WO2016129777A1 - 이차전지 - Google Patents

이차전지 Download PDF

Info

Publication number
WO2016129777A1
WO2016129777A1 PCT/KR2015/011774 KR2015011774W WO2016129777A1 WO 2016129777 A1 WO2016129777 A1 WO 2016129777A1 KR 2015011774 W KR2015011774 W KR 2015011774W WO 2016129777 A1 WO2016129777 A1 WO 2016129777A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode assembly
secondary battery
absorbing member
assembly
electrode
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/011774
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
도진욱
김주빈
정상석
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to EP15841013.4A priority Critical patent/EP3079195B1/en
Priority to JP2016559911A priority patent/JP6326507B2/ja
Priority to CN201580002198.XA priority patent/CN106165148B/zh
Priority to US15/023,873 priority patent/US10693195B2/en
Publication of WO2016129777A1 publication Critical patent/WO2016129777A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/14—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/392—Arrangements for facilitating escape of gases with means for neutralising or absorbing electrolyte; with means for preventing leakage of electrolyte through vent holes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20—Pressure-sensitive devices
    • 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
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery capable of absorbing stress applied to the inside of the electrode assembly when the electrode assembly is expanded.
  • secondary batteries are used as energy sources of electronic devices, and in particular, they are also used as power sources such as electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which are proposed as solutions for air pollution.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • a cylindrical or rectangular secondary battery is manufactured by manufacturing a electrode assembly by winding a cathode, a separator, and a cathode in a jelly-roll shape, and storing the jelly-roll type (wound) electrode assembly in a cylindrical or rectangular case, and the case. After injecting the electrolyte solution into the top cap of the electrode terminal formed on the open upper end of the case is assembled.
  • the cylindrical or rectangular secondary battery, which has been assembled is charged and discharged and aged in order to activate the electrode assembly in a discharged state.
  • the electrode assembly expands during charging and discharging, causing stress to the outside and inside of the electrode assembly.
  • the stress applied to the outside of the electrode assembly may expand while pushing the can, but inside the electrode assembly.
  • the stress applied to the torsion torsion (twist) occurs because there is no space, the performance of the secondary battery caused by the torsion electrode assembly.
  • an object of the present invention is to absorb the stress applied to the inside of the electrode assembly when the electrode assembly is expanded (stress) to prevent deformation such as twisting of the electrode assembly, thereby secondary It is to provide a secondary battery that prevents the performance degradation of the battery.
  • the secondary battery according to the present invention is an electrode assembly; An electrolyte solution for impregnating the electrode assembly; A case assembly accommodating the electrode assembly and the electrolyte solution; And an absorbing member provided inside the electrode assembly and absorbing stress applied to the inside of the electrode assembly when the electrode assembly is expanded.
  • the absorbing member may be formed of a material that absorbs the electrolyte and is swelled. That is, the absorbing member may be a swelling tape, and the swelling tape may absorb the stress applied to the inside of the electrode assembly.
  • the absorbing member may be provided at a winding center of the electrode assembly in which the first electrode, the first separator, the second electrode, and the second separator are wound in a jelly-roll shape.
  • the electrode assembly may have an elliptical shape in cross section to form an elliptical central space at the winding center, and the absorbing member may be attached to the central space.
  • the absorbing member may have a size smaller than or equal to the size of the central space.
  • It may further include a sealing tape provided on the outer peripheral surface of the electrode assembly.
  • the sealing tape may be formed of a material that absorbs the electrolyte and is swelled.
  • the case assembly may be provided as a rectangular can assembly.
  • the swelling tape may include a base layer deformed in the longitudinal direction when contacted with the electrolyte and an adhesive layer formed on one surface of the base layer.
  • the base layer may include at least one of a urethane bond, an ester bond, an ether bond, and a cellulose ester compound.
  • the present invention has the following effects.
  • the absorbing member can be stably absorb the stress applied to the core from the outer peripheral surface of the electrode assembly by being provided in the winding center of the electrode assembly wound in a jelly-roll shape.
