KR20210092093A - 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는, 전극 조립체 및 전해액과, 상기 전극 조립체 및 상기 전해액을 수용하는 전지 케이스를 포함하는 이차전지로서, 상기 전지 케이스는, 상기 전극 조립체 및 상기 전해액이 수용되는 수용공간이 내부에 형성된 몸체와, 추가 전해액을 수용하는 저장공간이 내부에 형성된 추가 전해액 수용부와, 상기 추가 전해액 수용부에서 상기 몸체로 상기 추가 전해액이 공급되는 이동통로를 형성하는 연결부, 및 상기 연결부에 구비되고 상기 추가 전해액에 함침되는 전해액 함침부재를 포함한다.
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차전지는 전극 조립체와 전해액을 수용한다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
하지만, 이차전지는 사용함에 따라 전해액이 점차 소진되어 사이틀 성능이 저하되는 문제가 있어 왔다. 전해액은 이차전지의 충방전을 반복함에 따라 가스화 될 수 있고, 폴리머 형태로 내부에 쌓여 점차 고갈되게 된다.
본 발명의 하나의 관점은 이차전지에 추가 전해액을 용이하게 공급할 수 있는 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체 및 전해액과, 상기 전극 조립체 및 상기 전해액을 수용하는 전지 케이스를 포함하는 이차전지로서, 상기 전지 케이스는, 상기 전극 조립체 및 상기 전해액이 수용되는 수용공간이 내부에 형성된 몸체와, 추가 전해액을 수용하는 저장공간이 내부에 형성된 추가 전해액 수용부와, 상기 추가 전해액 수용부에서 상기 몸체로 상기 추가 전해액이 공급되는 이동통로를 형성하는 연결부, 및 상기 연결부에 구비되고 상기 추가 전해액에 함침되는 전해액 함침부재를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전지팩은, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지를 포함하는 전지팩일 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차전지에 추가 전해액을 수용하는 저장공간이 내부에 형성된 추가 전해액 수용부를 구비하여, 추가 전해액을 용이하게 공급할 수 있고, 사이클 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 추가 전해액 수용부에서 전해액이 수용되는 몸체로 추가 전해액이 공급되는 연결부 상에 추가 전해액에 함침되는 전해액 함침부재를 더 구비하여, 추가 전해액을 보다 원활하게 공급되어 보다 효과적으로 성능 개선이 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 7은 비교예 1의 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 8은 비교예 2의 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 7은 비교예 1의 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 8은 비교예 2의 이차전지를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(120), 전해액과, 전지 케이스(110)를 포함하는 이차전지(100)로서, 전지 케이스(110)는, 전극 조립체(120) 및 전해액이 수용되는 몸체(111), 추가 전해액을 수용하는 추가 전해액 수용부(112), 추가 전해액 수용부(112)에서 몸체(111)로 이동통로(113d)를 형성하는 연결부(113), 및 연결부(113)에 구비되는 전해액 함침부재(130)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 실링부(114)를 더 포함할 수 있다.
보다 상세히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(120) 및 전해액과, 전극 조립체(120) 및 전해액을 수용하는 전지 케이스(110)를 포함한다.
전극 조립체(120)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 교대로 적층되는 전극(122) 및 분리막(124)을 포함할 수 있다.
전극(122)은 양극(121) 및 음극(122)으로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(120)는 양극(121)/분리막(124)/음극(122)이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 그리고, 전극 리드(30)는 양극(121)과 연결되는 양극 리드 및 음극(122)과 연결되는 음극 리드를 포함할 수 있다.
양극(121)은 양극 집전체와, 양극 집전체에 적층된 양극 활물질을 포함할 수 있다.
양극 집전체는 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있다.
양극 활물질은 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
음극(122)은 음극 집전체와, 음극 집전체에 적층된 음극 활물질을 포함할 수 있다.
음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu)재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다.
음극 활물질은 흑연계 물질을 포함하는 화합물 또는 혼합물일 수 있다.
분리막(124)은 절연 재질로 이루어져 양극(121)과 음극(122) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(124)은 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
전지 케이스(110)는 몸체(111), 추가 전해액 수용부(112), 연결부(113), 및 전해액 함침부재(130)를 포함할 수 있다.
