KR20180061463A - 원통형 전지 - Google Patents
원통형 전지 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180061463A KR20180061463A KR1020160159441A KR20160159441A KR20180061463A KR 20180061463 A KR20180061463 A KR 20180061463A KR 1020160159441 A KR1020160159441 A KR 1020160159441A KR 20160159441 A KR20160159441 A KR 20160159441A KR 20180061463 A KR20180061463 A KR 20180061463A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cylindrical
- metal
- terminal
- cylindrical metal
- external terminal
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 133
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 133
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 8
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000008274 jelly Substances 0.000 claims description 7
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 4
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 claims description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004384 Li(NixMnyCoz)O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020807 Sn-Co-C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018759 Sn—Co—C Inorganic materials 0.000 description 1
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229910021450 lithium metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- H01M2/022—
-
- H01M2/30—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/117—Inorganic material
- H01M50/119—Metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/545—Terminals formed by the casing of the cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y02E60/122—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
본 발명은 원통형 캔을 복층으로 구성함에 의해 기계적인 강도를 개선시킬 수 있는 원통형 전지에 관한 것으로, 본 발명의 원통형 전지는 일측과 타측의 끝단이 각각 개방되며 다수개의 원통형 부재를 서로 겹쳐 다중 구조로 형성되는 원통형 캔; 원통형 캔의 내부에 배치되고 일측에 제1내부단자가 접합되며 타측에 제2내부단자가 접합되는 전극체; 원통형 캔의 일측의 끝단에 연결되어 제1내부단자의 일측과 연결되는 제1외부단자; 원통형 캔의 타측의 끝단에 연결되어 제2내부단자의 타측과 연결되는 제2외부단자를 포함한다.
Description
본 발명은 원통형 전지에 관한 것으로, 특히 원통형 캔을 복층으로 구성함에 의해 기계적인 강도를 개선할 수 있는 원통형 전지에 관한 것이다.
전지는 양극이나 음극의 재질에 따라 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬이온 전지 및 리튬폴리머 전지가 있으며, 조립 케이스에 따라 각형이나 원통형으로 분류된다. 각형은 전지의 외부 케이스를 각형으로 형성하며, 원통형 전지는 한국공개특허공보 제2008-0088356호(특허문헌 1)에 공개된 바와 같이 외부 케이스가 원통형으로 형성된다.
한국공개특허공보 제2008-0088356호는 원통형 리튬 2차 전지에 관한 것으로, 양극과 음극을 구비한다. 양극은 양극 활물질을 포함하는 양극 합제층을 도전성 금속박으로 이루어진 양극 집전체의 표면상에 배치하며, 음극은 규소 입자나 규소 합금 입자를 포함하는 음극 활물질을 갖는 음극 합제층을 도전성 금속박으로 이루어진 음극 집전체의 표면상에 배치한다. 여기서, 양극은 양극 활물질량이 양극 1㎠당 50㎎ 이하이고, 음극은 규소 입자나 규소 합금 입자의 평균 입경이 5㎛ 이상 15㎛ 이하이며, 양극에 대한 음극의 전기 용량 비가 1.2 이상인 것을 특징으로 한다.