  • the absorbing member can be inserted more easily by forming a space in the winding of the electrode assembly.
  • the sealing tape attached to the outer circumferential surface of the electrode assembly may be formed of a material that absorbs electrolyte and is skeletal to absorb stress applied to the outside of the electrode assembly.
  • the swelling tape includes a base layer and an adhesive layer deformed in the longitudinal direction when the swelling tape is in contact with the electrolyte solution, thereby simultaneously obtaining adhesion force attached to the electrode assembly and expansion force swelled by the electrolyte solution.
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery according to the present invention.
  • Figure 2 is a side cross-sectional view showing a secondary battery according to the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of a secondary battery according to the present invention.
  • FIG. 4 to 8 are views illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to the present invention
  • FIG. 4 is a view showing a manufacturing state of an electrode assembly
  • FIG. 5 is a view showing a bonding state of an absorbing member.
  • 6 is a view showing a bonding state of the sealing tape
  • Figure 7 is a view showing a state in which the electrolyte and the electrode assembly is accommodated in the can assembly
  • Figure 8 shows the expanded state of the electrode assembly during charge and discharge of the secondary battery.
  • the secondary battery according to the present invention accommodates the electrode assembly 110, the electrolyte 120 impregnating the electrode assembly 110, the electrode assembly 110, and the electrolyte 120.
  • the absorbing member 140 is a stress applied to the inside of the electrode assembly 110 when the electrode assembly 110 is expanded. Absorbs stress to prevent twisting or deformation of the electrode assembly 110.
  • the electrode assembly 110 is manufactured by winding the first electrode 111, the separator 112, and the second electrode 113 in a jelly-roll shape.
  • the electrode assembly 110 has an elliptical shape so that the cross section is formed in an elliptical shape, thereby forming an elliptical central space 110a at the center of the winding, and having the absorbing member 140 in the central space 110a. 4)
  • the first electrode 111 is a cathode and the second electrode 113 is an anode.
  • the opposite may be true.
  • the electrolyte 120 is for impregnating the electrode assembly 110 and is accommodated in the case assembly 130 together with the electrode assembly 110.
  • the case assembly 130 is for accommodating the electrode assembly 110 and the electrolyte solution 120, and is provided as a rectangular can assembly to accommodate the elliptical electrode assembly 110.
  • case assembly 130 is coupled to the upper opening of the can 131 of the rectangular can 131 to accommodate the electrode assembly 110 and the electrolyte 120, and seals the opening of the can 131.
  • Cap assembly 132 is coupled to the upper opening of the can 131 of the rectangular can 131 to accommodate the electrode assembly 110 and the electrolyte 120, and seals the opening of the can 131.
  • the secondary battery according to the present invention accommodates the electrode assembly 110 and the electrolyte 120 in the case assembly 130, and then charges and discharges the electrode assembly 110 to activate the charging and discharging of the electrode assembly 110. As the volume expands during discharge, stress is applied to the outside and inside.
  • the stress applied to the outside of the electrode assembly 110 may expand while pushing the can 131, but the stress applied to the inside of the electrode assembly 110 does not have a space, and a twist occurs, thereby causing a secondary battery. Performance degradation occurs.
  • the secondary battery according to the present invention includes an absorbing member 140 inside the electrode assembly 110, and the absorbing member 140 includes the electrode assembly 110 when the electrode assembly 110 is expanded. By absorbing the stress (stress) applied to the inside to prevent the twist of the electrode assembly 110, thereby preventing the degradation of the secondary battery.
  • the absorbing member 140 may be formed of a material that absorbs the electrolyte 120 and is swelled.
  • the absorbing member 140 may be a swelling tape, and the swelling tape absorbs the electrolyte 120 and absorbs the stress applied to the electrode assembly 110 while being swelled.
  • the swelling tape is also referred to as swelling tape, it refers to a tape to swell up to meet the moisture in the form of non-woven fabric to prevent moisture penetration.
  • the absorbing member 140 which is a swelling tape, is formed on one surface of the base layer 141 and the base layer 141 that deform in the longitudinal direction when contacted with the electrolyte 120. And a pressure-sensitive adhesive layer 142. Accordingly, the electrolyte layer 120 is absorbed and swelled through the base layer 141, and the flat portion of the central space 110a of the electrode assembly 110 is attached through the pressure-sensitive adhesive layer 142. Is attached to.