몸체(111)는 전극 조립체(120) 및 전해액이 수용되는 수용공간(111a)이 내부에 형성될 수 있다.
추가 전해액 수용부(112)는 추가 전해액을 수용하는 저장공간(112a)이 내부에 형성될 수 있다. 여기서, 추가 전해액은 몸체(111)의 수용공간(111a)에 수용되는 전해액과 동일 성분일 수 있다.
또한, 추가 전해액 수용부(112)의 길이는 몸체(111)의 길이와 같게 형성될 수 있다.
아울러, 추가 전해액 수용부(112)는 내부가 중공된 직사각형 통형 형태로 형성될 수 있다.
연결부(113)는 추가 전해액 수용부(112)에서 몸체(111)로 추가 전해액이 공급되는 이동통로(113d)를 형성할 수 있다.
또한, 연결부(113)는 몸체(111) 및 추가 전해액 수용부(112)의 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있다.
아울러, 연결부(113)는 추가 전해액 수용부(112)의 상,하부 및 중앙부를 연결할 수 있다.
여기서, 연결부(113)는 몸체(111) 및 추가 전해액 수용부(112)의 최상측을 연결하는 제1 연결부(113a)와, 몸체(111) 및 추가 전해액 수용부(112)의 최하측을 연결하는 제2 연결부(113b), 및 몸체(111) 및 추가 전해액 수용부(112)의 중앙측을 연결하는 제3 연결부(113c)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 연결부(113a)와, 제2 연결부(113b), 및 제3 연결부(113c)는 직사각 통형으로 형성될 수 있다.
전해액 함침부재(130)는 연결부(113)에 구비되고 추가 전해액에 함침될 수 있다.
이에 따라, 전해액 함침부재(130)는 몸체(111)의 수용공간(111a)에 수용된 전해액의 감소 시, 추가 전해액 수용부(112)에 위치된 추가 전해액이 몸체(111)의 수용공간(111a)으로 공급되도록 유도 할 수 있다.
또한, 전해액 함침부재(130)는 일측부(132)가 추가 전해액 수용부(112)의 저장공간(112a) 내로 더 연장될 수 있다.
그리고, 전해액 함침부재(130)는 부직포, 분리막, 또는 천 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 전해액 함침부재(130)에 사용되는 분리막은 전극 조립체(120)에 사용되는 분리막(124)과 동일재질로 이루어질 수 있다.
한편, 전해액 함침부재(130)는 연결부 상에 위치되는 함침부(131), 추가 전해액 수용부(112)의 저장공간(112a) 내로 더 연장되는 일측부(132), 및 단부는 몸체(111)의 수용 공간 내로 더 연장되는 타측부(133)를 포함할 수 있다.
여기서, 전해액 함침부재(130)의 타측부(133)는 추가 전해액 수용부(112)의 수용공간(111a)의 길이 및 폭에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 이때, 전해액 함침부재(130)의 타측부(133)는 일정 폭을 가진 직사각형 판 형태로 형성될 수 있다.
아울러, 전해액 함침부재(130)의 타측부(133) 단부는 몸체(111)의 수용 공간 내로 더 연장될 수 있다. 여기서, 전해액 함침부재(130)의 타측부(133) 단부는 전극(122) 및 분리막(124) 사이까지 연장될 수 있다.
그리고, 전해액 함침부재(130)는 "E"자 형태로 형성될 수 있다.
함침부(131)는 연결부(113)의 이동통로(113d)의 길이 및 폭에 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
또한, 함침부(131)는 제1 연결부(113a) 상에 위치되고, 타측부(133)의 최상측과 연결되는 제1 함침부(131a)와, 제2 연결부(113b) 상에 위치되고, 타측부(133)의 최하측과 연결되는 제2 함침부(132b), 및 제3 연결부(113c) 상에 위치되고, 타측부(133)의 중앙측과 연결되는 제3 함침부(133c)를 포함할 수 있다.
실링부(114)는 몸체(111) 및 추가 전해액 수용부(112) 사이에서 연결부(113)를 제외한 부분에 형성될 수 있다.
