KR20190032058A - Rechargeable battery - Google Patents

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KR20190032058A
KR20190032058A KR1020170120533A KR20170120533A KR20190032058A KR 20190032058 A KR20190032058 A KR 20190032058A KR 1020170120533 A KR1020170120533 A KR 1020170120533A KR 20170120533 A KR20170120533 A KR 20170120533A KR 20190032058 A KR20190032058 A KR 20190032058A
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김대규
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Abstract

One aspect of the present invention is to provide a secondary battery which absorbs and suppresses swelling or deformation of an electrode assembly and prevents short-circuiting of and damage to an electrode located at a winding center of the electrode assembly. The secondary battery according to an embodiment of the present invention comprises: an electrode assembly formed by winding a first separator, a first electrode, a second separator, and a second electrode; a case for housing the electrode assembly; and a cap assembly electrically connected to the electrode assembly and coupled in an insulating state to a case opening. The electrode assembly further comprises a swelling member disposed at the winding center and swelled by an electrolyte.

Description

이차전지 {RECHARGEABLE BATTERY}[0002] RECHARGEABLE BATTERY [0003]

본 기재는 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극과 세퍼레이터를 권취하여 형성되는 전극 조립체를 가지는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having an electrode assembly formed by winding an electrode and a separator.

모바일 기기에 대한 수요와 기술 개발에 따라 에너지원으로써 이차전지에 대한 수요가 증가되고 있다. 예를 들면, 원통형 이차전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체, 전극 조립체를 내장하는 케이스, 및 전극 조립체에 전기적으로 연결되어 케이스의 개구 측을 밀폐하는 캡 조립체를 포함한다.Demand for secondary batteries is increasing as an energy source, due to demand for mobile devices and technology development. For example, the cylindrical secondary battery includes an electrode assembly for charging and discharging, a case for housing an electrode assembly, and a cap assembly for electrically sealing the opening side of the case to the electrode assembly.

일례를 들면, 전극 조립체는 세퍼레이터(separator)의 양면에 전극을 배치하고, 전극과 세퍼레이터를 젤리롤(Jelly Roll) 형태로 권취하여 형성되며, 권취된 중심에 원통형 파이프로 형성되는 센터 핀을 구비한다.For example, the electrode assembly is formed by arranging electrodes on both sides of a separator, winding the electrode and the separator in the form of a jelly roll, and a center pin formed by a cylindrical pipe at the center of the wound electrode .

센터 핀은 내부 가스의 흐름 통로를 형성하여, 충전 및 방전시 내부에서 발생되는 내부 가스를 캡 조립체 측으로 유도한다. 그러나 센터 핀은 설정된 직경을 가지며, 세퍼레이터를 보호할 수 있도록 전극 조립체의 권취 중심과 마찰 없이 자유 상태로 삽입되어야 한다.The center pin forms a flow path of the internal gas, and guides the internal gas generated inside the cap pin to the cap assembly side during charging and discharging. However, the center pin has a predetermined diameter and must be inserted free of friction with the winding center of the electrode assembly to protect the separator.

따라서 전극 조립체는 권취 중심에 센터 핀의 조립을 위한 공간을 반드시 확보하여야 한다. 전극 조립체의 중심에 확보되는 센터 핀의 설치 공간은 전극 조립체의 용량을 저하시킨다.Therefore, the electrode assembly must secure a space for assembling the center pin at the winding center. The space for installing the center pin secured at the center of the electrode assembly lowers the capacity of the electrode assembly.

또한, 충전 및 방전에 따른 전극 조립체의 스웰링(swelling) 및 변형(deform) 시, 센터 핀은 권취 중심에서 물리적으로 저항하여 중심에 위치하는 전극을 단락(short circuit) 또는 손상시킬 수 있다.In addition, during swelling and deforming of the electrode assembly due to charging and discharging, the center pin physically resists at the winding center and may short circuit or damage the electrode located at the center.

본 발명의 일 측면은 전극 조립체의 스웰링이나 변형을 흡수 및 억제하고, 전극 조립체의 권취 중심에 위치하는 전극의 단락 및 손상을 방지하는 이차전지를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a secondary battery that absorbs and suppresses swelling or deformation of the electrode assembly and prevents short-circuiting and damage of the electrode located at the winding center of the electrode assembly.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 제1세퍼레이터, 제1전극, 제2세퍼레이터 및 제2전극을 권취하여 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 및 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고 상기 케이스 개구에 절연 상태로 결합되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 전극 조립체는 권취 중심에 배치되어 전해액에 의하여 팽윤되는 팽윤 부재를 더 포함한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly formed by winding a first separator, a first electrode, a second separator, and a second electrode, a case housing the electrode assembly, And a cap assembly connected to the case opening and insulated from the case opening, wherein the electrode assembly further includes a swelling member disposed at the winding center and swelled by the electrolytic solution.

