KR20220063447A - Secondary battery and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 3전극계 전극전위 측정을 위한 기준전극(reference electrode)을 포함하는 이차전지 및 이러한 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a secondary battery including a reference electrode for measuring an electrode potential of a three-electrode system and a method for manufacturing such a secondary battery.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.Recently, an increase in the price of energy sources due to the depletion of fossil fuels, interest in environmental pollution is amplified, and the demand for eco-friendly alternative energy sources is becoming an indispensable factor for future life. Accordingly, research on various power production technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power is continuing, and power storage devices for using the generated energy more efficiently are also of great interest.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.In particular, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries capable of meeting various needs are being conducted.
대표적으로 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, there is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries having advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리롤 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는 상기 젤리롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리롤형과 스택형의 혼합 형태로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위 셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되었다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of an electrode assembly in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode are stacked. Typically, a jelly roll electrode assembly having a structure in which a long sheet-shaped anode and cathode are wound with a separator interposed therebetween, a plurality of cathodes and anodes cut into units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween. and stacked electrode assemblies. Recently, in order to solve the problems of the jelly roll type electrode assembly and the stack type electrode assembly, as a mixed type of the jelly roll type and the stack type, unit cells in which positive and negative electrodes of a predetermined unit are stacked with a separator interposed therebetween are separated A stack/folding type electrode assembly having a structure in which it is sequentially wound while placed on a film has been developed.
또한, 이차전지는 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형의 케이스에 내장된 원통형 전지, 전극 조립체가 각형의 케이스에 내장된 각형 전지 및 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.In addition, depending on the shape of the case, the secondary battery includes a cylindrical battery in which the electrode assembly is built into a cylindrical case, a prismatic battery in which the electrode assembly is built in a prismatic case, and a pouch in which the electrode assembly is built in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. classified as a type battery.
새롭게 개발, 제조된 전지셀의 성능을 확인하기 위해서 전지셀의 전극전위(electrode potential)를 측정하는 과정을 거치게 된다.In order to check the performance of the newly developed and manufactured battery cell, the electrode potential of the battery cell is measured.
전극전위의 측정에는 기준전극(reference electrode), 작업전극(working electrode) 및 상대전극(counter electrode)으로 구성된 3전극계 전극전위 측정방법이 주로 사용되고 있다. A three-electrode system electrode potential measurement method comprising a reference electrode, a working electrode, and a counter electrode is mainly used to measure the electrode potential.
기준전극은 전지를 구성하고 있는 전극이나 전기분해가 일어나고 있는 전극의 전위를 측정하기 위해 전극전위 측정용 전지회로를 만드는데 사용하는 전극으로서, 전극전위의 상대값을 측정할 때 전위의 기준이 된다.The reference electrode is an electrode used to make a battery circuit for electrode potential measurement to measure the potential of the electrode constituting the battery or the electrode undergoing electrolysis, and serves as a potential reference when measuring the relative value of the electrode potential.
도 1은 종래의 원통형 전지에 대한 3전극계 전극전위 측정방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a method for measuring an electrode potential of a three-electrode system for a conventional cylindrical battery.