한국공개특허공보 제2008-0088356호에 공개된 것과 같은 종래의 원통형 전지는 양극과 음극을 분리막으로 절연시킨 상태에서 권취하여 젤리 롤(jelly roll)로 제조한 후 원통형 케이스를 이용하여 조립한다. 이러한 종래의 원통형 전지는 원통형 캔이 한 층의 구조로 이루어짐에 따라 기계적인 강도가 약해 외부 충격을 약한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원통형 캔을 복층으로 구성함에 의해 기계적인 강도를 개선시킬 수 있는 원통형 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 기계적인 강도를 개선함으로써 외부 충격에 강하며, 발열에 의한 내부 압력의 증가 시 이를 흡수할 수 있는 원통형 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 내부단자와 외부단자의 사이의 접촉면적을 증가시켜 등가 직렬 저항(ESR: Equivalent Serial Resistance) 특성을 개선시킴에 의해 고출력 및 고전류에 사용할 수 있는 원통형 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 원통형 전지는 일측과 타측의 끝단이 각각 개방되며 다수개의 원통형 부재를 서로 겹쳐 다중 구조로 형성되는 원통형 캔; 상기 원통형 캔의 내부에 배치되고 일측에 제1내부단자가 접합되며 타측에 제2내부단자가 접합되는 전극체; 상기 원통형 캔의 일측의 끝단에 연결되어 상기 제1내부단자의 일측과 연결되는 제1외부단자; 상기 원통형 캔의 타측의 끝단에 연결되어 상기 제2내부단자의 타측과 연결되는 제2외부단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원통형 전지는 원통형 캔을 복층으로 구성함에 의해 기계적인 강도를 개선시킬 수 있고, 기계적인 강도를 개선함으로써 외부 충격에 강하며, 발열에 의한 내부 압력의 증가 시 이를 흡수할 수 있으며, 내부단자와 외부단자의 사이의 접촉면적을 증가시켜 등가 직렬 저항 특성을 개선시킴에 의해 고출력 및 고전류에 사용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 원통형 전지의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 A-A선 전단면도,
도 3은 도 1에 도시된 원통형 전지의 분해 조립 단면도,
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 원통형 캔의 제조 과정을 나타낸 단면도,
도 6은 도 2에 도시된 도전성 탄성 캔의 다른 실시예를 나타낸 전단면도,
도 7은 도 2에 도시된 제1외부전극의 다른 실시예를 나타낸 전단면도,
도 8은 도 3에 도시된 젤리 롤형 조립체의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 A-A선 전단면도,
도 3은 도 1에 도시된 원통형 전지의 분해 조립 단면도,
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 원통형 캔의 제조 과정을 나타낸 단면도,
도 6은 도 2에 도시된 도전성 탄성 캔의 다른 실시예를 나타낸 전단면도,
도 7은 도 2에 도시된 제1외부전극의 다른 실시예를 나타낸 전단면도,
도 8은 도 3에 도시된 젤리 롤형 조립체의 사시도.
이하, 본 발명의 원통형 전지의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명의 원통형 전지는 원통형 캔(10), 전극체(20), 제1외부단자(30) 및 제2외부단자(40)를 포함하여 구성된다.
원통형 캔(10)은 일측과 타측의 끝단이 각각 개방되며 다수개의 원통형 부재(11,12,13)를 서로 겹쳐 다중 구조로 형성되며, 전극체(20)는 원통형 캔(10)의 내부에 배치되고 일측에 제1내부단자(21)가 접합되며 타측에 제2내부단자(22)가 접합된다. 제1외부단자(30)는 원통형 캔(10)의 일측의 끝단에 연결되어 제1내부단자(21)의 일측과 연결되며, 제2외부단자(40)는 원통형 캔(10)의 타측의 끝단에 연결되어 제2내부단자(22)의 타측과 연결된다.
본 발명의 원통형 전지의 각 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
원통형 캔(10)은 도 2 및 도 3에서와 같이 일측과 타측의 끝단이 각각 개방되며 다수개의 원통형 부재(11,12,13)를 서로 겹쳐 다중 구조로 형성되며, 다수개의 원통형 부재(11,12,13)는 제1원통형 금속 캔(11), 제2원통형 금속 캔(12) 및 도전성 탄성 캔(13)으로 구비된다.
제1원통형 금속 캔(11)은 원통형 캔(10)에서 외측에 배치되며 일측과 타측의 끝단이 개방된 중공형으로 형성된다. 제2원통형 금속 캔(12)은 제1원통형 금속 캔(11)의 내측에 제1원통형 금속 캔(11)과 공간(14)이 형성되도록 이격된 상태로 삽입된다. 여기서 공간(14)은 제1원통형 금속 캔(11)의 직경(D1)이 제2원통형 금속 캔(12)의 직경(D2)보다 큰 것이 사용하여 제1원통형 금속 캔(11)과 제2원통형 금속 캔(12) 사이에 공간(14)이 형성되도록 제1원통형 금속 캔(11)의 내측에 제2원통형 금속 캔(12)을 삽입하여 배치시킨다.
도전성 탄성 캔(13)은 공간(14)에 배치되어 제1원통형 금속 캔(11)과 제2원통형 금속 캔(12)과 각각 탄성력에 의해 접촉되어 제1원통형 금속 캔(11)과 제2원통형 금속 캔(12)을 연결시키며, 금속이나 공지된 도전성 수지 재질로 형성된다. 도전성 탄성 캔(13)은 재질이 금속이나 도전성 수지 재질로 형성됨에 의해 제1원통형 금속 캔(11)과 제2원통형 금속 캔(12)이 전기적으로 연결되도록 하거나 본 발명의 원통형 전지에서 발생되는 열이 제2원통형 금속 캔(12)에서 제1원통형 금속 캔(11)으로 전달되어 외부로 용이하게 배출되도록 한다.