또한, 실링부(114)는 제1 실링부(114a) 및 제2 실링부(114b)를 포함할 수 있다. 제1 실링부(114a)는 최상측을 연결하는 제1 연결부(113a) 및 중앙측을 연결하는 제3 연결부(113c) 사이에 구비되고, 제2 실링부(114b)는 최하측을 연결하는 제2 연결부(113b) 및 중앙측을 연결하는 제3 연결부(113c) 사이에 구비될 수 있다.
아울러, 실링부(114)는 전지 케이스(110)를 열융착시켜 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)의 다수개를 전기적으로 상호 연결하여 전지팩을 형성시킬 수 있다.
제2 실시예
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(200)는, 전극 조립체(120), 전해액과, 전지 케이스(210)를 포함하는 이차전지(200)로서, 전지 케이스(210)는, 전극 조립체(120) 및 전해액이 수용되는 몸체(211), 추가 전해액을 수용하는 추가 전해액 수용부(212), 추가 전해액 수용부(212)에서 몸체(211)로 이동통로(212d)를 형성하는 연결부(213), 및 연결부(213)에 구비되는 전해액 함침부재(230)를 포함한다. 포함한다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(200)는 실링부(214)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(200)는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지와 비교할 때, 연결부(213)의 형태에 차이가 있다. 따라서, 본 이차전지(200)에 대한 제2 실시예는 전술한 이차전지에 대한 제1 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 이차전지(200)는 전극 조립체(120) 및 전해액과, 전극 조립체(120) 및 전해액을 수용하는 전지 케이스(210)를 포함한다.
전지 케이스(210)는 몸체(211), 추가 전해액 수용부(212), 연결부(213), 및 전해액 함침부재(230)를 포함할 수 있다.
몸체(211)는 전극 조립체(120) 및 전해액이 수용되는 수용공간(211a)이 내부에 형성될 수 있다.
추가 전해액 수용부(212)는 추가 전해액을 수용하는 저장공간(212a)이 내부에 형성될 수 있다. 이때, 추가 전해액 수용부(212)는 내부가 중공된 직사각형 통형 형태로 형성될 수 있다.
또한, 추가 전해액 수용부(212)의 길이(L1)는 몸체(211)의 길이(L2)와 같게 형성될 수 있다.
연결부(213)는 추가 전해액 수용부(212)에서 몸체(211)로 추가 전해액이 공급되는 이동통로(213d)를 형성할 수 있다.
연결부(213)는 몸체(211) 및 추가 전해액 수용부(212)의 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있다.
연결부(213)는 추가 전해액 수용부(212)의 상,하부를 연결할 수 있다.
연결부(213)는 몸체(211) 및 추가 전해액 수용부(212)의 최상측을 연결하는 제1 연결부(213a)와, 몸체(211) 및 추가 전해액 수용부(212)의 최하측을 연결하는 제2 연결부(213b)를 포함할 수 있다.
제1 연결부(213a)와, 및 제2 연결부(213b)는 사각 통형으로 형성될 수 있다.
전해액 함침부재(230)는 연결부(213)에 구비되고 추가 전해액에 함침될 수 있다.
이에 따라, 전해액 함침부재(230)는 몸체(211)의 수용공간(211a)에 수용된 전해액의 감소 시, 추가 전해액 수용부(212)에 위치된 추가 전해액이 몸체(211)의 수용공간(211a)으로 공급되도록 유도 할 수 있다.
또한, 전해액 함침부재(230)는 일측부(232)가 추가 전해액 수용부(212)의 저장공간(212a) 내로 더 연장될 수 있다.
그리고, 전해액 함침부재(230)는 부직포, 분리막(124), 또는 천 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 전해액 함침부재(230)에 사용되는 분리막은 전극 조립체에 사용되는 분리막(224)과 동일재질로 이루어질 수 있다.
또한, 전해액 함침부재(230)는 연결부(213) 상에 위치되는 함침부(231), 추가 전해액 수용부(212)의 저장공간(212a) 내로 더 연장되는 일측부(232), 및 몸체(211)의 수용 공간 내로 더 연장되는 타측부(233)를 포함할 수 있다.
여기서, 전해액 함침부재(230)의 타측부(233)는 추가 전해액 수용부(212)의 수용공간(211a)의 길이 및 폭에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 이때, 전해액 함침부재(230)의 타측부(233)는 일정 폭을 가진 직사각형 판 형태로 형성될 수 있다.