도 1을 참고하면, 원통형 이차전지(10)는 젤리롤형 전극 조립체(20)를 원통형의 전지 케이스(30)에 수납하고, 전지 케이스(30) 내에 전해액을 주입한 후에, 전지 케이스(30)의 개방 상단에 전극 단자가 형성되어 있는 캡 조립체(70)를 결합하여 제작할 수 있다. 이때 전지 케이스(30)와 캡 조립체(70) 사이에 밀봉 유지를 위한 가스켓(80)을 배치하고, 전지 케이스(30)와 캡 조립체(70)를 크림핑(crimping) 결합하여, 크림핑부(31)를 형성하는 방법으로, 캡 조립체(70)의 결합이 이루어질 수 있다. 또한, 전지 케이스(30)에는, 캡 조립체(70)의 안정적인 결합 및 전극 조립체(20)의 유동 방지를 위해 중심 방향으로 만입된 비딩부(32)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , in the cylindrical
한편, 전지 케이스(30) 내부에 3전극계 전극전위 측정을 위한 기준전극(40)이 위치할 수 있다. 기준전극(40)은 전지 케이스(30)의 내부에서 전해액에 담긴 채, 크림핑부(31)와 가스켓(80) 사이를 통과하여 외부로 노출될 수 있다. 다만, 이와 같이 기준전극(40)이 크림핑부(31)와 가스켓(80) 사이를 통과하도록 배치되기 때문에 크림핑 결합 과정에서 기준전극(40)이 손상되고 단선되는 문제가 빈번히 발생할 수 있고, 이에 따라 제조 수율이 저하되는 단점이 있다.Meanwhile, the
3전극계 전극전위 측정을 위한 종래의 방법이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.There is a need to develop a technology that can solve the problems of the conventional method for measuring the three-electrode electrode potential.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기준전극의 손상이나 단선의 위험이 없이 3전극계 전극전위 측정이 가능한 이차전지 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a secondary battery capable of measuring an electrode potential of a three-electrode system without the risk of damage or disconnection of a reference electrode, and a method for manufacturing the same.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above problems and may be variously expanded within the scope of the technical idea included in the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 젤리롤 형태의 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납되고, 슬릿이 형성된 전지 케이스; 및 일단이 상기 슬릿을 통과하여 상기 전극 조립체의 하부에 위치하고, 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 노출되는 기준전극을 포함한다.A secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly in the form of a jelly roll; a battery case in which the electrode assembly is accommodated and a slit is formed; and a reference electrode having one end positioned under the electrode assembly through the slit and the other end exposed to the outside of the battery case.
상기 전지케이스는 바닥부 및 측면부를 포함할 수 있고, 상기 슬릿은 상기 바닥부, 상기 측면부의 하단 또는 상기 바닥부와 상기 측면부 사이의 모서리에 형성될 수 있다.The battery case may include a bottom part and a side part, and the slit may be formed in the bottom part, a lower end of the side part, or a corner between the bottom part and the side part.
상기 이차전지는, 상기 전극 조립체의 하부면에 부착되는 절연 테이프를 더 포함할 수 있고, 상기 기준전극은 상기 전극 조립체와 상기 절연 테이프 사이에 위치할 수 있다.The secondary battery may further include an insulating tape attached to a lower surface of the electrode assembly, and the reference electrode may be positioned between the electrode assembly and the insulating tape.
상기 이차전지는, 상기 기준전극을 감싸며, 상기 슬릿을 밀봉하는 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다.The secondary battery may further include a sealing member surrounding the reference electrode and sealing the slit.
상기 기준전극은, 전극 조립체의 하부에 위치하는 금속판 및 상기 금속판과 연결되고 상기 전지 케이스의 외부로 노출되는 연결부를 포함할 수 있다.The reference electrode may include a metal plate positioned under the electrode assembly and a connection part connected to the metal plate and exposed to the outside of the battery case.
상기 금속판은 리튬(Li), 리튬티타네이트(Lithium Titanate, LTO), 리튬인산철(Lithium iron phosphate, LFP), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 연결부는 구리(Cu)를 포함할 수 있다.The metal plate may include at least one of lithium (Li), lithium titanate (LTO), lithium iron phosphate (LFP), platinum (Pt), and palladium (Pd), and the connection part It may include copper (Cu).
상기 이차전지는, 상기 전극 조립체와 상기 기준전극의 사이에 위치하는 분리 부재를 더 포함할 수 있다.The secondary battery may further include a separation member positioned between the electrode assembly and the reference electrode.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법은, 전지 케이스에 슬릿을 형성하는 단계; 상기 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하는 단계; 및 상기 슬릿에 기준전극을 삽입하는 단계를 포함한다. 상기 기준전극을 삽입하는 단계에서, 상기 기준전극의 일단이 상기 전극 조립체의 하부에 위치하고, 상기 기준전극의 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 노출된다.A method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes forming a slit in a battery case; accommodating the electrode assembly in the battery case; and inserting a reference electrode into the slit. In the step of inserting the reference electrode, one end of the reference electrode is located under the electrode assembly, and the other end of the reference electrode is exposed to the outside of the battery case.