  • the base layer 141 may include at least one of a urethane bond, an ester bond, an ether bond, and a cellulose ester compound, thereby increasing the swelling of the base layer 141.
  • the electrode assembly 110 sufficiently secures the central space 110a so that the absorbing member 140 can be swelled stably during winding, and the electrode or separator is damaged by the absorbing member 140 swelled thereto. You can prevent it.
  • a portion of the electrolyte solution contained in the case assembly 130 may be absorbed by the absorbing member 140, so that a change in the capacity of the electrolyte may occur, and after the case assembly 130 is sealed, the capacity change of the electrolyte may be replenished.
  • the absorbing member 140 is provided with a swelling tape may have a size smaller than the size of the central space (110a). That is, since the absorbing member 140 provided with the swelling tape increases the length and width while absorbing the electrolyte 120, the absorbing member 140 may be smaller than the size of the central space 110a in consideration of the increase in size.
  • the absorbing member 140 provided with a swelling tape may have the same size as the size of the central space (110a). That is, when the size of the electrode assembly 110 is small, the size of the absorbing member 140 provided with the swelling tape is also made small, and thus the swelling increase of the absorbing member 140 is not large, thus the size of the central space 110a. It can be formed as
  • the absorbing member 140 provided with the swelling tape is convenient to use because it absorbs the electrolyte 120 and is swelled, and stably absorbs the stress applied to the inside of the electrode assembly 110 to prevent the electrode assembly 110 from being swelled. It can prevent torsion.
  • the secondary battery according to the present invention may include a sealing tape 150 provided on the outer circumferential surface of the electrode assembly 110. That is, the sealing tape 150 is provided to surround the outer circumferential surface of the electrode assembly 110 to fix the outer shape of the electrode assembly 110.
  • the sealing tape 150 is provided with a material that absorbs the stress applied to the outside of the electrode assembly 110, the case assembly 130 is pushed by the electrode assembly 110 when the electrode assembly 110 is expanded The phenomenon, that is, deformation can be prevented.
  • the sealing tape 150 is provided with a material that absorbs the electrolyte 120 and is swelled. That is, the sealing tape 150 may be the same swelling tape as the absorbing member 140. Accordingly, the sealing tape 150 is accommodated in the case assembly 130 together with the electrode assembly 110, like the absorbing member 140, and is swelled while absorbing the electrolyte solution 120, thereby charging and discharging the electrode assembly 110. Absorb the stress applied to the outside of the electrode assembly 110 to prevent degradation of the secondary battery, and prevents the appearance change of the case assembly 130.
  • the electrode assembly 110 is wound in a jelly-roll shape in a state in which the first electrode 111, the separator 112, and the second electrode 113 in a sheet form are stacked. To prepare. In this case, a predetermined central space 110a is provided at the center of the winding of the electrode assembly 110.
  • the absorbing member 140 which is a swelling tape, is attached to one surface of the central space 110a of the electrode assembly 110. At this time, the absorbing member 140 is formed smaller than the size of the central space (110a) or the same size as the central space.
  • the sealing tape 150 of the swelling material is attached to the outer surface of the electrode assembly 110.
  • the electrode assembly 110 having the absorbing member 140 and the sealing tape 150 attached thereto is accommodated in the case assembly 130 together with the electrolyte 120 to complete the secondary battery.
  • the absorbing member 140 and the sealing tape 150 are swelled while absorbing the electrolyte solution 120.
  • the completed secondary battery performs charging and discharging for activation, wherein stress is applied to the inside and the outside while the electrode assembly expands during charging and discharging of the electrode assembly 110.
  • the stress applied to the outside of the electrode assembly 100 is absorbed by the sealing tape 150, and the stress applied to the inside of the electrode assembly 100 is absorbed by the absorbing member 140 to prevent the twisting of the electrode assembly 110. This prevents the performance degradation of the secondary battery.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체; 상기 전극 조립체를 함침시키는 전해액; 상기 전극조립체 및 전해액을 수용하는 케이스조립체; 상기 전극조립체의 내부에 마련되며, 상기 전극조립체의 팽창시 상기 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스(stress)를 흡수하는 흡수부재;를 포함할 수 있다.