아울러, 전해액 함침부재(230)의 타측부(233) 단부는 몸체(211)의 수용 공간 내로 더 연장될 수 있다. 여기서, 전해액 함침부재(230)의 타측부(233) 단부는 전극(122) 및 분리막(124) 사이까지 연장될 수 있다.
그리고, 전해액 함침부재(230)는 "ㄷ"자 형태로 형성될 수 있다.
함침부(231)는 연결부(213)의 이동통로(213d)의 길이 및 폭에 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
또한, 함침부(231)는 제1 연결부(213a) 상에 위치되고, 타측부(233)의 최상측과 연결되는 제1 함침부(231a)와, 제2 연결부(213b) 상에 위치되고, 타측부(233)의 최하측과 연결되는 제2 함침부(232b)를 포함할 수 있다.
실링부(214)는 몸체(211) 및 추가 전해액 수용부(212) 사이에서 연결부(213)를 제외한 부분에 형성될 수 있다.
제3 실시예
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지의 일부를 제거한 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지(300)는, 전극 조립체(120), 전해액과, 전지 케이스(310)를 포함하는 이차전지(300)로서, 전지 케이스(310)는, 전극 조립체(120) 및 전해액이 수용되는 몸체(311), 추가 전해액을 수용하는 추가 전해액 수용부(312), 추가 전해액 수용부(312)에서 몸체(311)로 이동통로(313d)를 형성하는 연결부(313), 및 연결부(313)에 구비되는 전해액 함침부재(330)를 포함한다. 포함한다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지(300)는 실링부(314)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지는 전술한 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 이차전지와 비교할 때, 연결부(313)의 형태에 차이가 있다. 따라서, 본 이차전지(300)에 대한 제3 실시예는 전술한 이차전지에 대한 실시예들과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 이차전지(300)는 전극 조립체(120) 및 전해액과, 전극 조립체(120) 및 전해액을 수용하는 전지 케이스(310)를 포함한다.
전지 케이스(310)는 몸체(311), 추가 전해액 수용부(312), 연결부(313), 및 전해액 함침부재(330)를 포함할 수 있다.
몸체(311)는 전극 조립체(120) 및 전해액이 수용되는 수용공간(311a)이 내부에 형성될 수 있다.
추가 전해액 수용부(312)는 추가 전해액을 수용하는 저장공간(312a)이 내부에 형성될 수 있다. 이때, 추가 전해액 수용부(312)는 내부가 중공된 직사각형 통형 형태로 형성될 수 있다.
추가 전해액 수용부(312)의 길이는 몸체(311)의 길이와 같게 형성될 수 있다.
연결부(313)는 추가 전해액 수용부(312)에서 몸체(311)로 추가 전해액이 공급되는 이동통로(313d)를 형성할 수 있다.
또한, 연결부(313)는 몸체(311) 및 추가 전해액 수용부(312)의 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있다.
아울러, 연결부(313)는 추가 전해액 수용부(312)의 중앙부를 연결할 수 있다.
여기서, 연결부(313)는 몸체(311) 및 추가 전해액 수용부(312)의 중앙측을 연결하는 제3 연결부(313c)를 포함할 수 있다.
이때, 제3 연결부(313c)는 사각 통형으로 형성될 수 있다.
전해액 함침부재(330)는 연결부(313)에 구비되고 추가 전해액에 함침될 수 있다.
이에 따라, 전해액 함침부재(330)는 몸체(311)의 수용공간(311a)에 수용된 전해액의 감소 시, 추가 전해액 수용부(312)에 위치된 추가 전해액이 몸체(311)의 수용공간(311a)으로 공급되도록 유도 할 수 있다.
또한, 전해액 함침부재(330)는 일측부(332)가 추가 전해액 수용부(312)의 저장공간(312a) 내로 더 연장될 수 있다.
그리고, 전해액 함침부재(330)는 부직포, 분리막, 또는 천 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 전해액 함침부재(330)에 사용되는 분리막은 전극 조립체(120)에 사용되는 분리막(224)과 동일재질로 이루어질 수 있다.
