KR20240019601A - Secondary battery and manufacturing method of same - Google Patents
Secondary battery and manufacturing method of same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240019601A KR20240019601A KR1020220097477A KR20220097477A KR20240019601A KR 20240019601 A KR20240019601 A KR 20240019601A KR 1020220097477 A KR1020220097477 A KR 1020220097477A KR 20220097477 A KR20220097477 A KR 20220097477A KR 20240019601 A KR20240019601 A KR 20240019601A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- metal plate
- reference electrode
- secondary battery
- temperature measuring
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 108
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 108
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 46
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 29
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 claims description 21
- 239000008274 jelly Substances 0.000 claims description 21
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 8
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 17
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 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
- 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
- H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
-
- 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
-
- 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
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- 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
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
- H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
- H01M50/595—Tapes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
-
- 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
Abstract
본 명세서는 이차전지 및 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.This specification relates to secondary batteries and methods for manufacturing secondary batteries.
Description
본 발명은 이차전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to secondary batteries and methods for manufacturing the same.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다.In recent years, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and portable phones has rapidly increased, and as the development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, and satellites has begun in earnest, secondary batteries used as driving power sources have A lot of research is being done on this.
이러한 이차전지에는 예를 들어 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.Such secondary batteries include, for example, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among these, lithium secondary batteries are widely used in the field of advanced electronic devices due to their advantages of free charging and discharging, very low self-discharge rate, high operating voltage, and high energy density per unit weight as the memory effect rarely occurs compared to nickel-based secondary batteries. there is.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체가 적층 또는 권취된 구조로 금속 캔 또는 라미네이트 시트의 케이스에 내장되고, 그 내부에 전해액이 주입 또는 함침됨으로써 구성된다.Generally, a lithium secondary battery is built into a case of a metal can or laminate sheet in a structure in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is stacked or wound, and an electrolyte solution is injected or It is constructed by impregnation.
이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형은 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막를 개재하여 권취한 구조이며, 스택형은 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 구조이다. 그 중, 젤리-롤형 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높고 구조적으로 안정하다는 장점을 가지고 있다.The electrode assembly of the anode/separator/cathode structure that constitutes the secondary battery is largely divided into jelly-roll type (wound type) and stack type (laminated type) depending on its structure. The jelly-roll type is a structure in which a long sheet coated with an active material is wound with a separator between the anode and the cathode, while the stack type is a structure in which a number of anodes and cathodes of a certain size are sequentially stacked with a separator interposed between them. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has the advantages of being easy to manufacture, having a high energy density per weight, and being structurally stable.
이와 같이 개발, 제조된 전지셀의 성능을 확인하기 위해서 전지셀의 전극전위(electrode potential)를 측정하는 과정을 거치게 된다.In order to check the performance of the battery cell developed and manufactured in this way, 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.To measure electrode potential, a three-electrode system electrode potential measurement method consisting of a reference electrode, a working electrode, and a counter electrode is mainly used.
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 create a battery circuit for measuring electrode potential to measure the potential of the electrodes that make up the battery or the electrode where electrolysis is occurring. It serves as a reference for the potential when measuring the relative value of the electrode potential.
종래의 전극전위 측정 방법의 경우, 동일한 원통형 이차전지라 하더라도, 측정자의 측정 절차나 방법 등에 의해 데이터 값이 달라질 수 있다.In the case of conventional electrode potential measurement methods, even for the same cylindrical secondary battery, data values may vary depending on the measurement procedure or method of the measurer.
또한, 전지를 제작하는 과정에서 전극의 위치 또는 젤리롤의 위치에 따라 실제 전위가 달라질 수 있으나, 종래의 전극 전위 측정방법에서는 기준전극을 젤리롤의 영역에 불규칙하게 1군데에만 위치시켜 전위를 파악하게 되므로, 양극/음극의 전자와 전류의 이동 차이에 따른 전극의 퇴화 정도를 파악하기 어렵고, 퇴화 원인을 명확하게 구별하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 전지의 음극 탭의 개수에 따른 영향성 파악이 어렵다.In addition, during the process of manufacturing a battery, the actual potential may vary depending on the position of the electrode or the jelly roll. However, in the conventional electrode potential measurement method, the reference electrode is placed irregularly at only one location in the area of the jelly roll to determine the potential. Therefore, it is difficult to determine the degree of deterioration of the electrode due to the difference in movement of electrons and currents between the anode and cathode, and it is difficult to clearly distinguish the cause of deterioration. Additionally, it is difficult to determine the influence of the number of negative electrode tabs in the battery.
위와 같이, 전극전위 측정을 위한 종래의 방법은 많은 문제점을 가지고 있으므로, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.As above, the conventional method for measuring electrode potential has many problems, so there is a very high need for technology that can solve these problems.
본 명세서에서는 적어도 3개의 기준전극과 적어도 1개의 온도 측정 장치를 함께 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법을 제공한다. In this specification, a secondary battery including at least three reference electrodes and at least one temperature measuring device and a method for manufacturing the same are provided.
본 발명의 일 실시상태는 젤리롤 형태의 전극 조립체; 상기 전극 조립체 및 전해액을 수납하는 전지케이스; 상기 전지케이스의 상부와 결합되는 캡 어셈블리; 및 적어도 3개의 기준전극과 적어도 1개의 온도 측정 장치를 포함하고, 상기 기준전극 및 상기 온도 측정 장치의 일단이 상기 전해액에 담기고, 타단이 상기 전지케이스와 상기 캡 어셈블리 사이를 통해 외부로 노출된 것인 이차전지를 제공한다.One embodiment of the present invention includes an electrode assembly in the form of a jelly roll; a battery case storing the electrode assembly and electrolyte; A cap assembly coupled to the top of the battery case; and at least three reference electrodes and at least one temperature measuring device, wherein one end of the reference electrode and the temperature measuring device is immersed in the electrolyte solution, and the other end is exposed to the outside through a gap between the battery case and the cap assembly. Provides a secondary battery.
본 발명의 일 실시상태는 젤리롤 형태의 전극 조립체 상에 적어도 3개의 기준전극을 부착하고, 상기 전극 조립체 상에 적어도 1개의 온도 측정 장치를 위치시키는 기준전극 및 온도 측정 장치 구비 단계; 상기 전극 조립체를 전지케이스에 수납하는 수납 단계; 상기 전지케이스의 상부에 캡 어셈블리를 결합하는 결합 단계; 및 상기 기준전극 및 온도 측정 장치를 사이에 두고, 상기 전지케이스와 캡 어셈블리를 클림핑 결합하는 클림핑 단계를 포함하는 것인 이차전지의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present invention includes the steps of attaching at least three reference electrodes to a jelly roll-shaped electrode assembly and providing a reference electrode and a temperature measuring device by placing at least one temperature measuring device on the electrode assembly; A storage step of storing the electrode assembly in a battery case; A coupling step of coupling the cap assembly to the top of the battery case; and a crimping step of crimping and combining the battery case and the cap assembly with the reference electrode and the temperature measuring device interposed therebetween.
본 발명에 따른 이차전지는 적어도 3개의 기준전극과 적어도 1개의 온도 측정 장치를 함께 포함함으로써 전극 설계에 따른 양/음극의 전자와 전류의 이동 차이에 따라 퇴화되는 위치, 정도 및 원인 등을 파악할 수 있는 효과가 있다. 또한, 퇴화로 인한 사이클 성능 저하 정도를 측정할 수 있고, 이로 인한 온도 변화를 통하여 온도 상승으로 인한 리스크를 파악할 수 있는 효과가 있어, 이차전지의 전체적인 성능과 안전성 측면에서의 예측 및 예방이 가능할 수 있다.The secondary battery according to the present invention includes at least three reference electrodes and at least one temperature measuring device, so that the location, extent, and cause of deterioration can be determined according to the difference in movement of electrons and currents of the positive and negative electrodes according to the electrode design. There is an effect. In addition, it is possible to measure the degree of cycle performance decline due to degradation, and the resulting temperature change has the effect of identifying risks due to temperature rise, making it possible to predict and prevent the overall performance and safety of secondary batteries. there is.
또한, 별도의 트레이를 도입하지 않고서 실제 이차전지를 활용함으로써, 추가적인 도선이나 과량의 전해액에 의해 개입되는 저항을 배제한 전극전위 값을 얻을 수 있다.Additionally, by using an actual secondary battery without introducing a separate tray, it is possible to obtain an electrode potential value that excludes resistance caused by additional conductors or excessive electrolyte.