Description

이차전지
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2015년 02월 13일자 한국특허출원 제2015-0022593호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 특히 전극조립체의 팽창시 상기 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스(stress)를 흡수할 수 있는 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있으며, 특히 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV) 및 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로도 사용되고 있다.
이러한 이차전지 중 원통형 또는 각형 이차전지는 양극, 분리막 및 음극이 젤리-롤 형상으로 권취하여 전극조립체를 제조하고, 상기 젤리-롤형(권취형) 전극조립체를 원통형 또는 각형 케이스에 수납하며, 상기 케이스 내에 전해액을 주입한 후에 상기 케이스의 개방 상단에 전극 단자가 형성된 탑 캡을 결합하여 조립하게 된다. 그리고 조립이 완료된 원통형 또는 각형 이차전지는 방전상태의 전극조립체를 활성화시키기 위해 충방전과 에이징(aging)을 진행한다.
종래기술에 따른 이차전지는 충방전시 전극조립체가 팽창하여 전극조립체의 외부와 내부로 스트레스가 발생하게 되는데, 이때 전극조립체의 외부로 가해지는 스트레스는 캔을 밀어내면서 팽창할 수 있지만, 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스는 공간이 없어 비틀림(twist)이 발생하며, 이 비틀림 전극조립체에 의해 이차전지의 성능 저하가 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전극조립체의 팽창시 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스(stress)의 흡수하여 전극조립체의 비틀림과 같은 변형을 방지하고, 이에 이차전지의 성능 저하를 방지하는 이차전지를 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체; 상기 전극 조립체를 함침시키는 전해액; 상기 전극조립체 및 전해액을 수용하는 케이스조립체; 상기 전극조립체의 내부에 마련되며, 상기 전극조립체의 팽창시 상기 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스(stress)를 흡수하는 흡수부재;를 포함할 수 있다.
상기 흡수부재는 상기 전해액을 흡수하여 스웰링되는 재질로 마련될 수 있다. 즉, 상기 흡수부재는 스웰링 테이프(swelling tape)이며, 상기 스웰링 테이프는 상기 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스를 흡수할 수 있다.
상기 흡수부재는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 젤리-롤 형상으로 권취된 전극조립체의 권취 중심에 구비될 수 있다.
상기 전극조립체는 횡단면이 타원형태로 형성되면서 상기 권취 중심에 타원형의 중앙공간을 형성하고, 상기 중앙공간에 상기 흡수부재가 부착될 수 있다.
상기 흡수부재는 상기 중앙공간의 크기 보다 작거나 또는 같은 크기를 가질 수 있다.
상기 전극조립체의 외주면에 구비되는 실링 테이프를 더 포함할 수 있다.
상기 실링 테이프는 상기 전해액을 흡수하여 스웰링되는 재질로 마련될 수 있다.
상기 케이스조립체는 각형 캔조립체로 마련될 수 있다.
상기 스웰링 테이프는 상기 전해액과 접촉하면 길이방향으로 변형하는 기재층과, 상기 기재층의 일면에 형성되는 점착층을 포함할 수 있다.
상기 기재층은 우레탄 결합, 에스테르 결합, 에테르 결합, 셀룰로오스 에스테르 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 전극조립체 내부에 흡수부재를 구비함으로써 전극조립체 충방전시 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스를 흡수할 수 있고, 전극조립체의 비틀림과 같은 변형을 방지할 수 있으며, 이에 이차전지 성능 저하를 방지할 수 있다.
둘째: 흡수부재로 전해액에 의해 팽창하는 스켈링 테이프를 사용함으로써 전극조립체 내부에 간편하게 부착하여 팽창시킬 수 있으며, 특히 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스를 안정적으로 흡수할 수 있다.
셋째: 흡수부재는 젤리-롤 형상으로 권취된 전극조립체의 권취 중심에 구비함으로써 전극조립체의 외주면에서 권심으로 가해지는 스트레스를 안정적으로 흡수할 수 있다.
넷째: 전극조립체의 권취에 공간을 형성함으로써 흡수부재를 보다 용이하게 삽입할 수 있다.
다섯째: 전극조립체의 외주면에 부착되는 실링 테이프를 전해액을 흡수하여 스켈링되는 재질로 형성함으로써 전극조립체 외부로 가해지는 스트레스를 흡수할 수 있다.
여섯째: 스웰링 테이프는 상기 전해액과 접촉하면 길이방향으로 변형하는 기재층과 점착층을 포함함으로써 전극조립체에 부착되는 부착력과, 전해액에 의해 스웰링되는 팽창력을 동시에 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 측단면도.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지를 도시한 평면도.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법을 도시한 도면으로, 도 4는 전극조립체의 제조상태를 도시한 도면이고, 도 5는 흡수부재의 결합상태를 도시한 도면이며, 도 6은 실링테이프의 결합상태를 도시한 도면이고, 도 7은 캔 조립체에 전해액과 전극조립체를 수용한 상태를 도시한 도면이며, 도 8은 이차전지의 충방전시 전극조립체의 팽창 상태를 도시한 도면임.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에 따른 이차전지는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110), 전극 조립체(110)를 함침시키는 전해액(120), 전극조립체(110) 및 전해액(120)을 수용하는 케이스조립체(130), 및 전극조립체(110) 내부에 구비되는 흡수부재(140)를 포함하며, 흡수부재(140)는 전극조립체(110)의 팽창시 전극조립체(110) 내부로 가해지는 스트레스(stress)를 흡수하여 전극조립체(110)의 비틀림 또는 변형을 방지한다.