한편, 전해액 함침부재(330)는 연결부(313) 상에 위치되는 함침부(331), 추가 전해액 수용부(312)의 저장공간(312a) 내로 더 연장되는 일측부(332), 및 몸체(311)의 수용 공간 내로 더 연장되는 타측부(333)를 포함할 수 있다.
여기서, 전해액 함침부재(330)의 타측부(333)는 추가 전해액 수용부(312)의 수용공간(311a)의 길이 및 폭에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 이때, 전해액 함침부재(330)의 타측부(333)는 일정 폭을 가진 직사각형 판 형태로 형성될 수 있다.
아울러, 전해액 함침부재(330)의 타측부(333) 단부는 몸체(311)의 수용 공간 내로 더 연장될 수 있다. 여기서, 전해액 함침부재(330)의 타측부(333) 단부는 전극(122) 및 분리막(124) 사이까지 연장될 수 있다.
그리고, 전해액 함침부재(330)는 "ㅓ"자 형태로 형성될 수 있다.
함침부(331)는 연결부(313)의 이동통로(313d)의 길이 및 폭에 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
또한, 함침부(331)는 제3 연결부(313c) 상에 위치되고, 타측부(333)의 중앙측과 연결되는 제3 함침부(331c)를 포함할 수 있다.
실링부(314)는 몸체(311) 및 추가 전해액 수용부(312) 사이에서 연결부(313)를 제외한 부분에 형성될 수 있다.
제조예 1
< 음극의 제조 >
음극 활물질로서(흑연:Sio=7:3) 92 중량%, Denka black(도전제) 3 중량% 및 SBR(결합제) 3.5 중량%, 및 CMC(증점제) 1.5 중량%를 물에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다.
구리 집전체의 양면에 상기 제조된 음극 혼합물 슬러리를 코팅하고, 이를 건조 및 압연하여 음극을 제조하였다.
< 양극의 제조 >
양극 활물질로서 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 97.5 중량%, Denka black(도전제) 1 중량% 및 PVdF(바인더) 1.5 중량%를 NMP에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다.
알루미늄 집전체의 양면에 상기 제조된 양극 혼합물 슬러리를 코팅하고, 이를 건조 및 압연하여 양극을 제조하였다.
< 이차전지 조립 >
상기에서 제작한 음극과 분리막(poly propylene)을 사이에 두고 양극을 적층한 전극 조립체를 전지 케이스에 넣고, 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 3:7의 부피로 혼합한 용매에 플루오루에틸렌 카보네이트(FEC)가 2wt% 첨가되고, 1M LiPF6가 용해된 전해액을 4ml 주입한 후 실링하여 이차전지를 제조하였다.
이때, 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지와 같은 형태로 이차전지를 제조하였다.
즉, 전지 케이스를 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 몸체와, 추가 전해액을 수용하는 저장공간이 내부에 형성된 추가 전해액 수용부와, 추가 전해액 수용부에서 몸체로 추가 전해액이 공급되는 이동통로를 최상측, 최하측, 및 중앙측에 형성하는 연결부, 및 연결부에 구비되고 추가 전해액에 함침되는 전해액 함침부재를 포함하는 이차전지를 제조하였다. 이때, 몸체 및 추가 전해액 수용부 사이에서 연결부를 제외한 부분에 실링부를 형성시켰다. 여기서, 추가 전해액은 전해액과 동일한 성분으로서, 추가 전해액 수용부에 위치된 전해액을 추가 전해액이라고 정의하였다.
제조예 2
제조예 2는 제조예 1과 전지 케이스의 형태가 차이가 있는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 이차전지를 제조하였다.
이때, 도 3에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지와 같은 형태로 이차전지를 제조하였다.
즉, 전지 케이스를 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 몸체와, 추가 전해액을 수용하는 저장공간이 내부에 형성된 추가 전해액 수용부와, 추가 전해액 수용부에서 몸체로 추가 전해액이 공급되는 이동통로를 최상측, 및 최하측에 형성하는 연결부, 및 연결부에 구비되고 추가 전해액에 함침되는 전해액 함침부재를 포함하는 이차전지를 제조하였다. 이때, 몸체 및 추가 전해액 수용부 사이에서 연결부를 제외한 부분에 실링부를 형성시켰다.
제조예 3
제조예 3은 제조예 1과 전지 케이스의 형태가 차이가 있는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 이차전지를 제조하였다.