상기 팽윤 부재는 상기 제1세퍼레이터와 상기 제2세퍼레이터 중 적어도 어느 하나의 일면에 설치될 수 있다.The swelling member may be provided on one surface of at least one of the first separator and the second separator.

상기 팽윤 부재는 상기 전극 조립체의 권취 중심에서 0.5~2턴으로 권취될 수 있다.The swelling member may be wound in 0.5 to 2 turns at the winding center of the electrode assembly.

상기 팽윤 부재는 권취 중심에서 상기 제1세퍼레이터의 일면에 부착되는 제1팽윤 필름, 및 권취 중심에서 상기 제2세퍼레이터의 일면에 부착되는 제2팽윤 필름을 포함할 수 있다.The swelling member may include a first swelled film attached to one surface of the first separator at the winding center and a second swelled film attached to one surface of the second separator at the winding center.

상기 전극 조립체의 권취 중심에서, 상기 제1팽윤 필름은 상기 제1세퍼레이터의 내면에 배치되고, 상기 제2팽윤 필름은 상기 제2세퍼레이터의 외면에 배치될 수 있다.At the winding center of the electrode assembly, the first swelled film is disposed on the inner surface of the first separator, and the second swelled film is disposed on the outer surface of the second separator.

상기 제1팽윤 필름은 상기 제1세퍼레이터의 폭 방향 전체에 걸쳐 배치되고, 상기 제2팽윤 필름은 상기 제2세퍼레이터의 폭 방향 전체에 걸쳐 배치될 수 있다.The first swelled film may be disposed over the entire width direction of the first separator, and the second swelled film may be disposed over the entire width direction of the second separator.

상기 팽윤 부재는 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 또는 PVDF에 바인더를 포함하는 필름으로 형성될 수 있다.The swelling member may be formed of a film containing a binder in PVDF (polyvinylidene fluoride) or PVDF.

이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 권취 중심에서 팽윤 부재를 구비하여 전해액에 의하여 팽윤 부재를 팽윤시키므로 권취 중심에서 전극 조립체의 스웰링이나 변형을 흡수 및 억제할 수 있다. 또한 전극 조립체의 권취 중심에서 전극의 단락 및 손상이 방지될 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, the swelling member is provided at the winding center to swell the swelling member by the electrolytic solution, so that swelling or deformation of the electrode assembly at the winding center can be absorbed and suppressed. In addition, shorting and damage of the electrode at the winding center of the electrode assembly can be prevented.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 단면 사시도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 전극 조립체를 형성하는 세퍼레이터와 전극을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 세퍼레이터와 전극을 맨드릴에 투입하는 권취하는 권취 시작 상태도이다.
도 4는 도 1에 적용되는 전극 조립체의 권취 중심 부분을 확대하여 도시한 횡단면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.1 is a cross-sectional perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a separator and electrodes forming the electrode assembly of FIG. 1. FIG.
Fig. 3 is a winding start state diagram in which the separator and the electrode of Fig. 2 are wound into a mandrel. Fig.
Fig. 4 is an enlarged cross-sectional view of a winding center portion of the electrode assembly applied to Fig. 1. Fig.
5 is a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 단면 사시도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 이차전지는 충전과 방전 작용하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(20), 및 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결되고 케이스(20)의 개구에 절연 상태로 결합되는 캡 조립체(30)를 포함한다.1 is a cross-sectional perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a secondary battery of an embodiment includes an electrode assembly 10, a case 20 containing the electrode assembly 10, and an electrode assembly 10 electrically connected to the electrode assembly 10, And a cap assembly 30 coupled in an insulated manner to the openings of the cap assembly 30.

도 2는 도 1에 적용되는 전극 조립체를 형성하는 세퍼레이터와 전극을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 세퍼레이터와 전극을 맨드릴에 투입하는 권취하는 권취 시작 상태도이다.FIG. 2 is a perspective view showing a separator and electrodes for forming the electrode assembly applied to FIG. 1, and FIG. 3 is a winding start state diagram for winding the separator and the electrode of FIG. 2 into a mandrel.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 전극 조립체(10)는 제1세퍼레이터(13), 제1전극(11), 제2세퍼레이터(14) 및 제2전극(12)을 순차적으로 적층 배치하고, 맨드릴(M)로 권취하므로 젤리롤(Jelly Roll) 상태로 형성된다.1 to 3, the electrode assembly 10 includes a first separator 13, a first electrode 11, a second separator 14, and a second electrode 12 stacked in this order, (M), so that it is formed in a jelly roll state.