아하, 본 발명에 따른 이차전지의 구성을 보다 상세히 설명한다.
전극조립체(110)는 도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 전극(111), 분리막(112), 및 제2 전극(113)이 젤리-롤 형상으로 권취하여 제조한다.
여기서 전극조립체(110)는 횡단면이 타원형태로 형성되도록 귀취하며, 이에 권취 중심에 타원형의 중앙공간(110a)을 형성하고, 이 중앙공간(110a)에 흡수부재(140)를 구비한다.(도 4 참조)
한편, 제1 전극(111)은 음극이고, 제2 전극(113)은 양극이다. 물론 반대일 수도 있다.
전해액(120)은 전극조립체(110)를 함침시키기 위한 것으로, 전극조립체(110)와 함께 케이스조립체(130) 내부에 수용된다.
케이스조립체(130)는 도 1을 참조하면, 전극조립체(110) 및 전해액(120)을 수용하기 위한 것으로, 특히 타원형의 전극조립체(110)를 수용하기 위해 각형 캔조립체로 마련한다.
즉, 케이스조립체(130)는 전극조립체(110) 및 전해액(120)을 수용하는 각형의 캔(131)과, 캔(131)의 개방구 상부에 결합되어 캔(131)의 개방구를 밀폐시키는 캡 조립체(132)를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체(110) 및 전해액(120)을 케이스조립체(130)에 수용한 후, 전극조립체(110)를 충방전하여 활성화시키는데, 이때 전극조립체(110)의 충방전시 부피가 팽창하면서 외부와 내부로 스트레스(stress)가 가해진다.
여기서 전극조립체(110)의 외부로 가해지는 스트레스는 캔(131)을 밀어내면서 팽창할 수 있지만, 전극조립체(110) 내부로 가해지는 스트레스는 공간이 없어 비틀림(twist)이 발생하며, 이에 이차전지의 성능저하가 발생한다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체(110)의 내부에 흡수부재(140)를 포함하며, 흡수부재(140)는 전극조립체(110)의 팽창시 전극조립체(110) 내부로 가해지는 스트레스(stress)를 흡수하여 전극조립체(110)의 비틀림을 방지하고, 이에 이차전지의 성능저하를 방지한다.
여기서 흡수부재(140)는 전해액(120)을 흡수하여 스웰링되는 재질로 마련될 수 있다. 일례로, 흡수부재(140)는 스웰링 테이프(swelling tape)일 수 있으며, 스웰링 테이프는 전해액(120)을 흡수하여 스웰링되면서 전극조립체(110) 내부로 가해지는 스트레스를 흡수한다.
한편, 스웰링 테이프는 부풀음 테이프라고도 하며, 부직포 형태로 수분을 만나면 부풀어 올라 수분침투를 방지하는 테이프를 말한다.
즉, 스웰링 테이프인 흡수부재(140)는 도 2 및 도 3을 참조하면, 전해액(120)과 접촉하면 길이방향으로 변형하는 기재층(141)과, 기재층(141)의 일면에 형성되는 점착층(142)을 포함한다, 이에, 기재층(141)을 통해 전해액(120)을 흡수하여 스웰링되고, 점착층(142)을 통해 전극조립체(110)의 중앙공간(110a) 중 평면부에 부착된다. 그리고 기재층(141)은 우레탄 결합, 에스테르 결합, 에테르 결합, 셀룰로오스 에스테르 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 기재층(141)의 스웰링을 더욱 높일 수 있다.
여기서 전극조립체(110)는 권취시 흡수부재(140)가 안정적으로 스웰링될 수 있도록 중앙공간(110a)을 충분히 확보하며, 이에 스웰링되는 흡수부재(140)에 의해 전극 또는 분리막이 훼손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 케이스조립체(130)에 수용된 전해액 중 일부가 흡수부재(140)에 흡수되면서 전해액의 용량 변화가 발생할 수 있으며,이에 케이스조립체(130) 밀폐시 전해액의 용량 변화를 확인한 후 보충할 수 있다.
한편, 스웰링 테이프로 마련된 흡수부재(140)는 중앙공간(110a)의 크기 보다 작은 크기를 가질 수 있다. 즉, 스웰링 테이프로 마련된 흡수부재(140)는 전해액(120)을 흡수하면서 길이 및 폭이 증대되기에 때문에 크기 증대를 감안하여 중앙공간(110a)의 크기 보다 작게 형성할 수 있다.
한편, 스웰링 테이프로 마련된 흡수부재(140)는 중앙공간(110a)의 크기와 같은 크기를 가질 수 있다. 즉, 전극조립체(110)의 크기가 작을 경우 스웰링 테이프로 마련된 흡수부재(140)의 크기도 작게 제작되며, 이에 흡수부재(140)의 스웰링 증대가 크지 않기 때문에 중앙공간(110a)의 크기와 같게 형성할 수 있다.
이와 같이 스웰링 테이프로 마련된 흡수부재(140)는 전해액(120)을 흡수하여 스웰링되기에 사용이 편리하고, 전극조립체(110) 내부로 가해지는 스트레스를 안정적으로 흡수하여 전극조립체(110)의 비틀림을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체(110)의 외주면에 구비되는 실링 테이프(150)를 포함할 수 있다. 즉 실링 테이프(150)는 전극조립체(110)의 외주면을 감싸는 형태로 구비되어 전극조립체(110)의 외형을 고정한다.