이때, 도 5에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지와 같은 형태로 이차전지를 제조하였다.
즉, 전지 케이스를 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 몸체와, 추가 전해액을 수용하는 저장공간이 내부에 형성된 추가 전해액 수용부와, 추가 전해액 수용부에서 몸체로 추가 전해액이 공급되는 이동통로를 중앙측에 형성하는 연결부, 및 연결부에 구비되고 추가 전해액에 함침되는 전해액 함침부재를 포함하는 이차전지를 제조하였다. 이때, 몸체 및 추가 전해액 수용부 사이에서 연결부를 제외한 부분에 실링부를 형성시켰다.
비교예 1
도 7은 비교예 1의 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 7을 참고하면, 비교예 1은 제조예 1에서 전지 케이스에 추가 전해액 수용부, 연결부 및 실링부가 형성되지 않은 차이가 있는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 이차전지를 제조하였다.
즉, 전지 케이스(410)를 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 몸체(411)만 형성시켜 이차전지(400)를 제조하였다.
비교예 2
도 8은 비교예 2의 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 8을 참고하면, 비교예 2는 제조예 1에서 전지 케이스에 연결부 및 실링부가 형성되지 않은 차이가 있는 것을 제외하고, 제조예 1과 동일하게 이차전지를 제조하였다.
즉, 전지 케이스(510)를 전극 조립체 및 전해액을 수용하는 몸체(511) 및 추가 전해액을 수용하는 추가 전해액 수용부(512)를 포함하는 이차전지(500)를 제조하였다. 이때, 몸체(511)와 추가 전해액 수용부(512)는 연결부로 연결되지 않고 몸체의 측면에 추가 공간을 더 형성시킨 형태로 제조하였다.
실험예
상기의 제조예 1 내지 3과, 비교예 1,2에서 제조한 이차전지를 전기화학 충방전기를 이용하여 충방전 가역성 테스트를 하였다. 충전시 4.2 V (vs. Li/LI+)의 전압까지 0.1C-rate의 전류밀도로 전류를 가하여 충전해 주었고, 방전 시 같은 전류밀도로 2.5 V전압까지 방전을 실시해 주었다. 첫번째 사이클 방전용량과 비교하여 300사이클 용량 유지율을 표1에 나타내었다.
| 제조예 1 | 제조예 2 | 제조예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 300사이클 용량 유지율(%) | 76 | 74 | 73 | 43 | 62 |
표 1을 참고하면, 제조예 1 내지 3의 경우 추가 전해액 공간에 여유분의 전해액이 있어 전해액 고갈에 의한 사이클 퇴화가 심하지 않아 300사이클 용량 유지율이 높게 나타났다. 반면 일반적인 이차전지 구조인 비교예 1의 경우 여유분의 전해액이 없어 전해액 고갈로 인해 300 사이클 용량 유지율이 약 20~23% 떨어진게된 것을 알 수 있다. 비교예 2의 경우 추가 전해액 공간을 만들어 여유분의 전해액을 넣어줬지만 전극부와 추가 전해액공간 사이에 전해액 함침부재가 위치되는 연결부가 없어 전해액 유도가 이루어지지 않고, 실링부가 없어 전지 케이스로 인한 전극 압착력이 떨어져 충방전 시 전극의 충방전이 잘 이루어지지 않고, 이로 인해 300사이클 용량 유지율이 약 11~14% 떨어진 것을 알 수 있다.결국, 제조예 1 내지 3은 비교예 1,2 보다 용량 유지율이 현저히 높으므로, 전지 용량이 개선된 효과가 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100: 이차전지
110,210,310: 전지 케이스
111,211,311: 몸체
111a: 수용공간
112,212,312: 추가 전해액 수용부
112a: 저장공간
113,213,313: 연결부
113a,213a: 제1 연결부
113b,312b: 제2 연결부
113c,213c,: 제3 연결부
114,214,314: 실링부
114a: 제1 실링부
114b: 제2 실링부
120: 전극 조립체
121: 양극
122: 음극
123: 전극
124: 분리막
130,230,330: 전해액 함침부재
131,231,331: 함침부
132,232,332: 일측부
133,233,333: 타측부
110,210,310: 전지 케이스
111,211,311: 몸체
111a: 수용공간
112,212,312: 추가 전해액 수용부