원통형 캔(10)을 구성하는 제1원통형 금속 캔(11)과 제2원통형 금속 캔(12)과 도전성 탄성 캔(13)은 일측과 타측이 각각 제1원통형 금속 캔(11)을 기준으로 제2원통형 금속 캔(12)과 도전성 탄성 캔(13)이 각각 제1원통형 금속 캔(11)으로 압착되도록 압착하여 제1압착부(10b: 도 5에 도시됨)와 제2압착부(10c: 도 5에 도시됨)를 형성한다. 즉, 제1압착부(10b)와 제2압착부(10c)의 제조 방법은 먼저, 도 4에서와 같이 제1원통형 금속 캔(11)의 내측에 제2원통형 금속 캔(12)을 삽입하고, 제1원통형 금속 캔(11)과 제2원통형 금속 캔(12) 사이에 형성된 공간(14: 도 2에 도시됨)에 도전성 탄성 캔(13)을 삽입하여 각각의 일측이나 타측의 끝단이 서로 일치되도록 정렬한다.
정렬 작업이 완료되면 압착을 실시하며, 압착은 원통형 캔(10)의 일측과 타측 즉, 제1원통형 금속 캔(11), 제2원통형 금속 캔(12) 및 도전성 탄성 캔(13)의 일측과 타측이 각각 제1원통형 금속 캔(11)을 기준으로 제2원통형 금속 캔(12)과 도전성 탄성 캔(13)이 각각 제1원통형 금속 캔(11)으로 압착되도록 압착하여 도 5에서와 같이 원통형 캔(10)에 비압착부(10a), 제1압착부(10b) 및 제2압착부(10c)를 형성한다. 제1압착부(10b)와 제2압착부(10c)를 형성하는 과정에서 제2원통형 금속 캔(12)과 도전성 탄성 캔(13)은 각각 제1원통형 금속 캔(11)보다 작게 즉, 높이(H1,H2)만큼 작아지며, 비압착부(10a)와 제1압착부(10b) 사이나 비압착부(10a)와 제2압착부(10c)에 각각 제1걸림부(10d)와 제2걸림부(10e)가 형성된다. 여기서, 높이(H1,H2)는 제1원통형 금속 캔(11), 제2원통형 금속 캔(12) 및 도전성 탄성 캔(13)의 일측의 끝단에서 타측의 끝단까지의 직선 거리를 나타내며, 제1걸림부(10d)는 제1원통형 금속 캔(11) 측으로 제2원통형 금속 캔(12)과 도전성 탄성 캔(13)이 압착되어 경사지도록 원통형 캔(10)의 일측의 내측에 형성되며, 제2걸림부(10e)는 제1원통형 금속 캔(11) 측으로 제2원통형 금속 캔(12)과 도전성 탄성 캔(13)이 압착되어 경사지도록 원통형 캔(10)의 타측의 내측에 형성된다.
원통형 캔(10)에 형성된 제1압착부(10b)와 제2압착부(10c)는 각각 도 1에서와 같이 제1외부단자(30)와 제2외부단자(40)와 연결된다.
제1압착부(10b)는 제1외부단자(30)의 일측과 용접으로 연결된다. 제1압착부(10b)와 제1외부단자(30)의 연결은 먼저 원통형 캔(10)의 일측에 형성된 제1걸림부(10d)에 제1외부단자(30)를 지지한 상태에서 제1압착부(10b)를 제1외부단자(30)의 일측의 면의 가장자리 부분을 감싸도록 압착한 상태에서 레이저 용접을 이용해 용접해 연결한다.
제2압착부(10c)는 일측에 비드(bead)부(10f)가 형성되며 타측에 컬링(curling)부(10g)가 형성되어 제2외부단자(40)와 실링 가스켓(sealing gasket)(40a)을 개재하여 제2외부단자(40)를 지지한다. 즉, 원통형 캔(10)은 제2압착부(10c)를 이용해 제2압착부(10c)의 일측에 비드부(10f)를 형성하고, 타측에 컬링부(10g)를 형성하여 비드부(10f)와 컬링부(10g)를 이용해 제2외부단자(40)와 실링 가스켓(40a)을 개재하여 연결되며, 실링 가스켓(40a)은 공지된 절연 재질로 형성된다.