또한, 기준전극 및 온도 측정 장치를 별도의 홀(hole)을 형성하여 외부로 노출시키는 것이 아니라 전지케이스와 캡 어셈블리 사이를 통과하도록 구성함으로써, 이차전지의 구조를 훼손하지 않고 밀봉(sealing)을 유지한 채 전극의 퇴화에 관한 측정이 가능하다. 아울러, 내압이 크게 발생하는 고온 평가를 진행할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the reference electrode and temperature measuring device are configured to pass between the battery case and the cap assembly rather than being exposed to the outside through a separate hole, thereby maintaining sealing without damaging the structure of the secondary battery. It is possible to measure the deterioration of a single electrode. In addition, there is the advantage of being able to conduct high-temperature evaluations where high internal pressure occurs.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지에 대한 단면 사시도이다.
도 2는 도 1의 “A” 부분을 확대한 단면도이다.
도 3은 도 1의 “B” 부분을 확대한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 이차전지에 포함된 기준전극, 절연테이프 및 분리 부재를 나타낸 사시도이다.
도 6은 기준전극에 포함된 금속판과 전극 탭이 구비된 전극 조립체 하부를 나타낸 도이다.
도 7은 도 5의 기준전극, 절연테이프 및 분리 부재가 전극 조립체 하부에 부착된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지의 충전 프로파일을 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지의 방전 프로파일을 도시한 것이다.1 is a cross-sectional perspective view of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of portion “A” of FIG. 1.
Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of portion “B” in Figure 1.
Figures 4 and 5 are perspective views showing the reference electrode, insulating tape, and separation member included in the secondary battery of Figure 1.
Figure 6 is a diagram showing the lower part of the electrode assembly equipped with the metal plate and electrode tab included in the reference electrode.
FIG. 7 is a perspective view showing the reference electrode, insulating tape, and separation member of FIG. 5 attached to the lower part of the electrode assembly.
8 to 11 are diagrams for explaining the process of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 shows a charging profile of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 13 shows a discharge profile of a secondary battery according to an exemplary 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 attached drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. The invention may be implemented in many 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 that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals 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, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown. In the drawing, the thickness is enlarged to clearly express various layers and areas. And in the drawings, for convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In this specification, when a part “includes” a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.In this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where a member is in contact with another member, but also the case where another member exists between the two members.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.In this specification, when a part is connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element in between.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시상태를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 실시상태는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시상태들에 한정되지는 않는다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시상태에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. However, when explaining in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the same reference numerals are used for parts that perform similar functions and actions throughout the drawings.
본 발명의 일 실시상태는 젤리롤 형태의 전극 조립체; 상기 전극 조립체 및 전해액을 수납하는 전지케이스; 상기 전지케이스의 상부와 결합되는 캡 어셈블리; 및 적어도 3개의 기준전극과 적어도 1개의 온도 측정 장치를 포함하고, 상기 기준전극 및 상기 온도 측정 장치의 일단이 상기 전해액에 담기고, 타단이 상기 전지케이스와 상기 캡 어셈블리 사이를 통해 외부로 노출된 것인 이차전지를 제공한다.One embodiment of the present invention includes an electrode assembly in the form of a jelly roll; a battery case storing the electrode assembly and electrolyte; A cap assembly coupled to the top of the battery case; and at least three reference electrodes and at least one temperature measuring device, wherein one end of the reference electrode and the temperature measuring device is immersed in the electrolyte solution, and the other end is exposed to the outside through a gap between the battery case and the cap assembly. Provides a secondary battery.
일반적으로, 종래의 전극 전위 측정방법에서는 Li 금속을 기준전극으로 사용하여 양극과 음극의 전위를 파악할 수 있다. 전지를 제작하는 과정에서 전극의 위치 또는 젤리롤의 위치에 따라 실제 전위가 달라질 수 있으나, 기존 측정방법의 경우, 기준전극을 젤리롤의 영역에 불규칙하게 1군데에만 위치시켜 전위를 파악하게 되므로, 양극/음극의 전자와 전류의 이동 차이에 따른 전극의 퇴화 정도를 파악하기 어렵고, 퇴화 원인을 명확하게 구별하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 전지의 음극 탭의 개수에 따른 영향성 파악이 어렵다.Generally, in the conventional electrode potential measurement method, the potential of the anode and cathode can be determined by using Li metal as a reference electrode. During the process of manufacturing a battery, the actual potential may vary depending on the position of the electrode or the jelly roll, but in the case of the existing measurement method, the potential is determined by placing the reference electrode irregularly in only one place in the area of the jelly roll. There is a problem in that it is difficult to determine the degree of electrode deterioration due to the difference in movement of electrons and currents between the anode and cathode, and it is difficult to clearly distinguish the cause of deterioration. Additionally, it is difficult to determine the influence of the number of negative electrode tabs in the battery.
반면, 본 발명의 경우, 이차전지 내에 적어도 3개의 기준전극과 적어도 1개의 온도 측정 장치를 도입하고, 기준전극의 위치를 세분화하여 위치시켜, 전극 위치 별로 전자 이동에 따른 양/음극의 전위를 파악할 수 있기 때문에, 전극 설계에 따라 퇴화되는 정도 및 퇴화 원인을 파악할 수 있고, 음극 탭의 개수 및 재질 등에 따른 영향을 파악할 수 있다. 또한, 온도 측정 장치를 통하여 전위를 통한 퇴화와 연관된 발열을 측정할 수 있어 장기간 사이클 진행 시의 리스크를 검토할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전지는 실제 원통형 전지를 제작하는 것이므로, 실제 구동 환경을 유사하게 모사할 수 있다.On the other hand, in the case of the present invention, at least three reference electrodes and at least one temperature measuring device are introduced into the secondary battery, and the positions of the reference electrodes are subdivided and positioned to determine the potential of the positive and negative electrodes according to electron movement for each electrode position. Therefore, it is possible to determine the extent of deterioration and the cause of deterioration depending on the electrode design, and the influence of the number and material of the cathode tabs can be determined. Additionally, heat generation associated with deterioration through dislocation can be measured through a temperature measuring device, allowing the risk of long-term cycling to be reviewed. In addition, since the battery according to the present invention is manufactured from an actual cylindrical battery, it can similarly simulate the actual operating environment.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 젤리롤 형태의 전극 조립체(120), 상기 전극 조립체(120) 및 전해액을 수납하는 전지케이스(130), 전지케이스(130)의 상부와 결합되는 캡 어셈블리(140) 및 적어도 3개의 기준전극(200, 200A, 200B, 200C) 및 적어도 1개의 온도 측정 장치(500, 500A, 500B)를 포함한다. 이러한 기준전극(200, 200A, 200B, 200C) 및 온도 측정 장치(500, 500A, 500B)는 일단(210, 510)이 전해액에 담기고, 타단(220, 520)이 전지케이스(130)와 캡 어셈블리(140) 사이를 통해 외부로 노출된다. 도 1에서 기준전극은 3개, 온도 측정 장치는 2개 도시되었으며, 추가의 온도 측정 장치가 도입될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3, the secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention includes a jelly roll-shaped
전극 조립체(120)는 다수의 양극(121) 및 음극(122) 사이에 분리막(123)을 개재하고 권취한 젤리롤 형태의 구조로, 그 중심부에 센터 핀(150)이 삽입될 수 있다. 전극 조립체(120)의 상부에 상단 절연 부재(160, Top insulator)가 위치할 수 있고, 전극 조립체(120)의 하부(124)와 전지케이스(130)의 바닥부(131) 사이에 하단 절연 부재(170, Bottom insulator)가 위치할 수 있다.The
전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 비수계 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수계 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 이러한 전해액은 전극 조립체(120)와 함께 전지케이스(130)에 수납되며 도면 상에서 구체적인 표시는 생략하였다.The electrolyte may be a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and the non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. Non-aqueous electrolytes include, but are not limited to, non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, and inorganic solid electrolytes. This electrolyte is stored in the
전지케이스(130)는 비딩부(132) 및 클림핑부(133)를 포함할 수 있다.The
비딩부(132)는 전지케이스(130) 중 일부가 전극 조립체(120)의 중심 방향을 향해 만입된 부분을 지칭하는 것으로, 캡 어셈블리(140)의 안정적인 결합 및 전극 조립체(120)의 유동 방지를 위한 것이다.The
클림핑부(133)는 비딩부(132)의 상부에 위치하여, 캡 어셈블리(140)를 감싸는 부분을 지칭하는 것으로, 캡 어셈블리(140)의 안정적인 결합을 위한 것이다. 즉, 전지케이스(130)가 캡 어셈블리(140)와 클림핑(Crimping) 결합되어 클림핑부(133)가 형성된다.The crimping
캡 어셈블리(140)는 양극 단자를 형성하는 상단 캡(141), 전극 조립체(120)에서 상부 방향으로 연장된 양극 탭(144)이 접속되는 캡 플레이트(142)를 포함할 수 있다. 양극 탭(144)은 전극 조립체(120)의 양극(121)으로부터 연장될 수 있다.The
한편, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 전지케이스(130)와 캡 어셈블리(140) 사이에 위치하는 가스켓(143)을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 전지케이스(130)의 클림핑부(133)와 캡 어셈블리(140)의 캡 플레이트(142) 사이에 위치할 수 있다.Meanwhile, the secondary battery 100 according to this embodiment may include a
가스켓(143)은 기밀유지를 위해 비딩부(132)의 상부 내면 및 클림핑부(133)에 장착되어, 캡 어셈블리(140)와 전지케이스(130) 간의 밀봉력을 증대시킨다.The
이 때, 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500)는 전지케이스(130)와 가스켓(143) 사이에 위치할 수 있다. 또한, 전지케이스(130)와 캡 어셈블리(140)는 가스켓(143)과 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500)를 사이에 두고 클림핑 결합될 수 있다. 따라서, 실제 작동하는 상태의 이차전지(100)에 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500)를 마련할 수 있고, 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500)는 전지케이스(130)와 가스켓(143) 사이에서 안정적으로 고정될 수 있다.At this time, the
본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지는 종래의 전극 전위 측정방법과 상이하게, 적어도 3개의 기준전극과 적어도 1개의 온도 측정 장치를 포함함에 따라, 기준전극의 위치를 세분화하여 각 위치별로 양극/음극의 전위를 파악할 수 있고 퇴화에 따른 온도를 측정하여 전극 설계에 따라 퇴화되는 원인을 명확히 파악할 수 있다. Unlike the conventional electrode potential measurement method, the secondary battery according to an embodiment of the present invention includes at least three reference electrodes and at least one temperature measuring device, so that the positions of the reference electrodes are subdivided and the anode/electrode is measured for each position. By measuring the potential of the cathode and measuring the temperature of degradation, the cause of degradation can be clearly identified depending on the electrode design.