구체적으로 도시하지 않았으나, 제1전극(11)과 제2전극(12)은 얇은 금속판(예를 들면, Al과 Cu 또는 Cu와 Al)으로 각각 형성되는 집전체의 양면에 활물질이 도포된 영역의 코팅부(11a, 12a), 및 활물질이 도포되지 않아 집전체가 노출된 영역의 무지부(11b, 12b)를 포함한다.Although not shown in detail, the first electrode 11 and the second electrode 12 are formed on both surfaces of a current collector formed of a thin metal plate (for example, Al and Cu or Cu and Al) Coating portions 11a and 12a, and uncoated portions 11b and 12b of the region where the current collector is exposed because the active material is not applied.

예를 들면, 제1, 제2전극(11, 12)의 무지부(11b, 12b)는 전극 조립체(10)의 권취 방향에서, 서로 반대측인 선단부와 종단부에 각각 설정된다. 권취 상태에서, 선단부는 전극 조립체(10)의 권취 중심을 형성하고, 종단부는 전극 조립체(10)의 최외곽부를 형성한다.For example, the non-coated portions 11b and 12b of the first and second electrodes 11 and 12 are respectively set at the front end and the rear end, which are opposite to each other, in the winding direction of the electrode assembly 10. In the wound state, the tip portion forms the winding center of the electrode assembly 10, and the terminal portion forms the outermost portion of the electrode assembly 10. [

권취된 상태에서, 제1전극(11)의 무지부(11b)는 권취 중심에서 탭(37)을 통하여 캡 조립체(30)에 연결되고, 제2전극(12)의 무지부(12b)는 권취 외곽에서 케이스(20)의 내벽에 전기적으로 연결된다. 이때, 전극 조립체(10)는 양단에 상, 하측 절연판(42, 43)을 구비하여 케이스(20)에 삽입된다.The uncoated portion 11b of the first electrode 11 is connected to the cap assembly 30 through the tab 37 at the winding center and the uncoated portion 12b of the second electrode 12 is wound And is electrically connected to the inner wall of the case 20 at the outside. At this time, the electrode assembly 10 is inserted into the case 20 with upper and lower insulating plates 42 and 43 at both ends thereof.

도 1에 도시된 바와 같이, 상측 절연판(42)은 권취된 전극 조립체(10)의 상단과 캡 조립체(30)를 전기적으로 절연하고, 하측 절연판(43)은 전극 조립체(10)의 하단과 케이스(20)의 바닥을 전기적으로 절연한다.1, the upper insulating plate 42 electrically insulates the upper end of the wound electrode assembly 10 from the cap assembly 30, and the lower insulating plate 43 is electrically connected to the lower end of the electrode assembly 10, (20).

케이스(20)는 전극 조립체(10)를 외부로부터 삽입할 수 있도록 일측에 개구를 구비하고, 원통형 전극 조립체(10)를 수용하도록 원통형으로 형성된다. 도시하지 않았으나, 케이스는 각형으로 형성되고 전극 조립체는 각형에 대응하여 삽입되는 형상으로 이루어질 수 있다.The case 20 has an opening at one side for insertion of the electrode assembly 10 from the outside and is formed into a cylindrical shape to receive the cylindrical electrode assembly 10. [ Although not shown, the case may be formed in a square shape and the electrode assembly may be shaped to be inserted in correspondence with a square shape.

케이스(20)는 제2전극(12)의 무지부(12b)에 연결되어, 이차전지에서 제2전극단자로 작용하며, 제2전극(12)의 무지부(12b), 즉 제2전극(12)의 금속판과 동일한 재질로 형성될 수 있다.The case 20 is connected to the non-printed portion 12b of the second electrode 12 so as to serve as a second electrode terminal in the secondary battery, and the non-printed portion 12b of the second electrode 12, 12 may be formed of the same material as that of the metal plate.

다시 도 1을 참조하면, 캡 조립체(30)는 케이스(20)의 개구에 개스킷(41)을 개재하여 결합되므로 케이스(20)와 전기적으로 절연되고, 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 케이스(20)의 개구를 밀폐한다. 또한, 캡 조립체(30)는 전류차단장치를 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다.1, the cap assembly 30 is coupled to the opening of the case 20 via the gasket 41, so that the cap assembly 30 is electrically insulated from the case 20, and the electrode assembly 10 and the case (20). In addition, the cap assembly 30 is electrically connected to the electrode assembly 10 through a current interruption device.