원통형 캔(10)은 다수개의 원통형 부재(11,12,13) 즉, 제1원통형 금속 캔(11), 제2원통형 금속 캔(12) 및 도전성 탄성 캔(13)을 서로 겹쳐 다중 구조로 형성 시 전체 두께(Tot)는 1.0 내지 3.0㎜가 되도록 형성된다. 전체 두께(Tot)를 1.0 내지 3.0㎜가 되도록 형성하기 위해 원통형 캔(10)은 제1원통형 금속 캔(11)의 두께(T1)를 0.2 내지 0.9㎜인 것이 사용되고, 제2원통형 금속 캔(12)의 두께(T2)는 0.05 내지 0.7㎜인 것이 사용된다. 제1원통형 금속 캔(11)과 제2원통형 금속 캔(12) 사이에 형성된 공간(14)의 두께(T3)는 0.3 내지 1.4㎜가 되도록 설정되며, 도전성 탄성 캔(13)의 두께(T3)는 0.1 내지 0.3㎜인 것을 사용하여 본 발명의 원통형 전지의 원통형 캔(10)이 다중 구조를 갖도록 하여 기계적인 강도를 개선하여 외부 충격에 강하도록 함과 아울러 경량화 및 원통형 캔의 전체 두께(Tot)로 인해 전극체(20)의 부피를 감소시켜 용량이 저하되는 것을 방지한다.
본 발명의 원통형 전지의 기계적인 강도 개선 및 발열에 의한 내부 압력의 증가 시 이를 흡수할 수 있도록 도전성 탄성 캔(13)은 다수개의 주름(13a)이 서로 연결되어 형성되고, 주름(13a)은 길이방향과 수평이 되도록 접혀 산(13b)과 골(13c)로 형성된다. 여기서, 길이방향은 도전성 탄성 캔(13)의 직경방향과 직교하는 방향을 나타낸다. 산(13b)과 골(13c)은 각각 주름(13a)의 탄성력에 의해 제1원통형 금속 캔(11)과 제2원통형 금속 캔(12)에 접촉되어 연결되며, 산(13b)과 골(13c)은 각각 도 2에서와 같이 에지(edge)가 있도록 형성되거나 도 6에서와 같이 에지가 제거된 상태 즉, 곡면형으로 형성된다. 이와 같이 도전성 탄성 캔(13)에 주름(13a)을 형성함으로써 본 발명의 원통형 전지의 기계적인 강도 및 열 발생으로 인한 내부 압력의 증가 시 이를 용이하게 흡수하게 된다. 이러한 본 발명의 원통형 전지 즉, 원통형 캔(10)의 기계적인 강도를 개선하기 위해 도전성 탄성 캔(13)의 주름(13a)은 산(13b)과 산(13b) 사이의 길이(L3) 및 골(13c)과 골(13c) 사이의 길이(L4)가 공간(14)의 두께(T3)보다 작게 형성한다.
전극체(20)는 원통형 캔(10)의 내부에 배치되고 일측에 제1내부단자(21)가 접합되며 타측에 제2내부단자(22)가 접합된다. 이러한 전극체(20)는 도 1, 도 3 및 도 8에서와 같이 제1내부단자(21), 제2내부단자(22) 및 젤리 롤형(jelly roll type) 조립체(23)를 포함하여 구성된다.
제1내부단자(21)는 젤리 롤형 조립체(23)의 일측의 끝단에 접합되며, 제2내부단자(22)는 젤리 롤형 조립체(23)의 타측의 끝단에 접합된다. 제1내부단자(21)와 제2내부단자(22)의 접합방법은 레이저 용접이 사용되며, 각각은 삽입봉(21a,22a), 내부 금속 원판(21b,22b) 및 내부 금속 돌출블럭(21c,22c)을 포함하여 구성된다. 삽입봉(21a,22a)은 젤리 롤형 조립체(23)의 관통공(23d)에 삽입되며, 내부 금속 원판(21b,22b)은 삽입봉(21a,22a)의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되어 젤리 롤형 조립체(23)의 일측이나 타측의 끝단이 커버(cover)되도록 다수개의 제1집전체판(23a)이나 다수개의 제2집전체판(23b)에 레이저 용접을 이용해 접합되어 연결된다. 내부 금속 돌출블럭(21c,22c)은 내부 금속 원판(21b,22b)의 일측이나 타측의 끝단의 중앙에서 연장되도록 형성된다.