한편, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 별도의 홀(hole)을 마련하여 기준전극(200)을 노출시키는 것이 아닌, 전지케이스(130)의 클림핑부(133)와 캡 어셈블리(140)의 캡 플레이트(142) 사이에 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500)를 위치시키는 것이므로, 이차전지(100)의 구조를 훼손하지 않고 밀봉(sealing)을 유지한 채 전극전위 측정이 가능하다.On the other hand, the secondary battery 100 according to this embodiment does not provide a separate hole to expose the
만일 별도의 홀을 마련한다면, 기준전극과 홀 사이의 밀봉을 위한 별도의 밀봉제(sealant)를 개재해야 한다. 이러한 경우, 밀봉제 개재를 위한 이차전지 내부에 추가적인 공간이 필요하다는 단점이 있고, 또 밀봉제의 변형에 의해 쉽게 밀봉이 해제되는 문제가 있다.If a separate hole is provided, a separate sealant must be inserted to seal between the reference electrode and the hole. In this case, there is a disadvantage that additional space is required inside the secondary battery for insertion of the sealant, and there is also a problem that the seal is easily broken due to deformation of the sealant.
이와 달리 본 실시예에 따른 이차전지(100)의 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500)는 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이에 마련되어 별도의 홀 형성이 불필요하며, 클리핑 결합으로 인해 강하게 고정 및 밀봉될 수 있다. 즉, 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500)를 마련하여도 이차전지(100)의 밀봉 해제나 구조 변형과 같은 문제가 발생하지 않는다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 내압이 크게 발생하는 고온 평가를 진행할 수 있다는 장점을 갖는다.In contrast, the
전지케이스(130)는 원통형 케이스 또는 각형 케이스일 수 있으나, 도 1에 도시된 것처럼, 원통형 케이스인 것이 바람직하다.The
한편, 기준전극(200)은 전극 조립체(120)의 하부(124)에서부터 전극 조립체(120)의 외주면(125, 도 7 참조)을 따라 연장되어 전지케이스(130)와 캡 어셈블리(140) 사이를 통과할 수 있고, 기준전극(200)의 일단(210)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(120)의 하부(124)에 위치할 수 있다. 다시 말해, 기준전극(200)의 일단(210)이 전해액에 담긴 채 전극 조립체(120)의 하부(124)와 하단 절연 부재(170) 사이에 위치할 수 있다.Meanwhile, the
또한, 기준전극(200)은, 각각의 기준전극(200)의 일단(210)에 부착되는 금속판(250)을 포함할 수 있다. 금속판(250)에 대해서는 후술하도록 한다.Additionally, the
각각의 기준전극(200)의 일단(210)을 전극 조립체(120)의 하부(124)에 까지 연장함으로써, 기준전극(200)이 전해액에 안정적으로 담길 수 있고, 보다 정확하고 일관된 전극 전위의 측정이 가능한다.By extending one
또한, 각각의 기준전극(200)의 일단(210)이 전극 조립체(120)의 외주면(125)에 위치한다면 전극 조립체(120)가 전지케이스(130)에 수납되는데 방해가 될 수 있으나, 본 실시예에서는 기준전극(200)의 일단(210)이 전극 조립체(120)의 하부(124)에 까지 연장되어 있어 이러한 문제가 발생하지 않는다.In addition, if one
또한, 각각의 기준전극(200)의 일단(210)이 전극 조립체(120)의 하부(124)에 위치하기 때문에 전극 조립체(120)의 무게에 의해 기준전극(200)의 일단(210)에 위치한 금속판(250)과 전극 조립체(120)의 양, 음극(121, 122) 사이의 간격의 편차가 줄어드는 이점이 있다.In addition, since one
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는, 전극 조립체(120)와 기준전극(200)의 일단(210) 사이에 위치하는 분리 부재(400)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 분리 부재(400)는 얇은 막의 형태일 수 있다. 나아가 분리 부재(400)는 기준전극(200)의 일단(210)에 부착되는 금속판(250)과 전극 조립체(120) 사이에 위치할 수 있다.At this time, the secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention may further include a
구체적으로 도시하지 않았으나, 양극(121), 음극(122) 및 분리막(123)이 권취된 젤리롤 형태의 전극 조립체(120)는, 그 외주면(125, 도 7 참조)을 외주 시트로 감쌀 수 있다. 따라서 전극 조립체(120)의 외주면(125)을 따라 이어진 기준전극(200)이 전극 조립체(120)의 외주면(125)와 접촉하여 단락이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.Although not specifically shown, the jelly roll-shaped
도 4 및 도 5는 이차전지(100)에 포함된 기준전극(200), 절연테이프(300) 및 분리 부재(400)를 나타낸 사시도이다.Figures 4 and 5 are perspective views showing the
도 4 및 도 5를 도 1 내지 도 3과 함께 참고하면, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 이차전지(100)는, 기준전극(200)과 전지케이스(130) 사이에 위치하는 절연테이프(300)를 더 포함할 수 있다. 이러한 절연테이프(300)는 전기적으로 절연을 띄는 테이프로써, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5 together with FIGS. 1 to 3, the secondary battery 100 according to an exemplary embodiment of the present specification includes an
구체적으로, 절연테이프(300)는, 외부로 노출된 기준전극(200)의 타단(220)을 제외하고, 기준전극(200)이 이어진 방향을 따라 함께 연장되어 기준전극(200)을 덮을 수 있다. 따라서, 절연테이프(300)는, 바닥부(131), 비딩부(132) 및 클림핑부(133)를 포함한 전지케이스(130)가 기준전극(200)가 접촉하는 것을 방지함으로써, 기준전극(200)으로부터 기인할 수 있는 단락의 위험을 사전에 차단한다. 또한, 후술하는 바와 같이 기준전극(200)의 금속와이어(230)를 절연테이프(300)로 감싸는 것으로써, 금속 와이어(230)의 끊어짐을 방지할 수 있다.Specifically, the insulating
효과적인 단락 방지를 위해, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 기준전극(200)의 타단(220)을 제외한 기준전극(200)의 모든 부분을 절연테이프(300)가 덮는 것이 바람직하다. 특히, 절연테이프(300)가 기준전극(200)의 일단(210)까지 덮도록 연장될 수 있다.To effectively prevent short circuit, as shown in FIGS. 4 and 5, it is preferable that the insulating
또한, 상기 기준전극(200)의 금속판(250) 상에 분리 부재(400)를 구비시킬 수 있다. 분리 부재(400)가, 전극 조립체(120)와 기준전극(200)의 일단(210) 사이에 위치함으로써, 전극 조립체(120)의 하부(124)과 기준전극(200) 간의 단락을 방지할 수 있다. 단락을 효과적으로 방지하기 위해 분리 부재(400)는 상기 금속판(250)을 전부 덮을 수 있으며, 예컨대 직사각형 또는 정사각형의 형태로 금속판(250)을 덮으며 부착될 수 있다. 또는 상기 분리 부재(400)는 기준전극(200) 및 기준전극(200)의 일단(210)에 부착되는 금속판(250) 모두를 덮을 수 있다.Additionally, a
분리 부재(400)는 다공성의 부직포 소재나 분리막(123)에 적용되는 소재를 포함할 수 있으며, 분리막(123)에 적용되는 소재에 특별한 제한이 있는 것은 아니고, 폴리프로필렌, 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등의 소재가 사용될 수 있다.The
기준전극(200)은, 금속 와이어(230) 및 금속 와이어(230)를 감싸는 코팅층(240)을 포함할 수 있다.The
또 다른 일 실시상태에 있어서, 도 5를 참고하면, 상기 기준전극(200)을 덮은 절연테이프(300)에 있어서, 기준전극(200)이 위치해 있는 절연테이프(300)의 임의의 부분을 기준전극(200)과 수직하는 방향으로 일부 절단하여 기준전극(200)을 감싸도록 접혀 있을 수 있다. 구체적으로, 기준전극(200)의 금속 와이어(230) 및 금속 와이어를 감싸는 코팅층(240)이 위치해 있는 절연테이프(300)의 임의의 부분을 금속 와이어(230) 및 금속 와이어를 감싸는 코팅층(240)과 수직하는 방향으로 일부 절단하여 금속 와이어(230) 및 금속 와이어를 감싸는 코팅층(240)을 감싸도록 접혀 있을 수 있다.In another embodiment, referring to FIG. 5, in the insulating