상기 이차전지의 제조 방법은, 상기 기준전극이 통과하는 상기 슬릿을 밀봉하는 밀봉 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the secondary battery may further include a sealing step of sealing the slit through which the reference electrode passes.
상기 전지케이스는 바닥부 및 측면부를 포함할 수 있고, 상기 슬릿은 상기 바닥부, 상기 측면부의 하단 또는 상기 바닥부와 상기 측면부 사이의 모서리에 형성될 수 있다.The battery case may include a bottom part and a side part, and the slit may be formed in the bottom part, a lower end of the side part, or a corner between the bottom part and the side part.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전지 케이스에 형성된 슬릿을 통과하는 기준전극을 마련하여, 기준전극의 손상이나 단선 없이 실제 전극전위의 정확한 측정이 가능한 이차전지를 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to provide a secondary battery capable of accurately measuring an actual electrode potential without damage or disconnection of the reference electrode by providing a reference electrode passing through a slit formed in the battery case.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 종래의 원통형 전지에 대한 3전극계 전극전위 측정방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 이차전지에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 이차전지에 포함된 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준전극 및 절연 테이프를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준전극이 전극 조립체의 하부면에 위치한 모습을 나타낸 부분 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따라 전지 케이스에 형성된 슬릿의 다양한 위치를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a method for measuring an electrode potential of a three-electrode system for a conventional cylindrical battery.
2 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of the secondary battery of FIG. 2 .
4 is an exploded perspective view showing a state before the electrode assembly included in the secondary battery of FIG. 3 is wound.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a part of the cross-section taken along the cutting line A-A' of FIG. 2 .
6 is a perspective view illustrating a reference electrode and an insulating tape according to an embodiment of the present invention.
7 is a partial perspective view illustrating a state in which a reference electrode is positioned on a lower surface of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
8A and 8B are views for explaining various positions of slits formed in a battery case according to embodiments of the present invention.
9 is a perspective view for explaining a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions are exaggerated.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, to be "on" or "on" the reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily mean to be located "on" or "on" in the direction opposite to gravity not.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referring to "planar", it means when the target part is viewed from above, and "cross-sectional" means when viewed from the side when a cross-section of the target part is vertically cut.