내부 금속 원판(21b,22b) 및 내부 금속 돌출블럭(21c,22c)의 표면은 각각 내부 체결홈부(21d,22d)와 다수개의 내부 요철블럭(21e,22e)이 형성된다. 내부 체결홈부(21d,22d)는 체결부재(21f,22f)가 삽입되도록 내부 금속 돌출블럭(21c,22c)의 중앙을 관통하여 내부 금속 원판(21b,22b)까지 연장되어 형성된다. 다수개의 내부 요철블럭(21e,22e)은 각각 내부 금속 원판(21b,22b) 및 내부 금속 돌출블럭(21c,22c)의 표면에 서로 일정한 간격으로 이격되어 형성된다. 여기서, 체결부재(21f,22f)는 볼트가 사용되며, 체결부재(21f,22f)가 체결되는 내부 체결홈부(21d,22d)는 내주면에 나사산(도시 않음)이 형성된다. 이러한 다수개의 내부 요철블럭(21e,22e)은 내부 금속 원판(21b,22b) 및 내부 금속 돌출블럭(21c,22c)의 표면적을 증가시킨다. 제1내부단자(21)의 내부 금속 원판(21b)은 내부 금속 돌출블럭(21c,22c)과 대향되도록 일측의 중앙에 각형 체결홈부(21f)가 형성되며, 각형 체결홈부(21f)는 도 2에서와 같이 육각형이나 도 7에서와 같이 팔각형으로 형성되어 내부 금속 돌출블럭(21c)이 원통형으로 형성되는 경우에 내부 금속 돌출블럭(21c)이 각각의 변에 견고하게 접합되도록 하여 젤리 롤형 조립체(23)가 보다 견고하게 연결되도록 한다.
젤리 롤형 조립체(23)는 중심에 관통공(23d)이 형성되도록 권취도어 형성된다. 다수개의 제1집전체판(23a), 다수개의 제2집전체판(23b) 및 다수개의 분리막(23c)을 포함하여 구성된다. 젤리 롤형 조립체(23)는 중심에 관통공(23d)이 형성되도록 권취되어 형성되며, 다수개의 제1집전체판(23a), 다수개의 제2집전체판(23b) 및 다수개의 분리막(23c)을 포함하여 구성된다. 다수개의 제1집전체판(23a), 다수개의 제2집전체판(23b) 및 다수개의 분리막(23c)은 각각 길이방향으로 중심에 관통공(23d)이 형성되도록 권취되어 형성되며, 다수개의 제1집전체판(23a)은 각각 제1내부단자(21)와 접합되어 연결되고 양면에 전극 활물질이 도포된다. 다수개의 제2집전체판(23b)은 각각 제1집전체판(23a) 사이에 각각 배치되고 제2내부단자(22)와 접합되어 연결되며 양면에 각각 전극 활물질이 도포된다. 여기서, 다수개의 제1집전체판(23a)과 다수개의 제2집전체판(23b)에 형성되는 전극 활물질은 다수개의 제1집전체판(23a)에 전지에 사용되는 공지된 양극 활물질이 도포되면 다수개의 제2집전체판(23b)은 전지에 사용되는 공지된 음극 활물질이 도포된다. 다수개의 분리막(23c)은 제1집전체판(23a)과 제2집전체판(23b) 사이에 배치되어 제1집전체판(23a)과 제2집전체판(23b)이 서로 물리적으로 접촉되는 것을 방지한다. 여기서, 본 발명의 원통형 전지에 적용되는 젤리 롤형 조립체(23)가 리튬 이온 전지인 경우에 양극 활물질은 리튬-금속산화물(LiCoO2, LiMn2O4, Li(NixMnyCoz)O2)이 사용되며, 음극 활물질은 흑연이나 실리콘, 리튬티탄산화물(LTO), 금속복합계인 Sn-Co-C 등이 사용된다.
제1외부단자(30)는 제2외부단자(40)는 각각 도 1 내지 도 3에서와 같이 외부 금속 원판(31,41)과 외부 금속 돌출블럭(32,42)을 포함하여 구성된다.
외부 금속 원판(31,41)은 제1내부단자(21)나 제2내부단자(22)에 각각 연결된다. 외부 금속 돌출블럭(32,42)은 외부 금속 원판(31,41)의 일측이나 타측의 끝단의 중앙에서 연장되도록 형성되며, 외부 회로장치(도시 않음)와 전기적으로 연결되기 위해 원통형으로 형성되며 외주면에 나사산(도시 않음)이 형성된다.