예를 들면, 캡 조립체(30)는 외측에서 케이스(20)의 내측으로 가면서 순차적으로 배치되는, 캡 플레이트(31), 양성 온도 소자(PTC, positive temperature coefficient element)(35), 벤트 플레이트(32), 절연부재(33), 미들 플레이트(36) 및 서브 플레이트(34)를 포함한다.For example, the cap assembly 30 includes a cap plate 31, a positive temperature coefficient (PTC) element 35, and a vent plate 32, which are sequentially disposed from the outside to the inside of the case 20 An insulating member 33, a middle plate 36, and a sub-plate 34. As shown in Fig.

캡 플레이트(31)는 최종적으로 제1전극(11)의 무지부(11b)에 연결되어 이차전지에서 제1전극단자로 작용한다. 캡 플레이트(31)는 케이스(20)의 외부로 돌출되는 돌출부(31a)와 돌출부(31a)의 측방으로 개방되어 내부 가스를 배출하는 배기구(31b)를 구비한다.The cap plate 31 is finally connected to the non-coated portion 11b of the first electrode 11 and functions as a first electrode terminal in the secondary battery. The cap plate 31 has a protruding portion 31a projecting to the outside of the case 20 and an exhaust port 31b opened to the side of the protruding portion 31a to exhaust the internal gas.

실질적으로, 전류차단장치는 벤트 플레이트(32), 서브 플레이트(34) 및 이들의 연결부로 형성된다. 이 연결부는 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)의 용접으로 형성될 수 있다.Substantially, the current interrupting device is formed by the vent plate 32, the sub-plate 34, and their connections. This connection portion can be formed by welding the vent plate 32 and the sub plate 34.

전류차단장치의 일측을 형성하는 벤트 플레이트(32)는 캡 플레이트(31)의 내측에 설치되어, 전류차단장치의 다른 일측을 형성하는 서브 플레이트(34)에 전기적으로 연결된다.The vent plate 32 forming one side of the current interrupting device is provided inside the cap plate 31 and is electrically connected to the sub plate 34 forming the other side of the current interrupting device.

또한, 벤트 플레이트(32)는 중심에 벤트(32a)를 포함한다. 벤트(32a)는 이차전지의 내부 압력이 설정 조건에 이르면, 파손되어 내부 가스를 방출하면서 서브 플레이트(34)와의 전기적 연결을 차단한다.In addition, the vent plate 32 includes a vent 32a in the center. When the internal pressure of the secondary battery reaches the set condition, the vent 32a breaks and releases the internal gas, thereby interrupting the electrical connection with the sub-plate 34. [

예를 들면, 벤트(32a)는 벤트 플레이트(32)의 중심에서 케이스(20)의 내측을 향하여 돌출 형성된다. 벤트 플레이트(32)는 벤트(32a) 주위에 벤트(32a)의 파손을 안내하는 노치(32b)를 구비한다.For example, the vent 32a is protruded from the center of the vent plate 32 toward the inside of the case 20. The vent plate 32 has a notch 32b around the vent 32a to guide breakage of the vent 32a.

내부 가스가 발생되어 케이스(20)의 내부 압력이 상승하여 설정치에 이르면, 노치(32b)가 미리 파손된다. 따라서 이차전지의 내부 가스는 파손된 벤트 플레이트(32)의 벤트(32a) 및 캡 플레이트(31)의 배기구(31b)를 통하여 외부로 배출된다. 이로써, 이차전지의 폭발이 방지될 수 있다. 벤트(32a)의 파손으로 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)의 연결부가 분리되면, 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(31)는 전기적으로 서로 분리된다.When the internal gas is generated and the internal pressure of the case 20 rises and reaches the set value, the notch 32b is broken beforehand. Accordingly, the internal gas of the secondary battery is discharged to the outside through the vent 32a of the broken vent plate 32 and the vent 31b of the cap plate 31. [ Thus, explosion of the secondary battery can be prevented. The electrode assembly 10 and the cap plate 31 are electrically separated from each other when the connection between the vent plate 32 and the sub plate 34 is separated by breakage of the vent 32a.

양성 온도 소자(35)는 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에 설치되어, 이차전지의 내부 온도에 따라, 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에서 전류 흐름을 단속할 수 있다.The positive temperature element 35 is provided between the cap plate 31 and the vent plate 32 so that the current flow can be interrupted between the cap plate 31 and the vent plate 32 according to the internal temperature of the secondary battery have.

내부 온도가 설정된 온도를 초과하는 상태에서, 양성 온도 소자(35)는 무한대까지 커지는 전기 저항을 가진다. 이로 인하여, 양성 온도 소자(35)는 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에서 충전 또는 방전 전류의 흐름을 차단할 수 있다.With the internal temperature exceeding the set temperature, the positive temperature element 35 has an electrical resistance that increases to infinity. As a result, the positive temperature element 35 can block the flow of charging or discharging current between the cap plate 31 and the vent plate 32.