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 2의 이차전지에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 3의 이차전지에 포함된 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 3 is an exploded perspective view of the secondary battery of FIG. 2 . 4 is an exploded perspective view showing a state before the electrode assembly included in the secondary battery of FIG. 3 is wound.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는, 젤리롤 형태의 전극 조립체(200), 전극 조립체(200)가 수납되는 전지 케이스(300) 및 기준전극(400)을 포함한다. 전지 케이스(300)에는 슬릿(300S)이 형성된다. 기준전극(400)의 일단은 전지 케이스(300)에 형성된 슬릿(300S)을 통과하여 전극 조립체(200)의 하부에 위치하고, 기준전극(400)의 타단은 전지 케이스(300)의 외부로 노출된다. 여기서 슬릿(300S)은 전지 케이스(300)에 형성된 관통된 부분을 의미한다.2 to 4 , a
우선, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(200)를 전지 케이스(300)에 수납하고, 전지 케이스(300) 내에 전해액을 주입한 후에, 전지 케이스(300) 상단에 캡 조립체(700)를 결합하여 제조될 수 있다.First, in the
전지 케이스(300)는 전해액이 함침된 전극 조립체(200)를 수납하는 구조물로써, 금속 소재를 포함할 수 있고, 원통형 케이스일 수 있다.The
본 실시예에 따른 전극 조립체(200)는, 제1 전극(210), 제2 전극(220) 및 분리막(230)을 포함할 수 있다. 제1 전극(210), 제2 전극(220) 및 분리막(230)이 함께 권취되어 젤리롤형 전극 조립체(200)가 형성될 수 있다. 분리막(230)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 개재될 수 있다. 아울러, 젤리롤 형태로 권취되었을 때, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 서로 접하는 것을 방지하기 위해 제2 전극(220) 아래에 분리막(240)이 추가 배치되는 것이 바람직하다.The
제1 전극(210)은, 제1 전극 집전체(211) 및 제1 전극 집전체(211) 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제1 활물질층(212)를 포함한다. 구체적으로, 제1 전극 집전체(211) 상에 전극 활물질이 도포되어 제1 활물질층(212)이 형성되고, 제1 전극 집전체(211) 중 전극 활물질이 도포되지 않아 제1 전극 집전체(211)가 노출되는 부분에 제1 전극탭(213)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다.The
제2 전극(220)은 제2 전극 집전체(221) 및 제2 전극 집전체(221) 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제2 활물질층(222)을 포함한다. 구체적으로, 제2 전극 집전체(221) 상에 전극 활물질이 도포되어 제2 활물질층(222)이 형성되고, 제2 전극 집전체(221) 중 전극 활물질이 도포되지 않아 제2 전극 집전체(221)가 노출되는 부분에 제2 전극탭(223)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다.The
제1 전극(210)은 음극이고, 제2 전극(220)은 양극일 수 있다. 즉, 제1 전극 집전체(211)와 제1 전극탭(213)은 각각 음극 집전체와 음극탭일 수 있고, 제2 전극 집전체(221)와 제2 전극탭(223)은 각각 양극 집전체와 양극탭일 수 있다. 제1 전극 집전체(211)는, 음극 집전체로써, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그 위에 음극 활물질이 도포되어 제1 활물질층(212)이 형성될 수 있다. 제2 전극 집전체(221)는, 양극 집전체로써, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈 및 티탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그 위에 양극 활물질이 도포되어 제2 활물질층(222)이 형성될 수 있다.The
한편, 본 실시예에 따른 전극 조립체(200)는, 제1 전극(210), 제2 전극(220), 분리막(230, 240)이 함께 권취된 이후에 풀리는 것을 방지하기 위해 외주면에 테이프가 부착될 수 있다.On the other hand, in the
이하에서는, 도2, 도 5 내지 도 7을 참고하여, 본 실시예에 따른 기준전극에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the reference electrode according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 5 to 7 .