외부 금속 원판(31,41)과 외부 금속 돌출블럭(32,42)은 각각 외부 체결홈부(33,43)가 형성되며, 외부 체결홈부(33,43)는 체결부재(21f,22f)가 삽입되도록 외부 금속 원판(31,41)과 외부 금속 돌출블럭(32,42)의 중앙을 관통하여 형성된다. 외부 금속 원판(31,41)은 외부 금속 돌출블럭(32,42)과 대향되도록 일측이나 타측에 삽입홈부(34,44)가 형성된다. 외부 금속 원판(31,41)과 외부 금속 돌출블럭(32,42)은 각각의 일측이나 타측의 표면에 삽입홈부(34,44)를 중심으로 다수개의 외부 요철블럭(35,45)이 서로 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 제2외부단자(40)의 외부 금속 원판(41)은 외주면에 실링 가스켓(40a)을 개재하여 원통형 캔(10)을 지지되는 림(rim)부(46)가 형성된다. 여기서, 외부 체결홈부(33,43)는 체결부재(21f,22f)가 나사 결합되어 삽입되도록 내주면에 나사산(도시 않음)이 형성된다. 이와 같이 외부 금속 원판(31,41)과 외부 금속 돌출블럭(32,42)은 각각에 다수개의 외부 요철블럭(35,45)을 형성함으로써 각각의 표면적을 증가시켜, 제1외부단자(30)와 제2외부단자(40)에 각각 제1내부단자(21)나 제2내부단자(22)를 물리적인 압력이나 레이저 용접으로 접합 시 다수개의 외부 요철블럭(35,45)에 다수개의 내부 요철블럭(21e,22e)이 삽입되어 서로 접합됨으로써 서로의 접합면적을 증가시켜 등가 직렬 저항(ESR: Equivalent Serial Resistance) 특성을 개선하여 본 발명의 원통형 전지를 고출력 및 고전류에 사용할 수 있게 된다.
본 발명의 원통형 전지는 1차 전지나 2차 전지 산업분야에 적용할 수 있다.
10: 원통형 캔 11: 제1원통형 금속 캔
12: 제2원통형 금속 캔 13: 도전성 탄성 캔
20: 전극체 21: 제1내부단자
22: 제2내부단자 30: 제1외부단자
40: 제2외부단자 31,41: 외부 금속 원판
32,42: 외부 금속 돌출블럭
12: 제2원통형 금속 캔 13: 도전성 탄성 캔
20: 전극체 21: 제1내부단자
22: 제2내부단자 30: 제1외부단자
40: 제2외부단자 31,41: 외부 금속 원판
32,42: 외부 금속 돌출블럭
Claims (10)
- 일측과 타측의 끝단이 각각 개방되며 다수개의 원통형 부재를 서로 겹쳐 다중 구조로 형성되는 원통형 캔;
상기 원통형 캔의 내부에 배치되고 일측에 제1내부단자가 접합되며 타측에 제2내부단자가 접합되는 전극체;
상기 원통형 캔의 일측의 끝단에 연결되어 상기 제1내부단자의 일측과 연결되는 제1외부단자;
상기 원통형 캔의 타측의 끝단에 연결되어 상기 제2내부단자의 타측과 연결되는 제2외부단자를 포함하는 원통형 전지. - 제1항에 있어서,
상기 원통형 캔은 다수개의 원통형 부재를 서로 겹쳐 다중 구조로 형성되며,
상기 다수개의 원통형 부재는 제1원통형 금속 캔;
상기 제1원통형 금속 캔의 내측에 상기 제1원통형 금속 캔과 공간이 형성되도록 이격된 상태로 삽입되는 제2원통형 금속 캔; 및
상기 공간에 배치되어 제1원통형 금속 캔과 제2원통형 금속 캔과 각각 탄성력에 의해 접촉되어 연결되는 도전성 탄성 캔으로 구비되는 원통형 전지. - 제2항에 있어서,
상기 제1원통형 금속 캔과 상기 제2원통형 금속 캔과 상기 도전성 탄성 캔은 일측과 타측이 각각 제1원통형 금속 캔을 기준으로 상기 제2원통형 금속 캔과 상기 도전성 탄성 캔이 각각 제1원통형 금속 캔으로 압착되도록 압착하여 제1압착부와 제2압착부를 형성하며,
상기 제1압착부는 상기 제1외부단자의 일측과 용접으로 연결되며 상기 제2압착부는 일측에 비드(bead)부가 형성되며 타측에 컬링(curling)부가 형성되어 제2외부단자와 실링 가스켓을 개재하여 제2외부단자를 지지하는 원통형 전지. - 제2항에 있어서,
상기 원통형 캔의 전체 두께(Tot)는 1.0 내지 3.0㎜이고,
상기 제1원통형 금속 캔의 두께(T1)는 0.2 내지 0.9㎜이며,
상기 제2원통형 금속 캔의 두께(T2)는 0.05 내지 0.7㎜이며,
상기 제1원통형 금속 캔과 상기 제2원통형 금속 캔 사이에 형성된 상기 공간의 두께(T3)는 0.3 내지 1.4㎜이며,
상기 도전성 탄성 캔의 두께(T3)는 0.1 내지 0.3㎜인 원통형 전지. - 제2항에 있어서,
상기 제1원통형 금속 캔의 직경은 상기 제2원통형 금속 캔의 직경보다 큰 것이 사용되어 상기 제1원통형 금속 캔과 상기 제2원통형 금속 캔 사이에 공간이 형성되도록 하는 원통형 전지. - 제2항에 있어서,
상기 도전성 탄성 캔은 다수개의 주름이 서로 연결되어 형성되고, 상기 주름은 길이방향과 수평이 되도록 접혀 산과 골로 형성되며,
상기 산과 상기 골은 각각 주름의 탄성력에 의해 제1원통형 금속 캔과 제2원통형 금속 캔에 접촉되어 연결되는 원통형 전지. - 제6항에 있어서,
상기 산과 상기 골은 각각 에지가 있도록 형성되거나 에지가 제거된 상태로 형성되는 원통형 전지. - 제1항에 있어서,
상기 전극체는 중심에 관통공이 형성되도록 권취되어 형성되는 젤리 롤형(jelly roll type) 조립체;
상기 젤리 롤형 조립체의 일측의 끝단에 접합되는 제1내부단자; 및
상기 젤리 롤형 조립체의 타측의 끝단에 접합되는 제2내부단자를 포함하며,
상기 젤리 롤형 조립체는 다수개의 제1집전체판과 다수개의 제2집전체판과 다수개의 분리막이 길이방향으로 중심에 관통공이 형성되도록 권취되어 형성되고, 상기 다수개의 제1집전체판은 각각 제1내부단자와 접합되어 연결되고 양면에 전극 활물질이 도포되며, 상기 다수개의 제2집전체판은 각각 상기 제1집전체판 사이에 각각 배치되고 제2내부단자와 접합되어 연결되며 양면에 각각 전극 활물질이 도포되며, 상기 다수개의 분리막은 상기 제1집전체판과 상기 제2집전체판 사이에 배치되는 원통형 전지. - 제8항에 있어서,