일 예에 있어서, 절연테이프(300)가 기준전극(200)을 감싸도록 접혀 있는 영역은 전극 조립체의 외주면(125) 상에 위치할 수 있다.In one example, the area where the insulating
일 예에 있어서, 절연테이프(300)가 접혀 있지 않고 기준전극(200)을 덮는 영역은 전극 조립체의 하부(124)에 위치할 수 있다.In one example, the area where the insulating
일 예에 있어서, 절연테이프(300)의 끝단으로부터 10 mm 내에 금속판(250)을 위치시킬 수 있고, 절연테이프(300)가 절단된 위치로부터 절연테이프(300)의 끝단까지의 거리는 절연테이프(300) 전체 길이를 기준으로 20% 이상일 수 있고, 구체적으로 25% 이상 또는 30% 이상일 수 있고, 50% 이하 또는 40 % 이하일 수 있으나 이에 한정되지 않고, 전지의 크기에 따라 적절히 변경할 수 있다. 상기와 같이 기준전극(200)을 절연테이프(300)로 덮음으로써, 기준전극(200)의 금속 와이어(230)의 끊어짐을 방지하고, 단락을 방지할 수 있다. In one example, the
한편, 절연테이프(300)를 이용하여 기준전극(200)을 전극 조립체(120)의 외주면(125) 및/또는 전극 조립체의 하부(124)에 부착시킬 수 있으므로, 절연테이프(300)는 단락 방지의 효과뿐만 아니라 이차전지(100) 내에서 기준전극(200)을 고정시키는 역할을 담당할 수 있다. 아울러, 절연테이프(300)가 기준전극(200)의 일단(210)까지 덮을 수 있기 때문에 기준전극(200)의 일단(210)을 비롯하여 금속판(250) 및 분리 부재(400)를 전극 조립체(120)의 하부(124)에 부착 및 고정시킬 수 있다.Meanwhile, since the
또한, 기준전극(200)을 전극 조립체(120)에 부착시킨 상태로 함께 조립할 수 있어 별도의 추가 공정 없이도 기준전극(200)이 마련된 이차전지(100)를 간편하게 제조할 수 있다.In addition, since the
한편, 기준전극(200)은, 금속 와이어(230) 및 금속 와이어(230)를 감싸는 코팅층(240)을 포함할 수 있다. 금속 와이어(230)는 전기 전도성을 갖는 금속을 포함한다면 그 소재에 대한 제한은 없으며, 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 코팅층(240)은 에나멜층(Enamel layer)을 포함할 수 있다. 이러한 코팅층(240)을 통해 금속 와이어(230)가 이차전지(100) 내의 다른 부분과 접촉하여 의도치 않은 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, the
상술한 바 대로, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(100)는 절연테이프(300) 및 코팅층(240)을 마련하여 이차전지 내에서의 의도치 않은 단락 발생을 방지하고자 하였다. 각 실시예에 따라 절연테이프(300)나 코팅층(240) 중 하나만 마련할 수 있으나 절연테이프(300) 및 코팅층(240)을 모두 구비하는 것이 바람직하다.As described above, the secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention is provided with an insulating
한편, 도 4 및 도 5에서와 같이, 기준전극(200)의 타단(220)은, 코팅층(240)의 일부 영역을 벗겨내 금속 와이어(230)를 노출시킬 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 4 and 5, the
기준전극(200)의 일단(210)도 마찬가지로, 코팅층(240)의 일부 영역을 벗겨내 금속 와이어(230)를 노출시킬 수 있고, 상술한 바와 같이 노출된 금속 와이어(230)에 금속판(250)을 부착할 수 있다. 그 후 분리 부재(400)를 금속판(250) 위에 위치시킬 수 있다.Likewise, at one
상기 금속판(250)은 기준전극 단자로써 기능하고, 기준전극(200)의 타단(220)에서 노출된 금속 와이어(230)가 외부 전선과 연결되어 3전극계 전극전위 측정이 이루어진다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 3전극계 전극전위 측정이 이루어지지 않을 때는, 노출된 금속 와이어(230)를 다른 절연테이프로 감싼 상태로 보관할 수 있다. 이러한 금속판(250)은 리튬(Li), 리튬티타네이트(Lithium Titanate, LTO), 리튬인산철(Lithium iron phosphate, LFP), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
절연테이프(300)는 상술한 바대로, 금속판(250) 및 분리 부재(400)를 전극 조립체(120)의 하부(124)에 부착 및 고정시킬 수 있다. 나아가, 도 4 및 도 5에서와 같이 절연테이프(300) 상에 기준전극(200), 금속판(250) 및 분리 부재(400)를 위치시킬 수 있어, 기준전극(200), 금속판(250) 및 분리 부재(400) 간의 연결 및 고정도 절연테이프(300)에 의해 이루어질 수 있다.As described above, the insulating
한편, 도 1을 다시 참고하면, 상단 및 하단 절연 부재(160, 170)는 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, referring again to FIG. 1, the top and bottom insulating
센터 핀(150)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재를 포함하며, 판재를 둥글게 구부린 원통형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(150)은, 전극 조립체(120)를 고정 및 지지하고, 충방전 및 작동 시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 기능할 수 있다.The center pin 150 generally contains a metal material to provide a certain strength and has a cylindrical structure in which a plate material is bent round. This center pin 150 fixes and supports the
이하, 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지에서 기준전극들의 위치를 설명한다. 도 6는 전극 조립체(120)의 하부(124)를 도시한 것으로, 제1 금속판(250A), 제2 금속판(250B) 및 제3 금속판(250C) 및 전극 탭의 위치의 일 예시를 도시하였으며, 절연테이프 및 금속 와이어 등의 도시는 생략하였다.Hereinafter, with reference to FIGS. 6 and 7, the positions of reference electrodes in a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention will be described. Figure 6 shows the
도 7은 기준전극(200) 및 절연테이프(300)가 전극 조립체(120)에 부착된 모습을 나타낸 사시도로, 도 7에서는 온도 측정 장치(500) 및 전극 탭의 도시를 생략하였다. 상기 기준전극 및 절연테이프의 위치/방향은 온도 측정 장치 및 전극 탭의 위치 등에 따라 적절히 조절할 수 있다.FIG. 7 is a perspective view showing the
본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지는 적어도 3개의 기준전극(200A, 200B, 200C)을 포함한다. 상기 기준전극들은 서로 겹치지 않게 위치할 수 있다. 상기 기준전극들은 전극 조립체(120)의 하부(124) 상에 부착된 형태일 수 있다.A secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes at least three reference electrodes (200A, 200B, 200C). The reference electrodes may be positioned so as not to overlap each other. The reference electrodes may be attached to the
일 예에 있어서, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지는 3개의 기준전극, 즉 제1 기준전극(200A), 제2 기준전극(200B) 및 제3 기준전극(200C)을 포함할 수 있다.In one example, a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention may include three reference electrodes, that is, a first reference electrode (200A), a second reference electrode (200B), and a third reference electrode (200C). .
일반적으로, 젤리롤 형태의 전극 조립체의 하단의 기준전극 위치에 따라 양극 및 음극의 전위가 다르게 측정된다. 전류는 전극 탭을 통하여 이동하게 되는데 양극 및 음극의 위치에 따라 전류가 밀집되는 구역과 전류가 낮은 구역이 발생하고, 이는 전류와 이온 사이의 역학적(kinetic) 영향으로 볼 수 있다. In general, the potentials of the anode and cathode are measured differently depending on the location of the reference electrode at the bottom of the jelly roll-shaped electrode assembly. The current moves through the electrode tab, and depending on the positions of the anode and cathode, there are areas where current is concentrated and areas where current is low. This can be seen as a kinetic effect between current and ions.