도 5는 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면의 일부를 나타낸 부분 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준전극 및 절연 테이프를 나타낸 사시도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준전극이 전극 조립체의 하부면에 위치한 모습을 나타낸 부분 사시도이다. 특히, 도 7은 전극 조립체(200)의 하부면(200B)이 위를 향하도록 전극 조립체(200)를 뒤집은 모습을 나타낸다.5 is a partial cross-sectional view showing a part of the cross-section taken along the cutting line A-A' of FIG. 2 . 6 is a perspective view illustrating a reference electrode and an insulating tape according to an embodiment of the present invention. 7 is a partial perspective view illustrating a state in which a reference electrode is positioned on a lower surface of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention. In particular, FIG. 7 shows a state in which the
도 2, 도 5 내지 도 7을 참고하면, 앞서 설명한 바 대로, 기준전극(400)의 일단은 전지 케이스(300)에 형성된 슬릿(300S)을 통과하여 전극 조립체(200)의 하부에 위치하고, 기준전극(400)의 타단은 전지 케이스(300)의 외부로 노출된다.Referring to FIGS. 2 and 5 to 7 , as described above, one end of the
전지 케이스(300)는, 상부가 개방된 원통형 케이스일 수 있으며, 바닥부(310)와 측면부(320)를 포함할 수 있다. 바닥부(310)는 원형의 평평한 면에 해당하고, 측면부(320)는 바닥부(310)와 연결된 곡면부분에 해당한다. 이때, 슬릿(300S)은 측면부(320)에 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로 측면부(320)의 하단, 즉 바닥부(310)와 가까운 영역에 형성될 수 있다. 슬릿(300S)의 위치에 대해서는 아래에서 도 8a 및 도 8b 등과 함께 다시 설명하도록 한다. The
기준전극(400)은 전극 조립체(200)의 하부에 위치하는 금속판(410) 및 금속판(410)과 연결되고 전지 케이스(300)의 외부로 노출되는 연결부(420)를 포함할 수 있다. 전해액에 담긴 금속판(410)은 기준전극 단자로써 기능하고, 연결부(420)는 외부 전선 등과 연결되어 3전극계 전극전위 측정이 이루어질 수 있다. 이러한 금속판(410)은, 판상 형태를 띌 수 있으며, 리튬(Li), 리튬티타네이트(Lithium Titanate, LTO), 리튬인산철(Lithium iron phosphate, LFP), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 연결부(420)는, 금속 와이어 또는 금속 탭의 형태를 띌 수 있으며, 전기 전도성을 갖는 금속을 포함한다면 그 소재에 대한 제한은 없으나, 일례로 구리(Cu)를 포함할 수 있다.The
앞서 설명한 바 대로, 기준전극(400)은 슬릿(300S)을 통과하여, 전지 케이스(300)의 내부로 삽입된다. 이때, 본 실시예예 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(200)의 하부면(200B)에 부착되는 절연 테이프(500)를 더 포함할 수 있고, 기준전극(400)은 전극 조립체(200)와 절연 테이프(500) 사이에 위치할 수 있다. 여기서 전극 조립체(200)의 하부면(200B)은, 전지 케이스(300)의 바닥부(310)와 대면하는 면을 의미하며, 이러한 전극 조립체(200)의 하부면(200B)으로부터 제1 전극탭(213)이 돌출될 수 있다.As described above, the
본 실시예에 따른 이차전지(100)는, 종래의 기준전극(40, 도 1 참조)을 이용한 전극전위 측정방법과 다르게, 전지 케이스(300)에 기준전극(400)이 삽입되는 별도의 슬릿(300S)을 형성하는 것이므로, 기준전극(400)이 손상되거나 단선되는 위험을 피할 수 있다. The
한편, 본 실시예에 따른 기준전극(400)의 일단은, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(200)의 하부에 위치하고, 보다 구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 절연 테이프(500)에 의해 전극 조립체(200)의 하부면(200B)에 부착될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 기준전극(400)는 전극 조립체(200)의 하부에 위치하여 전해액에 안정적으로 담길 수 있고, 보다 정확하고 일관된 3전극계 전극전위 측정이 가능해 진다.On the other hand, one end of the
또한, 종래의 기준전극(40)은 전극 조립체(20)의 측면에 위치하여 전극 조립체(20)와 함께 전극 케이스(30)에 수납되므로, 기준전극(40) 자체가 전극 조립체(20)의 수납의 방해가 될 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 기준전극(400)은 전극 조립체(200)의 수납과 별개로 슬릿(300S) 통해 전지 케이스(300) 내부로 삽입 되는 것이므로, 이러한 문제가 발생하지 않는다.In addition, since the
또한, 기준전극(400)의 일단이 전극 조립체(200)의 하부에 위치하기 때문에 전극 조립체(200)의 무게에 의해 금속판(410)과 전극 조립체(200)의 제1 및 제2 전극(210, 220) 사이의 간격의 편차가 줄어드는 이점이 있다.In addition, since one end of the