상기 제1내부단자와 상기 제2내부단자는 각각 상기 젤리 롤형 조립체의 관통공에 삽입되는 삽입봉;
상기 삽입봉의 일측의 끝단으로부터 연장되도록 형성되어 상기 젤리 롤형 조립체의 일측이나 타측의 끝단이 커버(cover)되도록 다수개의 제1집전체판이나 다수개의 제2집전체판에 접합되어 연결되는 내부 금속 원판; 및
상기 내부 금속 원판의 일측이나 타측의 끝단의 중앙에서 연장되도록 형성되는 내부 금속 돌출블럭을 포함하며,
상기 내부 금속 원판과 상기 내부 금속 돌출블럭의 표면은 각각 내부 체결홈부와 다수개의 내부 요철블럭이 형성되고, 상기 내부 체결홈부는 체결부재가 삽입되도록 상기 내부 금속 돌출블럭의 중앙을 관통하여 상기 내부 금속 원판까지 연장되어 형성되며, 상기 다수개의 내부 요철블럭은 상기 내부 금속 원판과 상기 내부 금속 돌출블럭의 표면에 서로 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 제1내부단자의 내부 금속 원판은 내부 금속 돌출블럭과 대향되도록 일측의 중앙에 각형 체결홈부가 형성되며, 상기 각형 체결홈부는 육각형이나 팔각형으로 형성되는 원통형 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1외부단자와 상기 제2외부단자는 각각 제1내부단자나 상기 제2내부단자에 각각 연결되는 외부 금속 원판; 및
상기 외부 금속 원판의 일측이나 타측의 끝단의 중앙에서 연장되도록 형성되는 외부 금속 돌출블럭을 포함하며,
상기 외부 금속 원판과 상기 외부 금속 돌출블럭은 각각 외부 체결홈부가 형성되며, 상기 외부 체결홈부는 체결부재가 삽입되도록 상기 외부 금속 돌출블럭과 상기 외부 금속 원판의 중앙을 관통하여 형성되고, 상기 외부 금속 원판은 외부 금속 돌출블럭과 대향되는 일측이나 타측에 삽입홈부가 형성되며, 상기 삽입홈부를 중심으로 다수개의 외부 요철블럭이 서로 일정한 간격으로 이격되어 형성되며, 상기 제2외부단자의 외부 금속 원판은 외주면에 실링 가스켓을 개재하여 원통형 캔을 지지되는 림(rim)부가 형성되는 원통형 전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160159441A KR101919947B1 (ko) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 원통형 전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160159441A KR101919947B1 (ko) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 원통형 전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180061463A true KR20180061463A (ko) | 2018-06-08 |
| KR101919947B1 KR101919947B1 (ko) | 2018-11-20 |
Family
ID=62600225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160159441A KR101919947B1 (ko) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 원통형 전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101919947B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020149549A1 (ko) * | 2019-01-14 | 2020-07-23 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법 |
| WO2023033608A1 (ko) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 버튼형 이차전지 |
| WO2023033604A1 (ko) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 버튼형 이차전지 |
| WO2024019550A1 (ko) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 배터리 팩을 포함하는 자동차 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102606839B1 (ko) * | 2021-04-02 | 2023-11-29 | 삼화콘덴서공업 주식회사 | 표면실장형 고출력 에너지 저장 장치 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080088356A (ko) | 2007-03-28 | 2008-10-02 | 산요덴키가부시키가이샤 | 원통형 리튬 2차전지 |
| JP2009076754A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Nec Tokin Corp | 電気二重層コンデンサ |
| KR20090125196A (ko) * | 2007-03-30 | 2009-12-03 | 니폰 케미콘 가부시키가이샤 | 전해 콘덴서 |
| JP2010109024A (ja) * | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Nichicon Corp | 電解コンデンサ |
| KR20150009052A (ko) * | 2013-07-11 | 2015-01-26 | 삼화콘덴서공업주식회사 | 커패시터 및 그의 조립방법 |
-
2016
