phase change material further comprises at least one metal particle selected from the group consisting of Fe, Ni, Zn, and Cr.
청구항 7에 있어서,
상기 금속 입자는 상기 상 변화 물질의 전체 함량 중에 30 중량% 이하로 포함되는 것인 원형 이차전지.
The method of claim 7,
Wherein the metal particles are contained in an amount of 30 wt% or less in the total amount of the phase change material.
청구항 8에 있어서,
상기 금속 입자는 상기 상 변화 물질의 전체 함량 중에 0.01 중량% 내지 30 중량%로 포함되는 것인 원형 이차전지.
The method of claim 8,
Wherein the metal particles are contained in an amount of 0.01 to 30% by weight based on the total amount of the phase change material.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 부재의 두께는 캔의 전체 두께를 기준으로 50% 이하인 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the cooling member is 50% or less based on the total thickness of the can.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 부재는 상 변화 물질을 페이스트 상태 또는 용액 상태로 만든 후, 스프레이 코팅, 도금 코팅 또는 딥 코팅하고, 경화하는 단계를 포함하는 방법을 이용하여 형성되는 것인 원형 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling member is formed using a method including a step of making the phase change material into a paste state or a solution state, followed by spray coating, plating coating or dip coating, and curing.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 부재는 담지체를 추가로 포함하는 것인 원형 이차전지. .
The method according to claim 1,
Wherein the cooling member further comprises a carrier. .
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