이러한 기준전극(400)의 위치와 관련하여, 슬릿의 위치에 대해 도 8a 및 도 8b 등을 참고하여 설명하도록 한다. 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따라 전지 케이스에 형성된 슬릿의 다양한 위치를 설명하기 위한 도면들이다. With respect to the position of the
먼저 도 2를 참고하면, 앞서 설명한 바 대로, 슬릿(300S)은 측면부(320)의 하단에 형성될 수 있다. 다음 변형된 실시예로써, 도 8a를 참고하면, 슬릿(300S1)이 바닥부(310)에 형성될 수 있고, 도 8b를 참고하면, 슬릿(300S2)이 바닥부(310)와 측면부(320) 사이의 모서리에 형성될 수 있다. 다시 말해, 본 실시예들에 따른 슬릿(300S, 300S1, 300S2)은 전지 케이스(300) 중에서 바닥부(310), 측면부(320)의 하단 또는 바닥부(310)와 측면부(320) 사이의 모서리에 형성될 수 있다. First, referring to FIG. 2 , as described above, the
전극 조립체(200)의 하부에 기준전극(400)이 위치하도록 안내하기 위해 본 실시예에 따른 슬릿(300S, 300S1, 300S2)은 상기 언급한 위치들 중 하나에 형성되는 것이 바람직하다. In order to guide the
절연 테이프(500)는 전기적으로 절연을 띄는 테이프로써, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The insulating
구체적으로, 절연 테이프(500)는, 외부로 노출된 기준전극(400)의 타단, 특히 연결부(420) 부분을 제외하고, 기준전극(400)이 이어진 방향을 따라 함께 연장되어 기준전극(400)을 덮을 수 있다. 절연 테이프(500)는, 바닥부(310) 및 측면부(320)를 포함한 전지 케이스(300)가 기준전극(400)가 접촉하는 것을 방지함으로써, 기준전극(400)으로부터 기인할 수 있는 단락의 위험을 사전에 차단할 수 있다.Specifically, the insulating
한편, 도 2 및 도 5를 다시 참고하면, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는, 기준전극(400)을 감싸며, 슬릿(300S)을 밀봉하는 밀봉 부재(400S)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, referring back to FIGS. 2 and 5 , the
밀봉 부재(400S)가 슬릿(300S)과 기준전극(400) 사이의 틈을 메움으로써, 전지 케이스(300) 내부의 전해액이 누출되는 것이나 외부 수분이나 이물 등이 전지 케이스(300) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 슬릿(300S)과 기준전극(400) 사이의 틈을 효과적으로 밀봉할 수 있다면 밀봉 부재(400S)의 소재에 특별한 제한은 없다. 일례로, 천연 고무나 합성 고무 등의 고무소재, 에폭시(에폭사이드) 계열 수지 및 플라스틱 소재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. When the sealing
밀봉 부재(400S)의 형성 방법에도 특별한 제한은 없다. 일례로 밀봉 부재(400S)가 기준전극(400)을 감싸도록 형성한 후 밀봉 부재(400S)와 기준전극(400)을 함께 슬릿(300S)에 삽입하거나, 슬릿(300S)에 밀봉 부재(400S)를 형성한 이후에 밀봉 부재(400S)가 경화되기 이전에 기준전극(400)을 삽입할 수 있다.There is no particular limitation on the method of forming the sealing
밀봉 부재(400S)에 의해 밀봉이 유지되기 때문에 기준전극(400)을 삽입하더라도 실제로 작동하는 상태를 그대로 유지한 채, 3전극계 전극전위 측정이 가능하다. 실제 작동하는 상태 그대로의 이차전지(100)에 대해 전극전위를 측정하는 것이므로, 일관된 데이터를 얻을 수 있다.Since the sealing is maintained by the sealing
한편, 도 2, 도 5 및 도 6을 다시 참고하면, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는, 전극 조립체(200)와 기준전극(400)의 사이에 위치하는 분리 부재(600)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 분리 부재(600)는 얇은 막의 형태일 수 있다.Meanwhile, referring back to FIGS. 2, 5 and 6 , the
전극 조립체(200)의 하부에 위치한 기준전극(400)은, 전극 조립체(200)와 접촉하여, 단락을 유발할 수 있다. 이러한 단락은 이차전지(100)의 과전류를 유도하여 발화나 폭발을 일으킬 수 있다. The
이에 분리 부재(600)가, 전극 조립체(200)와 기준전극(400) 사이에 위치함으로써, 전극 조립체(200)와 기준전극(400) 간의 단락을 방지할 수 있다. 단락을 효과적으로 방지하기 위해 분리 부재(600)는 금속판(410)과 금속판(410)에 인접한 연결부(420) 부분을 모두 덮는 것이 바람직하다. 분리 부재(600)는 다공성의 부직포 소재나 분리막(230)에 적용되는 소재를 포함할 수 있다. 분리막(230)에 적용되는 소재에 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 폴리프로필렌, 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등의 소재가 사용될 수 있다.Accordingly, since the