하기와 같이 적어도 3개의 기준전극을 구비함으로써 각 위치 별로 전류밀도가 상이한 영역의 전위를 세부적으로 측정할 수 있고, 이로부터 전지의 퇴화되는 영역 및 원인을 분석할 수 있다.By providing at least three reference electrodes as shown below, the potential of areas with different current densities can be measured in detail at each location, and from this, the area and cause of battery deterioration can be analyzed.
상기 제1 기준전극(200A)은 일단(210)에 부착되는 제1 금속판(250A)을 포함할 수 있고, 상기 제2 기준전극(200B)은 일단(210)에 부착되는 제2 금속판(250B)을 포함할 수 있고, 상기 제3 기준전극(200C)은 일단(210)에 부착되는 제3 금속판(250C)을 포함할 수 있다.The
이하, 도 6을 참고하여 기준전극(200)에 포함된 금속판(250)의 위치를 설명한다. Hereinafter, the position of the
상기 제1 금속판(250A), 제2 금속판(250B) 및 제3 금속판(250C)은 전극 조립체(120)의 하부(124)를 기준으로 권취 중심부를 포함하는 직선(도 6의 1점 쇄선) 상에 위치할 수 있다. 상기와 같이 금속판이 직선 상에 위치한다는 것은 상기 직선 상에 금속판의 일부 영역이 위치하는 경우를 포함한다. 즉, 완전한 중심이 직선상에 위치하는 것만을 의미하는 것은 아니고, 어느 정도의 오차 범위를 고려할 수 있다.The
상기 제1 금속판(250A)은 전극 조립체의 내주면 단부(601)와 상기 내주면 단부로부터 가장 가까운 외주면 단부(602) 사이의 영역에 위치할 수 있다.The
상기 제2 금속판(250B) 및 제3 금속판(250C)은 상기 권취 중심부를 포함하는 직선 상에서 권취 중심부를 기준으로 상기 제1 금속판(250A)이 위치한 방향과 반대 방향에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 금속판(250B) 및 제3 금속판(250C)은 상기 권취 중심부를 포함하는 직선 상에서 상기 제1 금속판(250A)이 위치한 방향과 반대 방향의 내주면 단부(601)와 외주면 단부(602) 사이의 영역에 위치할 수 있다.The
상기 제2 금속판(250B)은 상기 제3 금속판(250C)보다 상기 전극 조립체 하부(124)의 내주면 단부(601)에 가까이 위치할 수 있다.The
상기 제1 금속판(250A)과 상기 내주면 단부(601)까지의 최단 거리는 상기 제2 금속판(250B)과 상기 내주면 단부(601)까지의 최단 거리보다 가까울 수 있다.The shortest distance between the
상기 전극 조립체(120)는 양극 탭(144)을 포함하고, 상기 양극 탭(144)은 상기 권취 중심부를 포함하는 직선 상에서 상기 제1 금속판(250A)이 위치한 방향과 반대 방향의 내주면 단부(601)와 외주면 단부(602) 사이의 영역의 상부 방향에 위치할 수 있다.The
구체적으로, 상기 제1 금속판(250A) 및 제2 금속판(250B) 사이의 영역의 상부 방향에 양극 탭(144)이 위치할 수 있다. 즉, 상기 양극 탭(144)이 위치한 부분을 하부로 연장하였을 때 대응되는 하단부와 제1 금속판(250A) 및 제2 금속판(250B)은 직선 상에 위치할 수 있다.Specifically, the anode tab 144 may be positioned toward the top of the area between the
상기 전극 조립체(120)는 적어도 1개의 음극 탭(145)을 포함한다. 상기 제1 금속판(250A), 제2 금속판(250B), 제3 금속판(250C) 및 상기 음극 탭(145)은 상기 전극 조립체(120)의 하부(124)를 기준으로 권취 중심부를 포함하는 직선 상에 위치할 수 있다.The
상기 음극 탭(145)이 1개 포함되는 경우, 상기 1개의 음극 탭(145)은 상기 제3 금속판(250C)보다 외주면 단부(602)에 가깝게 위치할 수 있다.When one negative electrode tab 145 is included, the one negative electrode tab 145 may be located closer to the outer peripheral surface end 602 than the
상기 음극 탭(145)이 2개 포함되는 경우, 도 6에 도시한 바와 같이 1개의 음극 탭(145)은 상기 제3 금속판(250C)보다 외주면 단부(602)에 가깝게 위치할 수 있고, 나머지 음극 탭(145)은 상기 제1 금속판(250A)이 위치한 방향과 동일한 방향에 위치하고, 상기 제1 금속판(250A)보다 내주면 단부(601)에 가깝게 위치할 수 있다.When two cathode tabs 145 are included, as shown in FIG. 6, one cathode tab 145 may be located closer to the outer circumferential end 602 than the
상기 제1 금속판(250A), 제2 금속판(250B) 및 제3 금속판(250C) 사이의 간격은 각각 상기 전극 조립체의 반지름을 기준으로 10% 내지 30% 또는 15% 내지 25%일 수 있다.The gap between the
상기 제1 금속판(250A), 제2 금속판(250B) 및 제3 금속판(250C) 사이의 간격은 동일할 수 있다.The spacing between the
구체적으로, 젤리롤 형태의 전극 조립체는 전극 조립체의 가장자리부(outer)에 위치한 1개의 음극 탭 또는 코어부(core) 및 가장자리부(outer)에 위치한 2개의 음극 탭을 포함하고, 중간부(middle)에 위치한 1개의 양극 탭을 포함할 수 있다. 상기 음극 탭과 양극 탭의 전류 밀집 정도는 달라지게 되고, 음극 탭과 양극 탭에 가까운 영역일수록 전류 밀도가 높아 충/방전 심도가 활발히 일어나 퇴화에 영향을 미칠 수 있다.Specifically, the jelly roll-shaped electrode assembly includes one cathode tab located on the outer portion of the electrode assembly or two cathode tabs located on the core portion and the outer portion, and a middle portion. ) may include one anode tab located at The degree of current density between the cathode tab and the anode tab varies, and the closer the area to the cathode tab and the anode tab, the higher the current density, which can actively cause charge/discharge depth and affect deterioration.
따라서, 상기와 같이 음극 탭과 양극 탭의 전류 밀집 정도를 측정하기 위하여 기준전극을 상기와 같이 구비시키는 경우, 이차전지 구조 설계 상 퇴화에 취약한 부분과 그렇지 않은 부분을 용이하게 파악할 수 있는 효과를 볼 수 있다. 반면, 상기와 같은 영역에 기준전극을 배치시키지 않는 경우, 전류 밀집 정도 측정에 따른 퇴화 위치 및 정도 등의 파악이 어려운 문제점이 있다.Therefore, when the reference electrode is provided as above to measure the current density of the negative electrode tab and the positive electrode tab, it is possible to easily identify parts that are vulnerable to deterioration and parts that are not vulnerable to deterioration in the secondary battery structural design. You can. On the other hand, if the reference electrode is not placed in the above-mentioned area, there is a problem in that it is difficult to determine the location and degree of deterioration according to the current density measurement.
본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지는 적어도 1개의 온도 측정 장치(500)를 포함한다. 상기 온도 측정 장치(500)가 복수 개인 경우, 서로 겹치지 않게 위치할 수 있다.A secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes at least one temperature measuring device 500. When there are a plurality of temperature measuring devices 500, they may be positioned so as not to overlap each other.