한편, 실링 테이프(150)는 전극조립체(110)의 외부로 가해지는 스트레스를 흡수하는 재질로 마련되며, 이에 전극조립체(110) 팽창시 전극조립체(110)에 의해 케이스조립체(130)가 밀려나가는 현상, 즉 변형을 방지할 수 있다.
일례로, 실링 테이프(150)는 전해액(120)을 흡수하여 스웰링되는 재질로 마련된다. 즉, 실링 테이프(150)는 흡수부재(140)와 동일한 스웰링 테이프일 수 있다. 이에 실링 테이프(150)는 흡수부재(140)와 같이 전극조립체(110)와 함께 케이스조립체(130)에 수용되며, 이때 전해액(120)을 흡수하면서 스웰링되고, 전극조립체(110)의 충방전시 전극조립체(110)의 외부로 가해지는 스트레스를 흡수하여 이차전지의 성능저하를 방지하고, 케이스조립체(130)의 외형 변화를 방지한다.
이하, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 시트 형태의 제1 전극(111), 분리막(112), 및 제2 전극(113)을 적층한 상태에서 젤리-롤 형상으로 권취하여 전극조립체(110)를 제조한다. 이때 전극조립체(110)의 권취시 권취 중앙에 소정의 중앙공간(110a)을 마련한다.
그런 다음, 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110)의 중앙공간(110a)의 일면에 스웰링 테이프인 흡수부재(140)를 부착한다. 이때 흡수부재(140)는 중앙공간(110a)의 크기 보다 작거나 또는 중앙공간과 같은 크기로 형성한다.
그런 다음, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(110)의 외측면에 스웰링 재질의 실링 테이프(150)를 부착한다.
그런 다음, 흡수부재(140)와 실링 테이프(150)가 부착된 전극조립체(110)를 전해액(120)과 함께 케이스조립체(130)에 수용하여 이차전지를 완성한다. 이때 흡수부재(140)와 실링 테이프(150)는 전해액(120)을 흡수하면서 스웰링된다.
이와 같은 완성된 이차전지는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 활성화를 위해 충방전을 진행하는데, 이때 전극조립체(110)의 충방전시 전극조립체가 팽창하면서 내부와 외부로 스트레스가 가해진다. 여기서 전극조립체(100)의 외부로 가해지는 스트레스는 실링 테이프(150)가 흡수하고, 전극조립체(100)의 내부로 가해지는 스트레스는 흡수부재(140)가 흡수하여 전극조립체(110)의 비틀림을 방지하며, 이에 이차전지의 성능저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 전극조립체;
    상기 전극 조립체를 함침시키는 전해액;
    상기 전극조립체 및 전해액을 수용하는 케이스조립체;
    상기 전극조립체의 내부에 마련되며, 상기 전극조립체의 팽창시 상기 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스(stress)를 흡수하는 흡수부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수부재는 상기 전해액을 흡수하여 스웰링되는 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 흡수부재는 스웰링 테이프(swelling tape)이며,
    상기 스웰링 테이프는 상기 전극조립체 내부로 가해지는 스트레스를 흡수하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수부재는 제1 전극, 분리막, 제2 전극이 젤리-롤 형상으로 권취된 전극조립체의 권취 중심에 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전극조립체는 횡단면이 타원형태로 형성되면서 상기 권취 중심에 타원형의 중앙공간을 형성하고,
    상기 중앙공간에 상기 흡수부재가 부착되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 흡수부재는 상기 중앙공간의 크기 보다 작거나 또는 같은 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 전극조립체의 외주면에 구비되는 실링 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실링 테이프는 상기 전해액을 흡수하여 스웰링되는 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 케이스조립체는 각형 캔조립체로 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 스웰링 테이프는 상기 전해액과 접촉하면 길이방향으로 변형하는 기재층과, 상기 기재층의 일면에 형성되는 점착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 기재층은 우레탄 결합, 에스테르 결합, 에테르 결합, 셀룰로오스 에스테르 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
PCT/KR2015/011774 2015-02-13 2015-11-04 이차전지 WO2016129777A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15841013.4A EP3079195B1 (en) 2015-02-13 2015-11-04 Secondary battery
JP2016559911A JP6326507B2 (ja) 2015-02-13 2015-11-04 二次電池
CN201580002198.XA CN106165148B (zh) 2015-02-13 2015-11-04 可再充电电池
US15/023,873 US10693195B2 (en) 2015-02-13 2015-11-04 Rechargeable battery