한편, 전극 조립체(200)의 하부와 전지 케이스(300)의 바닥부(310) 사이에 하단 절연 부재(900, Bottom insulator)가 위치할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나 전극 조립체(200)의 상부에는 상단 절연 부재(Top insulator)가 위치할 수 있다. 이러한 상단 및 하단 절연 부재는 절연성 섬유를 포함할 수 있고, 이러한 절연성 섬유가 방향성 없이 얽혀 부직포 같은 형태를 형성할 수 있다. 절연성 섬유는 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 유리 섬유(Glass fiber), 천연 고무 및 합성 고무 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Meanwhile, a bottom insulating member 900 (bottom insulator) may be positioned between the lower portion of the
이하에서는, 도 9 등을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에 대해 자세히 설명하도록 한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 사시도이다.Hereinafter, a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 9 and the like. 9 is a perspective view illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)의 제조 방법은, 전지 케이스(300)에 슬릿(300S)을 형성하는 단계, 전지 케이스(300)에 전극 조립체(200)를 수납하는 단계 및 슬릿(300S)에 기준전극(400)을 삽입하는 단계를 포함한다. 상기 기준전극(400)을 삽입하는 단계에서, 기준전극(400)의 일단이 전극 조립체(200)의 하부에 위치하고, 기준전극(400)의 타단이 전지 케이스(300)의 외부로 노출된다.3 and 9 , the method of manufacturing the
앞서 설명한 바대로, 슬릿(300S)은 전지 케이스(300) 중에서 바닥부(310), 측면부(320)의 하단 또는 바닥부(310)와 측면부(320) 사이의 모서리에 형성될 수 있다. 슬릿(300S)을 형성하는 방법에 특별한 제한은 없으며, 일례로 레이저 등이 사용될 수 있다.As described above, the
본 실시예에 따른 기준전극(400)은, 전극 조립체(200)와 함께 전지 케이스(300)의 개방된 상단으로 삽입되는 것이 아니라 별도의 슬릿(300S)으로 삽입되는 것이므로, 전극 조립체(200)의 수납에 방해가 되지 않는다.Since the
한편, 상기 기준전극(400)을 삽입하는 단계에서, 기준전극(400)뿐만 아니라, 앞서 설명한 절연 테이프(500) 및 분리 부재(600)가 함께 슬릿(300S)으로 삽입될 수 있다.Meanwhile, in the step of inserting the
본 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법은, 기준전극(400)이 통과하는 슬릿(300S)을 밀봉하는 밀봉 단계를 더 포함할 수 이다. 일례로, 천연 고무나 합성 고무 등의 고무소재, 에폭시(에폭사이드) 계열 수지 및 플라스틱 소재 중 적어도 하나가 기준전극(400)을 감싸도록 하여, 기준전극(400)을 감싸는 밀봉 부재(400S)를 형성할 수 있다. 이 후, 밀봉 부재(400S)와 기준전극(400)을 함께 슬릿(300S)에 삽입할 수 있다. 또는, 슬릿(300S)에 밀봉 부재(400S)를 먼저 형성한 이후에 밀봉 부재(400S)가 경화되기 이전에 기준전극(400)을 삽입할 수 있다.The method of manufacturing the secondary battery according to the present embodiment may further include a sealing step of sealing the
이후, 전지 케이스(300) 내에 전해액을 주입하는 단계 및 전지 케이스(300)의 개방 상단에 캡 조립체(700)를 결합하는 단계가 이어질 수 있다. 구체적으로, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(700) 사이에 가스켓(800)을 위치시키고, 전지 케이스(300)의 단부를 구부림으로써 크림핑부를 형성할 수 있다. 이를 통해 캡 조립체(700)의 결합이 이루어질 수 있다. Thereafter, the step of injecting the electrolyte into the
한편, 도 3을 다시 참고하면, 캡 조립체(700)는 상단 캡(710)과 안전 벤트(720)를 포함할 수 있다. 상단 캡(710)은 안전 벤트(720) 상에 위치하며, 안전 벤트(720)와 상호 밀착된 구조를 형성하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상단 캡(710)은 중앙이 상향 돌출되고, 제2 전극탭(223, 도 4 참조) 등을 통해 전극 조립체(200)의 제2 전극(220)과 간접적으로 연결되어, 외부 회로와의 접속에 의한 전극 단자로서의 기능을 수행할 수 있다.Meanwhile, referring back to FIG. 3 , the
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.In this embodiment, terms indicating directions such as front, rear, left, right, up, and down are used, but these terms are for convenience of explanation only, and may vary depending on the location of the object or the position of the observer. .