본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지는 적어도 2개의 온도 측정 장치(500)를 포함한다. A secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes at least two temperature measuring devices 500.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 온도 측정 장치(500)의 일단은 상기 전해액에 담기고, 타단은 상기 전지케이스와 상기 캡 어셈블리 사이를 통해 외부로 노출된다. 구체적으로, 상기 온도 측정 장치(500)의 타단은 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 외부로 연장될 수 있다.In one embodiment of the present invention, one end of the temperature measuring device 500 is immersed in the electrolyte solution, and the other end is exposed to the outside through a gap between the battery case and the cap assembly. Specifically, the other end of the temperature measuring device 500 may pass between the crimping
상기 온도 측정 장치(500)는 이차 전지 상에 연결되는 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 센서는 온도 측정 장치(500)의 일단(510)에 위치할 수 있다.The temperature measuring device 500 includes a temperature sensor connected to a secondary battery, and the temperature sensor may be located at one
온도 센서는 젤리롤 형태의 전극 조립체(120)의 표면에 접촉하도록 구비될 수 있다. 온도 센서는 온도 측정 장치(500)의 일단에 장착되어, 이차 전지의 표면과 접촉함으로써 이차 전지의 온도를 센싱할 수 있다. 온도 센서는 전선 형태의 열전대(Thermocouple)로 형성될 수 있다. 온도 센서를 통해 센싱된 정보는 전선을 통해 센싱부(미도시)로 전달되고, 센싱부는 이차 전지의 온도 정보를 획득할 수 있다.The temperature sensor may be provided to contact the surface of the jelly roll-shaped
일 예에 있어서, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지는 2개의 온도 측정 장치, 즉 제1 온도 측정 장치(500, 500A) 및 제2 온도 측정 장치(500, 500B)를 포함할 수 있다.In one example, a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention may include two temperature measurement devices, that is, first
상기 제1 온도 측정 장치(500A)는 전극 조립체의 외주면(125) 상에 위치할 수 있다.The first
구체적으로, 상기 제1 온도 측정 장치(500A)의 일단은 젤리롤 형태의 전극 조립체(120)의 외주면(125) 상에 구비된다. 상기 제1 온도 측정 장치(500A)는 상기 전극 조립체의 외주면을 따라 상부로 연장되고, 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 타단이 외부로 연장될 수 있다. 상기 외주면 상에 위치한 제1 온도 측정 장치(500A)는 절연 테이프로 추가로 고정될 수 있다.Specifically, one end of the first
상기 제2 온도 측정 장치(500B)는 전극 조립체(120)의 중심부에 위치할 수 있다. 상기 제2 온도 측정 장치(500B)는 전극 조립체(120)의 내주면 상에 위치할 수 있고, 구체적으로, 센터핀(150)과 전극 조립체(120)의 내주면 사이에 위치할 수 있다.The second
구체적으로, 이차 전지의 조립 시 제2 온도 측정 장치(500B)의 일단은 젤리롤 형태의 전극 조립체(120)의 중심부에 구비된다. 제2 온도 측정 장치(500B)는 상기 전극 조립체의 중심부를 따라 상부로 연장되고, 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 타단이 외부로 연장될 수 있다.Specifically, when assembling a secondary battery, one end of the second
또 다른 일 실시상태에 있어서, 제2 온도 측정 장치(500B)는 상기 전극 조립체의 중심부를 따라 하부 및 외주면을 따라 연장되고, 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 타단이 외부로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제2 온도 측정 장치(500B)는 전극 조립체의 중심부에서 아래 방향으로 연장되고, 이어서 하부를 따라 외주면으로 연장되고, 이어서 외주면을 따라 위로 연장되어 타단이 외부로 연장될 수 있다. 상기 외주면 상에 위치한 제2 온도 측정 장치(500B)는 절연 테이프로 추가로 고정될 수 있다.In another embodiment, the second
상기와 같이 구비된 제1 온도 측정 장치(500A) 및 제2 온도 측정 장치(500B)는 전지케이스(130)와 가스켓(143) 사이에 위치하여 고정되므로, 이차 전지 내부에서 움직일 공간이 적고, 큰 이동이 없어 안정적으로 온도를 측정할 수 있다.The first
상기 온도 측정 장치를 통하여 전지의 위치에 따른 온도를 세부적으로 파악할 수 있어 발열 위치를 알아낼 수 있다.Through the temperature measuring device, the temperature according to the location of the battery can be determined in detail and the location of heat generation can be determined.
전술한 바와 같이, 기준전극을 복수 개 이용하더라도, 기준전극을 이용한 전위 측정만으로는 퇴화에 따른 온도 상승으로 인한 리스크를 파악하기 어렵다.As mentioned above, even if a plurality of reference electrodes are used, it is difficult to determine the risk due to temperature rise due to deterioration by measuring the potential using only the reference electrode.
반면, 본 발명과 같이 전지의 위치에 따른 세부적인 전위와 온도를 함께 측정함으로써 퇴화로 인한 사이클 성능 저하 정도를 측정할 수 있고, 이로 인한 온도 변화를 통하여 온도 상승으로 인한 리스크를 파악할 수 있는 효과가 있다. 또한, 전지의 부반응이 있는 경우 충/방전 시 온도의 상승을 분석할 수 있고, 해당 영역의 분리막 손상 및 내부 쇼트 가능성을 유추할 수 있으며, 장기적으로 자체 발열(self-heating) 지점까지 발열이 지속되는 추세가 관측되는 경우, 전지의 발화까지 예측할 수 있는 효과가 있다.On the other hand, by measuring the detailed potential and temperature according to the position of the battery as in the present invention, it is possible to measure the degree of cycle performance degradation due to deterioration, and the resulting temperature change has the effect of identifying risks due to temperature rise. there is. In addition, if there is a side reaction in the battery, the rise in temperature during charging/discharging can be analyzed, and the possibility of separator damage and internal short circuit in the relevant area can be inferred. In the long term, heat generation continues up to the point of self-heating. If a trend is observed, it has the effect of predicting even battery ignition.
따라서, 본 발명의 이차전지는 전극의 전위와 온도 변화를 함께 파악함으로써, 이차전지의 전체적인 성능과 안전성 측면에서의 예측 및 예방이 가능할 수 있다.Therefore, the secondary battery of the present invention can predict and prevent the overall performance and safety of the secondary battery by understanding the potential and temperature changes of the electrodes.
또한, 본 발명의 이차전지는 음극의 탭 개수와 재질에 따른 영향 또한 파악이 가능하다.In addition, the secondary battery of the present invention can also determine the influence of the number and material of the negative electrode tabs.
이하, 도 7 내지 도 11와 함께 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다. 다만, 앞서 설명한 내용과 중복되는 부분은 설명을 생략한다.Hereinafter, a method for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 11. However, descriptions of parts that overlap with what was explained previously will be omitted.
도 7 내지 도 11는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하 단계에서는 복수 개의 기준전극 중 1개의 기준전극만을 도시하였다.7 to 11 are diagrams for explaining a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention. In the following steps, only one reference electrode among the plurality of reference electrodes is shown.
도 7 내지 도 11을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조방법은, 젤리롤 형태의 전극 조립체(120) 상에 적어도 3개의 기준전극(200)을 부착하고, 상기 전극 조립체(120) 상에 적어도 1개의 온도 측정 장치(500)를 위치시키는 기준전극 및 온도 측정 장치 구비 단계(S1); 상기 전극 조립체(120)를 전지케이스(130)에 수납하는 수납 단계(S2); 상기 전지케이스(130)의 상부에 캡 어셈블리(140)를 결합하는 결합 단계(S3); 및 상기 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500)를 사이에 두고, 상기 전지케이스(130)와 캡 어셈블리(140)를 클림핑(Crimping) 결합하는 클림핑 단계(S4)를 포함한다.Referring to FIGS. 7 to 11, the method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention attaches at least three
우선, 도 7과 함께 상기 기준전극 및 온도 측정 장치 구비 단계(S1)를 설명한다. 상기 기준전극 및 온도 측정 장치 구비 단계에서 전기적으로 절연을 띄는 절연테이프(300)를 이용하여 기준전극(250)을 전극 조립체(120)에 부착시킬 수 있다. 구체적으로, 전극 조립체(120)의 하부(124)와 외주면(125)에 부착될 수 있다. 상술한 바대로 전극 조립체(120)의 하부(124)와 기준전극(200)의 일단(210) 사이에 분리 부재가 위치할 수 있다. 이때, 기준전극은 도 7과 같이 전극 조립체의 하부에서 보았을 때 제1 금속판(250A), 제2 금속판(250B), 제3 금속판(250C)이 권취 중심부를 포함하는 직선 상에 위치하도록 배치될 수 있다.First, the step (S1) of providing the reference electrode and the temperature measuring device will be described with reference to FIG. 7. In the step of providing the reference electrode and the temperature measuring device, the
상기 복수의 기준전극(200)의 와이어는 전지 조립 시 누출 방지를 위하여 방향을 다르게 위치시켜 서로 겹치지 않도록 배치될 수 있다.The wires of the plurality of
또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 기준전극 및 온도 측정 장치 구비 단계에서 상기 온도 측정 장치(500)를 상기 젤리롤 형태 전극 조립체(120)의 표면에 접촉하도록 구비시킬 수 있다. 상기 온도 측정 장치(500)는 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 외부로 연장될 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, in the step of providing the reference electrode and the temperature measuring device, the temperature measuring device 500 may be provided to contact the surface of the jelly roll-shaped
일 예에 있어서, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지는 2개의 온도 측정 장치, 즉 제1 온도 측정 장치(500, 500A) 및 제2 온도 측정 장치(500, 500B)를 포함할 수 있다.In one example, a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention may include two temperature measurement devices, that is, first
상기 제1 온도 측정 장치(500A)는 전극 조립체의 외주면(125) 상에 위치할 수 있다.The first
구체적으로, 상기 제1 온도 측정 장치(500A)의 일단은 젤리롤 형태의 전극 조립체(120)의 외주면(125) 상에 구비된다. 상기 제1 온도 측정 장치(500A)는 상기 전극 조립체의 외주면을 따라 상부로 연장되고, 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 타단이 외부로 연장될 수 있다. 상기 외주면 상에 위치한 제1 온도 측정 장치(500A)는 절연 테이프로 추가로 고정될 수 있다.Specifically, one end of the first
상기 제2 온도 측정 장치(500B)는 전극 조립체(120)의 중심부에 위치할 수 있다. 상기 제2 온도 측정 장치(500B)는 전극 조립체(120)의 내주면 상에 위치할 수 있고, 구체적으로, 센터핀(150)과 전극 조립체(120)의 내주면 사이에 위치할 수 있다.The second
구체적으로, 이차 전지의 조립 시 제2 온도 측정 장치(500B)의 일단은 젤리롤 형태의 전극 조립체(120)의 중심부에 구비된다. 제2 온도 측정 장치(500B)는 상기 전극 조립체의 중심부를 따라 상부로 연장되고, 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 타단이 외부로 연장될 수 있다.Specifically, when assembling a secondary battery, one end of the second
또 다른 일 실시상태에 있어서, 제2 온도 측정 장치(500B)는 상기 전극 조립체의 중심부를 따라 하부 및 외주면을 따라 연장되고, 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 타단이 외부로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제2 온도 측정 장치(500B)는 전극 조립체의 중심부에서 아래 방향으로 연장되고, 이어서 하부를 따라 외주면으로 연장되고, 이어서 외주면을 따라 위로 연장되어 타단이 외부로 연장될 수 있다. 상기 외주면 상에 위치한 제2 온도 측정 장치(500B)는 절연 테이프로 추가로 고정될 수 있다.In another embodiment, the second
상기와 같이 구비된 제1 온도 측정 장치(500A) 및 제2 온도 측정 장치(500B)는 전지케이스(130)와 가스켓(143) 사이에 위치하여 고정되므로, 이차 전지 내부에서 움직일 공간이 적고, 큰 이동이 없어 안정적으로 온도를 측정할 수 있다.The first
상기 온도 측정 장치(500)가 복수 개인 경우, 서로 겹치지 않게 위치할 수 있다.When there are a plurality of temperature measuring devices 500, they may be positioned so as not to overlap each other.