서브 플레이트(34)는 절연부재(33)를 사이에 두고 벤트 플레이트(32)와 마주하여, 벤트(32a)에 전기적으로 연결된다. 미들 플레이트(36)는 절연부재(33)와 서브 플레이트(34) 사이에 배치된다. 벤트(32a)는 절연부재(33)와 미들 플레이트(36)의 중심에 형성되는 관통구들을 통하여 케이스(20)의 내측으로 돌출되어 서브 플레이트(34)에 연결된다.The sub plate 34 is electrically connected to the vent 32a so as to face the vent plate 32 with the insulating member 33 interposed therebetween. The middle plate 36 is disposed between the insulating member 33 and the sub-plate 34. The vent 32a protrudes to the inside of the case 20 through the insulating member 33 and through-holes formed at the center of the middle plate 36 and is connected to the sub-

따라서 미들 플레이트(36)는 서브 플레이트(34) 및 벤트(32a)에 전기적으로 연결된다. 또한, 미들 플레이트(36)는 탭(37)에 용접으로 연결되고, 탭(37)은 권취 중심에서 제1전극(11)의 무지부(11b)에 용접으로 연결된다.Thus, the middle plate 36 is electrically connected to the sub-plate 34 and the vent 32a. The middle plate 36 is welded to the tab 37 and the tab 37 is welded to the non-welded portion 11b of the first electrode 11 at the winding center.

결국, 제1전극(11)의 무지부(11b)는 탭(37), 미들 플레이트(36), 서브 플레이트(34), 벤트(32a), 벤트 플레이트(32) 및 양성 온도 소자(35)를 순차적으로 경유하여 캡 플레이트(31)에 전기적으로 연결된다. 따라서 캡 플레이트(31) 및 돌출부(31a)는 이차전지에서 제1전극단자로 작용한다.As a result, the non-coated portion 11b of the first electrode 11 is electrically connected to the tab 37, the middle plate 36, the sub-plate 34, the vent 32a, the vent plate 32 and the positive temperature element 35 And is electrically connected to the cap plate 31 sequentially through. Therefore, the cap plate 31 and the projection 31a serve as the first electrode terminal in the secondary battery.

한편, 상측 절연판(42)은 전극 조립체(10)와 서브 플레이트(34) 사이에 배치되어, 전극 조립체(10)를 서브 플레이트(34) 또는 미들 플레이트(36)에 대하여 전기적으로 절연하고, 전극 조립체(10)를 케이스(20)에 대하여 전기적으로 절연한다.The upper insulating plate 42 is disposed between the electrode assembly 10 and the subplate 34 to electrically isolate the electrode assembly 10 from the subplate 34 or the middle plate 36, (10) is electrically insulated from the case (20).

탭(37)은 제1전극(11)의 무지부(11b)에 연결되어 상측 절연판(42)의 관통홀(42a)을 통하여 미들 플레이트(36)에 연결된다. 예를 들면, 캡 조립체(30)에서 탭(37)과 미들 플레이트(36)의 연결 및 벤트(32a)와 서브 플레이트(34)의 연결은 용접으로 이루어질 수 있다.The tab 37 is connected to the middle plate 36 through the through hole 42a of the upper insulating plate 42 by being connected to the non-coated portion 11b of the first electrode 11. [ For example, the connection of the tab 37 and the middle plate 36 in the cap assembly 30 and the connection of the vent 32a and the subplate 34 can be done by welding.

이와 같이 형성되는 캡 조립체(30)는 케이스(20)에 전극 조립체(10)를 삽입한 상태에서, 개스킷(41)을 개재하여 케이스(20)의 개구에 끼워지고, 클림핑(crimping) 공정을 통하여 케이스(20)의 개구에 고정될 수 있다.The cap assembly 30 thus formed is inserted into the opening of the case 20 via the gasket 41 with the electrode assembly 10 inserted into the case 20 and is subjected to a crimping process So that it can be fixed to the opening of the case 20.

비딩 공정을 통하여 케이스(20)의 개구 인접측에 비딩부(21)가 형성되고, 클림핑 공정을 통하여 비딩부(21)에 연결되는 클림핑부(22)가 형성된다. 즉 이차전지에서 케이스(20)는 비딩부(21)와 클림핑부(22)를 포함한다.The beading portion 21 is formed on the side adjacent to the opening of the case 20 through the beading process and the clamping portion 22 connected to the beading portion 21 through the clamping process is formed. That is, in the secondary battery, the case 20 includes a beading portion 21 and a clamping portion 22.