- 2016-11-28 KR KR1020160159441A patent/KR101919947B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080088356A (ko) | 2007-03-28 | 2008-10-02 | 산요덴키가부시키가이샤 | 원통형 리튬 2차전지 |
| KR20090125196A (ko) * | 2007-03-30 | 2009-12-03 | 니폰 케미콘 가부시키가이샤 | 전해 콘덴서 |
| JP2009076754A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Nec Tokin Corp | 電気二重層コンデンサ |
| JP2010109024A (ja) * | 2008-10-29 | 2010-05-13 | Nichicon Corp | 電解コンデンサ |
| KR20150009052A (ko) * | 2013-07-11 | 2015-01-26 | 삼화콘덴서공업주식회사 | 커패시터 및 그의 조립방법 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020149549A1 (ko) * | 2019-01-14 | 2020-07-23 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 탑 캡, 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법 |
| US11276895B2 (en) | 2019-01-14 | 2022-03-15 | Lg Energy Solution, Ltd. | Top cap for secondary battery, secondary battery, and method for manufacturing the secondary battery |
| WO2023033608A1 (ko) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 버튼형 이차전지 |
| WO2023033604A1 (ko) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 버튼형 이차전지 |
| WO2024019550A1 (ko) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리, 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 배터리 팩을 포함하는 자동차 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101919947B1 (ko) | 2018-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101919947B1 (ko) | 원통형 전지 | |
| JP5767115B2 (ja) | ボタン電池とそれを製造する方法 | |
| KR102217451B1 (ko) | 이차전지 및 그 제조방법과, 이차전지 제조용 가압블록 | |
| KR101395016B1 (ko) | 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스 | |
| KR101414092B1 (ko) | 단차가 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지, 전지팩 및 디바이스, 상기 전극 조립체 제조방법 | |
| US8968910B2 (en) | Lithium secondary battery having multi-directional lead-tab structure | |
| JP5564278B2 (ja) | 二次電池 | |
| EP3905417A1 (en) | Method for manufacturing electrode assembly, and electrode and secondary battery manufactured thereby | |
| KR102014840B1 (ko) | 젤리 롤들 사이에 추가의 재료를 갖는 다중의 젤리 롤들을 포함하는 리튬 이온 각형 전지 | |
| US8741469B2 (en) | Electrode assembly with multiple separators wound about a winding center | |
| KR101934398B1 (ko) | 이차전지 | |
| KR20010104150A (ko) | 리튬이온 이차전지 | |
| US20110097622A1 (en) | Rechargeable battery | |
| US20210296746A1 (en) | Secondary battery | |
| US11050127B2 (en) | Battery and battery manufacturing method | |
| JP6669447B2 (ja) | カバーを有する二次電池 | |
| JP7304330B2 (ja) | 二次電池 | |
| US9786896B2 (en) | Lithium-ion secondary battery | |
| KR100515832B1 (ko) | 이차전지의 전극 조립체 | |
| KR101084785B1 (ko) | 이차 전지 | |
| US7985499B2 (en) | Battery having electrode lead element with fixing member | |
| US11404754B2 (en) | Secondary battery | |
| US11367933B2 (en) | Secondary battery | |
| JP2020057587A (ja) | 電極体、二次電池及び二次電池の製造方法 | |
| KR20170057755A (ko) | 2차 전지 및 2차 전지 제조 방법 |
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 |