상기 기준전극(200)의 와이어와 온도 측정 장치(500)는 각각 서로 겹치지 않게 위치할 수 있다.The wire of the
상기 온도 측정 장치의 구비는 기준 전극의 부착 이후에 수행될 수 있고, 기준 전극의 부착 이전에 수행될 수도 있다. 상기 순서는 공정 상 기준전극과 온도 측정 장치를 겹치지 않게 하는 구비하는 선에서 적절히 변경하여 수행할 수 있다.The provision of the temperature measuring device may be performed after attachment of the reference electrode, or may be performed before attachment of the reference electrode. The above sequence can be performed by appropriately changing the process so that the reference electrode and the temperature measuring device do not overlap.
다음, 도 8과 함께 상기 수납 단계(S2)를 설명한다. 상기 수납 단계에서 전극 조립체(120)를 기준전극(200)이 부착되고, 온도 측정 장치(500)가 구비된 상태로 전지케이스(130)에 수납할 수 있다. 전지케이스(130)는 상부가 개방된 상태이며, 이러한 상부를 통해 전극 조립체(120)를 수납할 수 있다. 이때, 기준전극(200)이 전극 조립체(120)의 외주면(125) 및/또는 하부(124)에 부착되어 있으므로, 이러한 구조를 통해 기준전극(200)의 금속판(250)이 상기 수납 시 방해가 되지 않을 수 있다.Next, the storage step (S2) will be described with reference to FIG. 8. In the storage step, the
그 후, 도 9에서와 같이, 전지케이스(130) 중 전극 조립체(120) 보다 위의 영역에 대해, 전극 조립체(120)의 중심 방향을 향해 만입시켜 비딩부(132)를 형성할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 비딩부(132) 형성 이전에 전극 탭의 용접과 상단 절연 부재의 삽입이 이루어질 수 있다. 한편, 기준전극(200)의 금속 와이어가 단선되는 것을 방지하기 위해 기준전극(200)의 타단(220)을 전지케이스(130) 내부에 위치하도록 조정할 수 있고, 또 별도의 절연테이프로 기준전극(200)의 타단(220)만을 감쌀 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 9, the
다음, 도 10과 함께 상기 결합 단계(S3)를 설명한다. 상기 결합 단계에서 전지케이스(130)의 개방된 상부에 캡 어셈블리(140)를 결합시킨다. 또한 가스켓(143)를 캡 어셈블리(140)와 함께 전지케이스(130)에 결합시킬 수 있다. 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500A, 500B)는 전지케이스(130)와 가스켓(143) 사이에 위치할 수 있고, 절연테이프(300)는 전지케이스(130)와 기준전극(200) 사이에 위치할 수 있다.Next, the combining step (S3) will be described with reference to FIG. 10. In the coupling step, the
마지막으로, 도 11과 함께 상기 클림핑 단계(S4)를 설명한다. 상기 클림핑 단계에서 전지케이스(130)와 캡 어셈블리(140)는, 기준전극(200), 온도 측정 장치(500A, 500B) 및 가스켓(143)을 사이에 두고 클림핑 결합이 이루어져 클림핑부(133)가 형성될 수 있다.Finally, the crimping step (S4) will be described with reference to FIG. 11. In the crimping step, the
본 발명의 일 실시상태에 따른 기준전극(200) 및 온도 측정 장치(500A, 500B)는, 별도의 홀을 형성하지 않고서도, 전지케이스(130)와 캡 어셈블리(140) 사이, 특히 클림핑부(133)와 가스켓(143) 사이를 통과하여 외부로 연장될 수 있다. 별도의 추가 공정 없이도, 전극 조립체(120)를 전지케이스(130)에 수납하는 공정과 함께 3전극계 전극전위 측정을 위한 기준전극(200)을 간편하게 마련할 수 있다.The
또한, 클림핑부(133)와 가스켓(143)에 의해 강하게 밀봉되어 있기 때문에, 내압이 크게 발생하는 고온 평가도 무리 없이 진행할 수 있다.In addition, since it is strongly sealed by the crimping
도 12은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지의 충전 프로파일을 도시한 것이고, 도 13은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지의 방전 프로파일을 도시한 것이다.FIG. 12 shows a charging profile of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows a discharging profile of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명과 같이 기준전극(200) 및 온도 측정장치(500)를 구비함으로써, 도 12 및 도 13과 같은 이차전지의 충/방전 프로파일을 얻을 수 있고, 이로부터 이차전지 구조 설계 상 퇴화에 취약한 부분을 파악할 수 있고, 퇴화로 인한 리스크와 관련된 안전성 측면의 예측 및 예방이 가능하다.By providing the
본 명세서에서 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 specification, terms indicating directions such as front, back, left, right, up, and down are used, but these terms are only for convenience of explanation and may vary depending on the location of the target object or the location of the observer.
앞에서 설명한 본 명세서의 일 실시상태에 따른 하나 또는 그 이상의 이차전지는 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 예를 들어, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.One or more secondary batteries according to an embodiment of the present specification described above may be applied to various devices. For example, it can be applied to transportation means such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrids, but is not limited to this and can be applied to various devices that can use secondary batteries.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시상태에 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 the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. falls within the scope of rights.
100: 이차전지
120: 전극 조립체
121: 양극
122: 음극
123: 분리막
124: 전극 조립체의 하부
125: 전극 조립체의 외주면
130: 전지 케이스
131: 바닥부
132: 비딩부
133: 클림핑부
140: 캡 어셈블리
141: 상단 캡
142: 캡 플레이트
143: 가스켓
144: 양극 탭
145: 음극 탭
150: 센터 핀
160: 상단 절연 부재
170: 하단 절연 부재
200: 기준전극
200A: 제1 기준전극
200B: 제2 기준전극
200C: 제3 기준전극
210: 기준전극의 일단
220: 기준전극의 타단
230: 금속 와이어
240: 코팅층
250: 금속판
250A: 제1 금속판
250B: 제2 금속판
250C: 제3 금속판
300: 절연테이프
400: 분리부재
500A: 제1 온도 측정 장치
500B: 제2 온도 측정 장치
510: 온도 측정 장치의 일단
520: 온도 측정 장치의 타단
601: 내주면 단부
602: 외주면 단부100: Secondary battery
120: Electrode assembly
121: anode
122: cathode
123: Separator
124: Lower part of electrode assembly
125: Outer peripheral surface of electrode assembly
130: Battery case
131: bottom part
132: Bidding department
133: Clamping part
140: Cap assembly
141: top cap
142: cap plate
143: gasket
144: positive tab
145: cathode tab
150: Center pin
160: Top insulation member
170: Bottom insulation member
200: reference electrode
200A: first reference electrode
200B: second reference electrode
200C: Third reference electrode
210: One end of the reference electrode
220: Other end of reference electrode
230: metal wire
240: coating layer
250: metal plate
250A: first metal plate
250B: second metal plate
250C: Third metal plate
300: Insulating tape
400: Separating member
500A: first temperature measuring device
500B: Second temperature measuring device
510: One end of the temperature measuring device
520: Other end of temperature measuring device
601: End of inner surface
602: End of outer peripheral surface
Claims (15)
상기 전극 조립체 및 전해액을 수납하는 전지케이스;
상기 전지케이스의 상부와 결합되는 캡 어셈블리; 및
적어도 3개의 기준전극과 적어도 1개의 온도 측정 장치를 포함하고,
상기 기준전극 및 상기 온도 측정 장치의 일단이 상기 전해액에 담기고, 타단이 상기 전지케이스와 상기 캡 어셈블리 사이를 통해 외부로 노출된 것인 이차전지.Jelly roll-shaped electrode assembly;
a battery case storing the electrode assembly and electrolyte;
A cap assembly coupled to the top of the battery case; and
It includes at least three reference electrodes and at least one temperature measuring device,
A secondary battery in which one end of the reference electrode and the temperature measuring device is immersed in the electrolyte solution, and the other end is exposed to the outside through a gap between the battery case and the cap assembly.