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 이차전지는 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.The secondary battery according to the present embodiment described above can be applied to various devices. Specifically, it may be applied to transportation means such as electric bicycles, electric vehicles, hybrids, etc., but is not limited thereto, and may be applied to various devices capable of using a secondary battery.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
200: 전극 조립체
300: 전지 케이스
300S, 300S1, 300S2: 슬릿
400: 기준전극
500: 절연 테이프200: electrode assembly
300: battery case
300S, 300S1, 300S2: Slit
400: reference electrode
500: insulation tape
Claims (10)
상기 전극 조립체가 수납되고, 슬릿이 형성된 전지 케이스; 및
일단이 상기 슬릿을 통과하여 상기 전극 조립체의 하부에 위치하고, 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 노출되는 기준전극을 포함하는 이차전지.electrode assembly in the form of a jelly roll;
a battery case in which the electrode assembly is accommodated and a slit is formed; and
and a reference electrode having one end passed through the slit and positioned under the electrode assembly and the other end exposed to the outside of the battery case.
상기 전지케이스는 바닥부 및 측면부를 포함하고,
상기 슬릿은 상기 바닥부, 상기 측면부의 하단 또는 상기 바닥부와 상기 측면부 사이의 모서리에 형성되는 이차전지.In claim 1,
The battery case includes a bottom portion and a side portion,
The slit is formed in the bottom part, the lower end of the side part, or a corner between the bottom part and the side part.
상기 전극 조립체의 하부면에 부착되는 절연 테이프를 더 포함하고,
상기 기준전극은 상기 전극 조립체와 상기 절연 테이프 사이에 위치하는 이차전지.In claim 1,
Further comprising an insulating tape attached to the lower surface of the electrode assembly,
The reference electrode is a secondary battery positioned between the electrode assembly and the insulating tape.
상기 기준전극을 감싸며, 상기 슬릿을 밀봉하는 밀봉 부재를 더 포함하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery further comprising a sealing member surrounding the reference electrode and sealing the slit.
상기 기준전극은, 전극 조립체의 하부에 위치하는 금속판 및 상기 금속판과 연결되고 상기 전지 케이스의 외부로 노출되는 연결부를 포함하는 이차전지.In claim 1,
The reference electrode includes a metal plate positioned under the electrode assembly and a connection part connected to the metal plate and exposed to the outside of the battery case.
상기 금속판은 리튬(Li), 리튬티타네이트(Lithium Titanate, LTO), 리튬인산철(Lithium iron phosphate, LFP), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 연결부는 구리(Cu)를 포함하는 이차전지.In claim 5,
The metal plate includes at least one of lithium (Li), lithium titanate (LTO), lithium iron phosphate (LFP), platinum (Pt), and palladium (Pd),
The connection part is a secondary battery including copper (Cu).
상기 전극 조립체와 상기 기준전극의 사이에 위치하는 분리 부재를 더 포함하는 이차전지.In claim 1,
The secondary battery further comprising a separation member positioned between the electrode assembly and the reference electrode.
상기 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하는 단계; 및
상기 슬릿에 기준전극을 삽입하는 단계를 포함하고,
상기 기준전극을 삽입하는 단계에서, 상기 기준전극의 일단이 상기 전극 조립체의 하부에 위치하고, 상기 기준전극의 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 노출되는 이차전지의 제조 방법.forming a slit in the battery case;
accommodating the electrode assembly in the battery case; and
Inserting a reference electrode into the slit,
In the step of inserting the reference electrode, one end of the reference electrode is positioned under the electrode assembly, and the other end of the reference electrode is exposed to the outside of the battery case.
상기 기준전극이 통과하는 상기 슬릿을 밀봉하는 밀봉 단계를 더 포함하는 이차전지의 제조 방법.In claim 8,
The method of manufacturing a secondary battery further comprising a sealing step of sealing the slit through which the reference electrode passes.
상기 전지케이스는 바닥부 및 측면부를 포함하고,
상기 슬릿은 상기 바닥부, 상기 측면부의 하단 또는 상기 바닥부와 상기 측면부 사이의 모서리에 형성되는 이차전지의 제조 방법.
In claim 8,
The battery case includes a bottom portion and a side portion,
The slit is formed in the bottom part, the lower end of the side part, or a corner between the bottom part and the side part.
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KR1020200149300A KR20220063447A (en) | 2020-11-10 | 2020-11-10 | Secondary battery and manufacturing method of the same |
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