비딩부(21)는 케이스(20)에 전극 조립체(10)를 수용한 상태에서 케이스(20)의 상측에서 케이스(20)의 직경 방향 중심으로 함몰되는 구조로 이루어져, 전극 조립체(10)의 상하 유동을 방지한다.The beading portion 21 has a structure in which the electrode assembly 10 is housed in the case 20 and is recessed from the upper side of the case 20 to the center of the case 20 in the radial direction. To prevent flow.

클림핑부(crimping)(22)는 직경 방향에서 상대적으로 비딩부(21)보다 돌출되는 구조로 비딩부(21)에 연결되어, 개스킷(41)을 개재하여 캡 조립체(30)의 외주면과 이 외주면에 연결되는 상면 및 하면을 잡아준다.The crimping portion 22 is connected to the beading portion 21 so as to protrude from the beading portion 21 relatively in the radial direction and is connected to the outer peripheral surface of the cap assembly 30 via the gasket 41, And the upper and lower surfaces connected to each other.

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 전극 조립체(10)는 권취 중심에 배치되어 전해액에 의하여 팽윤되는 팽윤 부재(50)를 더 포함한다. 팽윤 부재(50)는 제1세퍼레이터(13)와 제2세퍼레이터(14) 중 적어도 어느 하나의 일면에 설치될 수 있다.Referring again to Figs. 1 to 3, the electrode assembly 10 further includes a swelling member 50 disposed at the winding center and swelled by the electrolytic solution. The swelling member 50 may be provided on one surface of at least one of the first separator 13 and the second separator 14.

팽윤 부재(50)는 전극 조립체(10)의 권취 중심에 배치되어 케이스(20)에 전극 조립체(10)와 전해액을 삽입한 상태에서 전해액을 흡수하여 팽윤되는 성질을 가진다. 따라서 전극 조립체(10)를 케이스(20)에 삽입할 때, 팽윤 부재(50)는 팽윤되지 않은 상태를 유지하고, 삽입 후, 전해액을 주입하게 되면 권취 중심에서 팽윤 상태를 유지하게 된다.The swelling member 50 is disposed at the winding center of the electrode assembly 10 and has a property of absorbing and swelling the electrolyte solution in a state where the electrode assembly 10 and the electrolyte solution are inserted into the case 20. Therefore, when inserting the electrode assembly 10 into the case 20, the swelling member 50 is kept in a non-swollen state, and when the electrolyte solution is injected after insertion, the swellable member maintains a swollen state at the winding center.

일례로써, 팽윤 부재(50)는 전해액을 흡수하여 팽윤되는 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 또는 PVDF에 바인더를 포함하는 필름으로 형성될 수 있다. 또한, 팽윤 부재(50)는 전극 조립체(10)의 권취 중심에서 0.5~2턴(turn)으로 권취될 수 있다.As one example, the swelling member 50 may be formed of a film containing a binder in PVDF (polyvinylidene fluoride) or PVDF that swells to absorb the electrolyte solution. Further, the swelling member 50 may be wound at 0.5 to 2 turns at the winding center of the electrode assembly 10. [

권취 중심에서 팽윤 부재(50)가 0.5턴 미만으로 권취되는 경우, 전해액과 접촉되어 완전한 팽윤이 일어나는 경우에도, 권취 중심에서 스웰링이나 변형을 흡수 및 억제하는 데 있어서 충분한 성능을 가지지 못할 수 있다.When the swelling member 50 is wound at less than 0.5 turn at the winding center, even when complete swelling occurs in contact with the electrolyte, it may not have sufficient performance in absorbing and suppressing swelling or deformation at the winding center.

또한, 권취 중심에서 팽윤 부재(50)가 3턴 이상 권취되는 경우, 중심부에서 전해액과의 접촉 부족으로 인하여 부분적으로 불완전한 팽윤이 일어나게 된다. 이로 인하여, 팽윤 부재(50)는 권취 중심에서 스웰링이나 변형을 흡수 및 억제하는 데 있어서 충분한 성능을 발휘하지 못할 수 있다.In addition, when the swelling member 50 is wound for three turns or more at the winding center, incomplete swelling occurs partially due to insufficient contact with the electrolyte at the center portion. As a result, the swelling member 50 may not exhibit sufficient performance in absorbing and suppressing swelling or deformation at the winding center.

일례로써, 팽윤 부재(50)는 권취 중심에서 제1세퍼레이터(13)의 일면에 부착되는 제1팽윤 필름(51), 및 권취 중심에서 제2세퍼레이터(14)의 일면에 부착되는 제2팽윤 필름(52)을 포함한다.The swelling member 50 includes a first swelled film 51 attached to one surface of the first separator 13 at the winding center and a second swelled film 51 attached to one surface of the second separator 14 at the winding center, (52).