상기 기준전극 및 상기 온도 측정 장치는 상기 전지케이스와 가스켓 사이에 위치하는 것인 이차전지.In claim 1,
A secondary battery wherein the reference electrode and the temperature measuring device are located between the battery case and the gasket.
상기 기준전극과 상기 전지케이스 사이에 위치하는 절연테이프를 더 포함하는 것인 이차전지.In claim 1,
A secondary battery further comprising an insulating tape positioned between the reference electrode and the battery case.
상기 절연테이프는 외부로 노출된 기준전극의 타단을 제외하고, 기준전극이 이어진 방향을 따라 함께 연장되어 기준전극을 덮는 것인 이차전지.In claim 3,
A secondary battery in which the insulating tape extends along the direction in which the reference electrodes are connected to cover the reference electrode, except for the other end of the reference electrode exposed to the outside.
상기 절연테이프는 상기 기준전극이 위치해 있는 절연테이프의 임의의 부분을 기준전극과 수직하는 방향으로 일부 절단하여 기준전극을 감싸도록 접혀 있는 것인 이차전지.In claim 3,
The insulating tape is a secondary battery in which a random portion of the insulating tape where the reference electrode is located is partially cut in a direction perpendicular to the reference electrode and folded to surround the reference electrode.
제1 기준전극, 제2 기준전극 및 제3 기준전극을 포함하는 것인 이차전지.In claim 1,
A secondary battery comprising a first reference electrode, a second reference electrode, and a third reference electrode.
상기 제1 기준전극은 일단에 부착되는 제1 금속판을 더 포함하고,
상기 제2 기준전극은 일단에 부착되는 제2 금속판을 더 포함하고,
상기 제3 기준전극은 일단에 부착되는 제3 금속판을 더 포함하는 것인 이차전지.In claim 6,
The first reference electrode further includes a first metal plate attached to one end,
The second reference electrode further includes a second metal plate attached to one end,
A secondary battery wherein the third reference electrode further includes a third metal plate attached to one end.
상기 제1 금속판, 제2 금속판 및 제3 금속판은 상기 전극 조립체의 하부를 기준으로 권취 중심부를 포함하는 직선 상에 위치하는 것인 이차전지.In claim 7,
A secondary battery wherein the first metal plate, the second metal plate, and the third metal plate are located on a straight line including the center of the winding with respect to the lower part of the electrode assembly.
상기 제2 금속판 및 제3 금속판은 상기 권취 중심부를 포함하는 직선 상에서 권취 중심부를 기준으로 상기 제1 금속판이 위치한 방향과 반대 방향에 위치하는 것인 이차전지.In claim 8,
The secondary battery wherein the second metal plate and the third metal plate are located in a direction opposite to the direction in which the first metal plate is located relative to the winding center on a straight line including the winding center.
상기 제2 금속판은 상기 제3 금속판보다 전극 조립체 하부의 내주면 단부에 가까이 위치하는 것인 이차전지.In claim 9,
The secondary battery wherein the second metal plate is located closer to an end of the inner peripheral surface of the lower portion of the electrode assembly than the third metal plate.
상기 제1 금속판과 전극 조립체 하부의 내주면 단부까지의 최단 거리는 상기 제2 금속판과 상기 내주면 단부까지의 최단 거리보다 가까운 것인 이차전지.In claim 9,
A secondary battery wherein the shortest distance between the first metal plate and an end of the inner peripheral surface of the lower part of the electrode assembly is shorter than the shortest distance between the second metal plate and an end of the inner peripheral surface of the lower part of the electrode assembly.
상기 제1 금속판 및 제2 금속판 사이의 영역의 상부 방향에 양극 탭이 위치하는 것인 이차전지.In claim 8,
A secondary battery in which a positive electrode tab is located in the upper direction of the area between the first metal plate and the second metal plate.
제1 온도 측정 장치 및 제2 온도 측정 장치를 포함하는 것인 이차전지.In claim 1,
A secondary battery comprising a first temperature measurement device and a second temperature measurement device.
상기 제1 온도 측정 장치는 상기 전극 조립체의 외주면 상에 위치하고,
상기 제2 온도 측정 장치는 상기 전극 조립체의 중심부에 위치하는 것인 이차전지.In claim 13,
The first temperature measuring device is located on the outer peripheral surface of the electrode assembly,
The secondary battery wherein the second temperature measuring device is located at the center of the electrode assembly.
상기 전극 조립체를 전지케이스에 수납하는 수납 단계;
상기 전지케이스의 상부에 캡 어셈블리를 결합하는 결합 단계; 및
상기 기준전극 및 온도 측정 장치를 사이에 두고, 상기 전지케이스와 캡 어셈블리를 클림핑 결합하는 클림핑 단계를 포함하는 것인 이차전지의 제조방법.
Attaching at least three reference electrodes to a jelly roll-shaped electrode assembly and placing at least one temperature measuring device on the electrode assembly; providing a reference electrode and a temperature measuring device;
A storage step of storing the electrode assembly in a battery case;
A coupling step of coupling the cap assembly to the top of the battery case; and
A method of manufacturing a secondary battery comprising a crimping step of crimping and combining the battery case and the cap assembly with the reference electrode and the temperature measuring device interposed therebetween.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220097477A KR20240019601A (en) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | Secondary battery and manufacturing method of same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220097477A KR20240019601A (en) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | Secondary battery and manufacturing method of same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240019601A true KR20240019601A (en) | 2024-02-14 |
Family
ID=89896687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220097477A KR20240019601A (en) | 2022-08-04 | 2022-08-04 | Secondary battery and manufacturing method of same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20240019601A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100075913A (en) | 2007-09-14 | 2010-07-05 | 에이일이삼 시스템즈 인코포레이티드 | Lithium rechargeable cell with reference electrode for state of health monitoring |
-
2022
- 2022-08-04 KR KR1020220097477A patent/KR20240019601A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100075913A (en) | 2007-09-14 | 2010-07-05 | 에이일이삼 시스템즈 인코포레이티드 | Lithium rechargeable cell with reference electrode for state of health monitoring |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100544119B1 (en) | Pouched-type lithium secondary battery | |
CN101271985B (en) | Rechargeable battery and its fabrication method | |
KR101923091B1 (en) | Battery | |
JP5061698B2 (en) | Power storage device | |
KR100571268B1 (en) | Current collector and lithium ion secondary battery using same | |
KR100938896B1 (en) | Battery pack | |
US10897066B2 (en) | Battery cell capable of measuring inner temperature thereof | |
KR20120060699A (en) | Secondary Battery Pack of Novel Structure | |
KR20110035474A (en) | Cap assembly, can, and secondary battery using the same | |
KR20140121205A (en) | Secondary battery and method of insulating the outer surface of the same | |
KR101806416B1 (en) | A lithium ion secondary battery comprising a reference electrode | |
KR20180137211A (en) | Secondary battery and method of measuring insulation voltage thereof | |
JP2015506074A (en) | Manufacturing method of battery cell with novel structure | |
US20220149440A1 (en) | Battery | |
CN215184180U (en) | Secondary battery | |
KR20240019601A (en) | Secondary battery and manufacturing method of same | |
KR20160147366A (en) | Battery Pack Including Electrode Lead Being Extended Along External Surface of Battery Cell | |
CN112385073A (en) | Cap assembly, battery and battery pack | |
KR20190099688A (en) | Pouch type secondary battery | |
CN112881927A (en) | Reference electrode assembly, three-electrode half cell and preparation method | |
CN215297607U (en) | Reference electrode assembly and three-electrode half cell | |
KR100551886B1 (en) | Pouch type Lithium secondary battery | |
CN108780875A (en) | Secondary cell | |
KR100516773B1 (en) | Pouch type Lithium secondary battery | |
US20230344048A1 (en) | Energy storage element and production method |