112a: 저장공간
113,213,313: 연결부
113a,213a: 제1 연결부
113b,312b: 제2 연결부
113c,213c,: 제3 연결부
114,214,314: 실링부
114a: 제1 실링부
114b: 제2 실링부
120: 전극 조립체
121: 양극
122: 음극
123: 전극
124: 분리막
130,230,330: 전해액 함침부재
131,231,331: 함침부
132,232,332: 일측부
133,233,333: 타측부
Claims (15)
- 전극 조립체 및 전해액과, 상기 전극 조립체 및 상기 전해액을 수용하는 전지 케이스를 포함하는 이차전지로서,
상기 전지 케이스는,
상기 전극 조립체 및 상기 전해액이 수용되는 수용공간이 내부에 형성된 몸체;
추가 전해액을 수용하는 저장공간이 내부에 형성된 추가 전해액 수용부;
상기 추가 전해액 수용부에서 상기 몸체로 상기 추가 전해액이 공급되는 이동통로를 형성하는 연결부; 및
상기 연결부에 구비되고 상기 추가 전해액에 함침되는 전해액 함침부재를 포함하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 전해액 함침부재는,
상기 몸체의 수용공간에 수용된 상기 전해액의 감소 시, 상기 추가 전해액 수용부에 위치된 상기 추가 전해액이 상기 몸체의 수용공간으로 공급되도록 유도하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 전해액 함침부재는 일측부가 상기 추가 전해액 수용부의 저장공간 내로 더 연장되는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 전해액 함침부재의 타측부 단부는 상기 몸체의 수용 공간 내로 더 연장되는 이차전지. - 청구항 4에 있어서,
상기 전극 조립체는 교대로 적층되는 전극 및 분리막을 포함하고,
상기 전해액 함침부재의 타측부 단부는 상기 전극 및 상기 분리막의 사이까지 연장되는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 전해액 함침부재는 부직포, 분리막, 또는 천 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 연결부는
상기 몸체 및 상기 추가 전해액 수용부의 상,하부를 연결하거나 또는 중앙부를 연결하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 연결부는
상기 몸체 및 상기 추가 전해액 수용부의 상,하부 및 중앙부를 연결하는 이차전지. - 청구항 8에 있어서,
상기 연결부는
상기 몸체 및 상기 추가 전해액 수용부의 최상측을 연결하는 제1 연결부;
상기 몸체 및 상기 추가 전해액 수용부의 최하측을 연결하는 제2 연결부; 및
상기 몸체 및 상기 추가 전해액 수용부의 중앙측을 연결하는 제3 연결부를 포함하는 이차전지. - 청구항 9에 있어서,
상기 전해액 함침부재는
상기 연결부 상에 위치되는 함침부;
상기 추가 전해액 수용부의 저장공간 내로 더 연장되는 일측부; 및
상기 몸체의 수용 공간 내로 더 연장되는 타측부를 포함하고,
상기 타측부는 상기 추가 전해액 수용부의 수용공간의 길이 및 폭에 대응되는 크기로 형성되고,
상기 함침부는 상기 연결부의 이동통로의 길이 및 폭에 대응되는 크기로 형성되는 이차전지. - 청구항 10에 있어서,
상기 타측부는 일정 폭을 가진 직사각형 판 형태로 형성되고,
상기 함침부는,
상기 제1 연결부 상에 위치되고, 상기 타측부의 최상측과 연결되는 제1 함침부와;
상기 제2 연결부 상에 위치되고, 상기 타측부의 최하측과 연결되는 제2 함침부; 및
상기 제3 연결부 상에 위치되고, 상기 타측부의 중앙측과 연결되는 제3 함침부를 포함하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 추가 전해액 수용부의 길이는 상기 몸체의 길이와 같은 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 몸체 및 상기 추가 전해액 수용부 사이에서 상기 연결부를 제외한 부분에 형성되는 실링부를 더 포함하는 이차전지. - 청구항 1에 있어서,
상기 연결부는 상기 몸체 및 상기 추가 전해액 수용부의 두께와 동일한 두께로 형성되는 이차전지. - 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 이차전지를 포함하는 전지팩.
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