도 4는 도 1에 적용되는 전극 조립체의 권취 중심 부분을 확대하여 도시한 횡단면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the winding center portion of the electrode assembly applied to FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line V-V of FIG.

도 4 및 도 5를 참조하면, 전극 조립체(10)의 권취 중심에서, 제1팽윤 필름(51)은 제1세퍼레이터(13)의 내면에 배치되고, 제2팽윤 필름(52)은 제2세퍼레이터(14)의 외면에 배치된다.4 and 5, at the winding center of the electrode assembly 10, the first swelled film 51 is disposed on the inner surface of the first separator 13, the second swelled film 52 is disposed on the inner surface of the second separator 13, (14).

즉, 권취 전, 제1팽윤 필름(51)은 제1세퍼레이터(13)의 내면에 부착되고, 제2팽윤 필름(52)은 제2세퍼레이터(14)의 외면에 부착되어, 맨드릴(M)의 회전으로 권취된다.That is, the first swelled film 51 is attached to the inner surface of the first separator 13, and the second swelled film 52 is attached to the outer surface of the second separator 14, And wound by rotation.

따라서 전극 조립체(10)의 중심부에는 제1전극(11)을 사이에 두고 내측에 제1팽윤 필름(51)과 제1세퍼레이터(13)가 배치되고, 외측에 제2세퍼레이터(14)와 제2팽윤 필름(52)이 배치된다.Therefore, the first swelled film 51 and the first separator 13 are disposed in the center of the electrode assembly 10 with the first electrode 11 interposed therebetween, and the second separator 14 and the second A swelling film 52 is disposed.

최소한 종래기술에 비하여, 전극 조립체(10)의 권취 중심에 제1, 제2팽윤 필름(51, 52)이 더 배치되고, 전해액에 의하여 팽윤되는 제1, 제2팽윤 필름(51, 52)이 권취 중심의 스웰링이나 변형에 대하여, 제1, 제2전극(11, 12)을 안정적으로 보호할 수 있다.The first and second swelled films 51 and 52 are further disposed at the winding center of the electrode assembly 10 at least and the first and second swelled films 51 and 52 swelled by the electrolytic solution It is possible to stably protect the first and second electrodes 11 and 12 against swelling or deformation of the winding center.

제1팽윤 필름(51)은 제1전극(11)의 내측으로 지지되는 제1세퍼레이터(13)의 내면에서 권취 중심을 향하여 팽윤된다. 그리고 제2팽윤 필름(52)은 제1전극(11)의 외측으로 지지되는 제2세퍼레이터(14)의 외면에서 권취 중심에서 외곽을 향하여 팽윤된다.The first swollen film 51 swells from the inner surface of the first separator 13 supported inside the first electrode 11 toward the winding center. The second swelled film 52 is swelled from the winding center to the outer periphery on the outer surface of the second separator 14 supported on the outside of the first electrode 11.

즉 제1, 제2팽윤 필름(51, 52)은 제1전극(11)을 사이에 두고, 권취 중심과 외곽을 향하여 양 방향으로 팽윤되어, 권취 중심부에서 스웰링이나 변형에 대하여, 저항 및 흡수하는 버퍼 역할을 하게 된다.That is, the first and second swollen films 51 and 52 swell in both directions toward the winding center and the outer periphery with the first electrode 11 sandwiched therebetween, so that resistance and absorption As shown in FIG.

따라서 제1, 제2팽윤 필름(51, 52)은 권취 중심에서 제1, 제2전극(11, 12)을 손상시키지 않고, 충방전에 의한 스웰링이나 변형 시, 제1, 제2전극(11, 12)의 단락을 방지할 수 있다.Therefore, the first and second swelled films 51 and 52 do not damage the first and second electrodes 11 and 12 at the center of winding, but are wound around the first and second electrodes 11 and 12 at the time of swelling or deformation due to charge / 11, 12 can be prevented from being short-circuited.

이를 위하여, 제1팽윤 필름(51)은 제1세퍼레이터(13)의 폭 방향(y축 방향, 도 2 참조) 전체에 걸쳐 배치되고, 제2팽윤 필름(52)은 제2세퍼레이터(14)의 폭 방향 전체에 걸쳐 배치된다.2) of the first separator 13 and the second swollen film 52 is disposed on the entire surface of the second separator 14 And is disposed over the entire width direction.