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0022593 2015-02-13
KR1020150022593A KR101851429B1 (ko) 2015-02-13 2015-02-13 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016129777A1 true WO2016129777A1 (ko) 2016-08-18

Family

ID=56615338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/011774 WO2016129777A1 (ko) 2015-02-13 2015-11-04 이차전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10693195B2 (ko)
EP (1) EP3079195B1 (ko)
JP (1) JP6326507B2 (ko)
KR (1) KR101851429B1 (ko)
CN (1) CN106165148B (ko)
WO (1) WO2016129777A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102484705B1 (ko) * 2017-09-19 2023-01-03 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR102450148B1 (ko) * 2017-12-18 2022-10-04 삼성에스디아이 주식회사 마감 테이프 및 이를 포함하는 이차 전지
EP4322288A1 (en) * 2022-04-29 2024-02-14 LG Energy Solution, Ltd. Prismatic secondary battery with heat absorber embedded therein
WO2024011438A1 (zh) * 2022-07-13 2024-01-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 支撑件、电池单体、电池、用电装置及装配方法
WO2024071934A1 (ko) * 2022-09-26 2024-04-04 주식회사 엘지에너지솔루션 젤리-롤형 전극조립체, 젤리-롤형 전극조립체 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100859637B1 (ko) * 2007-06-01 2008-09-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
KR20090088761A (ko) * 2008-02-16 2009-08-20 주식회사 엘지화학 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 이차전지
KR101198294B1 (ko) * 2010-10-04 2012-11-07 주식회사 엘지화학 실 테이프 및 이를 이용한 이차 전지
KR101239622B1 (ko) * 2011-03-31 2013-03-07 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 원통형 이차전지
KR101375888B1 (ko) * 2011-01-27 2014-03-19 주식회사 엘지화학 간극 충전용 스웰링 테이프