따라서 제1, 제2팽윤 필름(51, 52)은 권취 중심에서 제1, 제2세퍼레이터(13, 14)의 폭 방향 전체에 걸쳐서, 제1, 제2전극(11, 12)을 손상시키지 않고, 충방전에 의한 스웰링이나 변형 시, 버퍼 역할을 하면서 제1, 제2전극(11, 12)의 단락을 방지할 수 있다.The first and second swollen films 51 and 52 do not damage the first and second electrodes 11 and 12 over the entire width direction of the first and second separators 13 and 14 at the winding center Shorting of the first and second electrodes 11 and 12 can be prevented while acting as a buffer when swelling or deforming due to charge and discharge.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.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 embodiments, but, on the contrary, Of course.

10: 전극 조립체 11: 제1전극
11a, 12a: 코팅부 11b, 12b: 무지부
12: 제2전극 13, 14: 제1, 제2세퍼레이터
20: 케이스 21: 비딩부
22: 클림핑부 30: 캡 조립체
31: 캡 플레이트 31a: 돌출부
31b: 배기구 32: 벤트 플레이트
33: 절연부재 34: 서브 플레이트
35: 양성 온도 소자(PTC) 36: 미들 플레이트
37: 탭 41: 개스킷
42, 43: 상, 하측 절연판 50: 팽윤 부재
51, 52: 제1, 제2팽윤 필름 M: 맨드릴10: electrode assembly 11: first electrode
11a, 12a: Coating portion 11b, 12b:
12: second electrode 13, 14: first and second separators
20: Case 21:
22: clamping portion 30: cap assembly
31: cap plate 31a:
31b: exhaust port 32: vent plate
33: Insulating member 34: Sub-plate
35: positive temperature element (PTC) 36: middle plate
37: tab 41: gasket
42, 43: upper and lower insulating plates 50: swelling member
51, 52: first and second swollen films M: mandrel

Claims (7)

제1세퍼레이터, 제1전극, 제2세퍼레이터 및 제2전극을 권취하여 형성되는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 내장하는 케이스; 및
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고 상기 케이스 개구에 절연 상태로 결합되는 캡 조립체
를 포함하며,
상기 전극 조립체는
권취 중심에 배치되어 전해액에 의하여 팽윤되는 팽윤 부재를 더 포함하는 이차전지.An electrode assembly formed by winding a first separator, a first electrode, a second separator, and a second electrode;
A case housing the electrode assembly; And
A cap assembly electrically coupled to the electrode assembly and coupled in an insulating state to the case opening,
/ RTI >
The electrode assembly
And a swelling member disposed at the winding center and swelled by the electrolytic solution. 제1항에 있어서,
상기 팽윤 부재는
상기 제1세퍼레이터와 상기 제2세퍼레이터 중 적어도 어느 하나의 일면에 설치되는 이차전지.The method according to claim 1,
The swelling member
Wherein at least one of the first separator and the second separator is provided on one surface of the secondary battery. 제1항에 있어서,
상기 팽윤 부재는
상기 전극 조립체의 권취 중심에서 0.5~2턴으로 권취되는 이차전지.The method according to claim 1,
The swelling member
Wherein the electrode assembly is wound in 0.5 to 2 turns at the winding center of the electrode assembly. 제1항에 있어서,
상기 팽윤 부재는
권취 중심에서 상기 제1세퍼레이터의 일면에 부착되는 제1팽윤 필름, 및
권취 중심에서 상기 제2세퍼레이터의 일면에 부착되는 제2팽윤 필름
을 포함하는 이차전지.The method according to claim 1,
The swelling member
A first swollen film adhered to one surface of the first separator at the winding center, and
A second swellable film attached to one surface of the second separator at the winding center,
And a secondary battery. 제4항에 있어서,
상기 전극 조립체의 권취 중심에서,
상기 제1팽윤 필름은 상기 제1세퍼레이터의 내면에 배치되고,
상기 제2팽윤 필름은 상기 제2세퍼레이터의 외면에 배치되는 이차 전지.5. The method of claim 4,
At the winding center of the electrode assembly,
Wherein the first swollen film is disposed on the inner surface of the first separator,
And the second swelled film is disposed on the outer surface of the second separator. 제1항에 있어서,
상기 제1팽윤 필름은 상기 제1세퍼레이터의 폭 방향 전체에 걸쳐 배치되고,
상기 제2팽윤 필름은 상기 제2세퍼레이터의 폭 방향 전체에 걸쳐 배치되는 이차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the first swollen film is disposed over the entire width direction of the first separator,
And the second swelled film is disposed over the entire width of the second separator. 제1항에 있어서,
상기 팽윤 부재는
PVDF(Polyvinylidene fluoride) 또는 PVDF에 바인더를 포함하는 필름으로 형성되는 이차 전지.The method according to claim 1,
The swelling member
A secondary battery comprising a film comprising a binder in PVDF (polyvinylidene fluoride) or PVDF.
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