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3263182B2 (ja) * 1993-05-20 2002-03-04 松下電器産業株式会社 非水電解質二次電池およびその製造法
KR19990031053U (ko) 1997-12-30 1999-07-26 손욱 각형 리튬이온 이차전지
JP4063455B2 (ja) * 1999-09-20 2008-03-19 三洋電機株式会社 リチウムイオン二次電池
KR100614390B1 (ko) * 2004-09-06 2006-08-21 삼성에스디아이 주식회사 권취형 전극 조립체와 이를 구비하는 리튬 이온 이차 전지및 이의 제조 방법
CN101356685A (zh) 2006-02-21 2009-01-28 松下电器产业株式会社 方形扁平二次电池的制造方法
JP5133030B2 (ja) 2007-08-07 2013-01-30 ポリプラスチックス株式会社 樹脂の２成分混合薬液による飽和膨潤量の予測方法
KR20100092700A (ko) 2009-02-13 2010-08-23 주식회사 엘지화학 신규한 재료의 센터 핀을 포함하고 있는 원통형 이차전지
CN101601974B (zh) 2009-07-08 2011-05-11 南京工业大学 一种两亲性分子对半结晶性聚烯烃多孔膜表面的亲水改性方法
KR101192083B1 (ko) * 2009-11-18 2012-10-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP5409338B2 (ja) * 2009-12-25 2014-02-05 日立ビークルエナジー株式会社 捲回式角形電池
JP2012185925A (ja) * 2011-03-03 2012-09-27 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池
CN102219904A (zh) 2011-06-07 2011-10-19 四川宝利丰科技有限公司 一种聚苯硫醚树脂纯化的方法
CN102489268B (zh) 2011-12-20 2014-04-02 南京大学 一种胺修饰的纤维状应急吸附材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100859637B1 (ko) * 2007-06-01 2008-09-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
KR20090088761A (ko) * 2008-02-16 2009-08-20 주식회사 엘지화학 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 이차전지
KR101198294B1 (ko) * 2010-10-04 2012-11-07 주식회사 엘지화학 실 테이프 및 이를 이용한 이차 전지
KR101375888B1 (ko) * 2011-01-27 2014-03-19 주식회사 엘지화학 간극 충전용 스웰링 테이프
KR101239622B1 (ko) * 2011-03-31 2013-03-07 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 원통형 이차전지

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3079195A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6326507B2 (ja) 2018-05-16
CN106165148A (zh) 2016-11-23
EP3079195A4 (en) 2016-12-21
US10693195B2 (en) 2020-06-23
JP2017510043A (ja) 2017-04-06
KR20160100081A (ko) 2016-08-23
US20160359201A1 (en) 2016-12-08
EP3079195A1 (en) 2016-10-12
EP3079195B1 (en) 2019-02-20
CN106165148B (zh) 2019-11-08
KR101851429B1 (ko) 2018-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016129777A1 (ko) 이차전지
WO2014081193A1 (ko) 이차전지 모듈
WO2018131788A2 (ko) 파우치형 이차전지 및 파우치 필름 포밍 장치
WO2018093038A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR101619444B1 (ko) 젤리-롤형 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지
KR101491059B1 (ko) 세퍼레이터 및 그 세퍼레이터의 제조방법
CN103443985B (zh) 具有提高的安全性的圆柱形二次电池
WO2020256281A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2016027991A1 (ko) 냉각 성능이 개선된 전지셀
WO2014126338A1 (ko) 안전성이 향상된 신규한 구조의 전지셀
EP3076468B1 (en) Battery cell having improved battery safety by using inert particles
WO2017119775A1 (ko) 배터리 팩
WO2015115731A1 (ko) 전극조립체 및 그를 포함하는 전지셀
KR20120008297A (ko) 파우치형 이차 전지 및 이를 제조하는 방법
WO2014189255A1 (ko) 파우치형 이차전지 및 이의 제조 방법
WO2016114529A1 (ko) 내부 터미널의 결합 구조가 개선된 전기에너지 저장장치
WO2015102442A1 (ko) 플렉서블 전지셀
WO2014014285A1 (ko) 셀 댐퍼를 포함한 이차전지모듈
WO2013065942A1 (en) Battery cell and battery module including the same
WO2015037813A2 (ko) 파우치형 케이스, 전지셀 및 전지셀의 제조방법
WO2018186597A1 (ko) 리튬 이차전지의 제조방법
KR101285977B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지
WO2017099347A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2013005959A2 (ko) 이차전지
KR102069504B1 (ko) 탄성 부재를 포함하는 전지셀

Legal Events

Date Code Title Description
REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015841013

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15023873

Country of ref document: US

Ref document number: 2015841013

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15841013

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016559911

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE