WO2021187755A1 - 이차전지 - Google Patents

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WO2021187755A1
WO2021187755A1 PCT/KR2021/001852 KR2021001852W WO2021187755A1 WO 2021187755 A1 WO2021187755 A1 WO 2021187755A1 KR 2021001852 W KR2021001852 W KR 2021001852W WO 2021187755 A1 WO2021187755 A1 WO 2021187755A1
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secondary battery
electrolyte
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present
adsorption member
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김신중
김대규
문진영
이종하
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삼성에스디아이(주)
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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a secondary battery.
  • a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged.
  • Low-capacity secondary batteries are mainly used for portable electronic devices such as smartphones, laptops, digital cameras, and camcorders, and large-capacity secondary batteries are widely used for motor driving and power storage in hybrid and electric vehicles. have. Accordingly, the secondary battery is required to have characteristics such as high density, high output, and stability.
  • An embodiment of the present invention provides a secondary battery having excellent stability.
  • a secondary battery includes an electrode assembly, a can for accommodating the electrode assembly and an electrolyte, a can having a beading part formed on the electrode assembly, a cap assembly for sealing the can, and at least between the electrode assembly and the beading part It may include an adsorption member that is disposed in a space containing the electrolyte and reacts with the electrolyte after a specific time after contacting the electrolyte to adsorb the electrolyte.
  • the adsorption member may be made of a material containing at least an acrylic binder, OPS (Oriented Polystyrene), or PVdF (Polyvinylidene Fluoride).
  • it may further include an insulating member made of a material that does not react with the electrolyte and disposed between the electrode assembly and the adsorption member.
  • the insulating member may be formed in the form of a film.
  • the adsorption member and the insulating member may be coupled to each other.
  • the adsorption member may be formed in a shape corresponding to the beading part.
  • the adsorption member may be formed in the form of a sheet, and the edge thereof may be bent upward.
  • the adsorption member adsorbs the electrolyte, thereby preventing the beading part from being corroded and , to provide a secondary battery that can solve the low voltage expression.
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of part III in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a secondary battery according to another embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion corresponding to a portion III in FIG. 2 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a secondary battery according to another embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion corresponding to part III in FIG. 2 .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a secondary battery according to still another embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion corresponding to a portion III in FIG. 2 .
  • 'and/or' may include any one and any combination of one or more of those listed items.
  • 'connected' means not only when member A and member B are directly connected, but also when member A and member B are indirectly connected by interposing member C between member A and member B. do.
  • first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers, and/or parts are limited by these terms so that they It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer or portion discussed below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
  • Space-related terms such as 'lower', 'below', 'lower', 'upper', and 'above' may be used for easy understanding of one element or feature and another element or feature shown in the drawings. These space-related terms are for easy understanding of the present invention according to various process conditions or usage conditions of the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a figure is turned over, an element or feature described as 'lower' or 'below' becomes 'above' or 'above'. Accordingly, 'lower' is a concept encompassing 'upper' or 'below'.
  • FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a secondary battery 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is an enlarged view of part III in FIG. It is also
  • the secondary battery 100 includes an electrode assembly 110 , a can 120 , a cap assembly 130 , and an adsorption member 140 .
  • the electrode assembly 110 may include a first electrode 111 , a second electrode 112 , and a separator 113 , and may be wound in a so-called jelly roll shape.
  • the first electrode 111 has a first coating portion formed by applying and rolling a first active material to a first substrate and a first uncoated portion to which the first active material is not applied. Also, the first tab 111A may be drawn upward from the first uncoated region, and may be electrically connected to the cap assembly 130 to be described later.
  • the first electrode 111 may serve as an anode.
  • the first substrate may be made of, for example, aluminum foil, and the first active material may be made of, for example, a transition metal oxide.
  • the second electrode 112 has a second coating portion formed by applying and rolling a second active material to a second substrate and a second uncoated portion to which the second active material is not applied. Also, the second tab 112A may be drawn downwardly from the second uncoated region, and may be electrically connected to a can 120 to be described later. This second electrode 112 may serve as a cathode.
  • the second substrate may be made of, for example, copper or nickel foil, and the second active material may be made of, for example, graphite.
  • the separator 113 is interposed between the first electrode 111 and the second electrode 112 to prevent a short circuit between the first electrode 111 and the second electrode 112, but, for example, allows the movement of lithium ions. plays a role
  • the separator 113 may be made of, for example, a polyethylene or polypropylene film, a polyethylene and polypropylene composite film, or the like.
  • the can 120 accommodates the electrode assembly 110 and the electrolyte.
  • the can 120 is formed in a generally cylindrical shape, but the technical idea of the present invention is not necessarily limited to a 'cylindrical secondary battery'. However, hereinafter, for convenience, a 'cylindrical secondary battery' will be described as an example.
  • the can 120 has an initially opened upper surface. Accordingly, after the electrode assembly 110 is installed in the can 120 through the upper surface and the electrolyte is injected, a beading part 121 for preventing the electrode assembly 110 from flowing is formed, and a cap is placed on the beading part 121 . After the assembly 130 is installed, the crimping part 122 for fixing the cap assembly 130 may be formed, thereby finishing.
  • the can 120 may be made of, for example, iron with nickel plating.
  • the electrolyte is, for example, an organic solvent such as EC (Ethylene Carbonate), PC (Propylene Carbonate), DEC (Diethyl Carbonate), DMC (Dimethyl Carbonate), EMC (Ethyl Methyl Carbonate), and lithium salts such as LiPF 6 and LibF 4 .
  • organic solvent such as EC (Ethylene Carbonate), PC (Propylene Carbonate), DEC (Diethyl Carbonate), DMC (Dimethyl Carbonate), EMC (Ethyl Methyl Carbonate), and lithium salts such as LiPF 6 and LibF 4 .
  • the cap assembly 130 is for sealing the can 120 , and includes a cap-up 131 , a safety vent 132 , a cap-down 133 , and an insulator 134 .
  • the cap-up 131 convexly protrudes upward and has a terminal portion 131A for connection to an external circuit and an outlet 131B for discharging gas formed around the terminal portion 131A.
  • the safety vent 132 is disposed under the cap-up 131 .
  • the safety vent 132 has a protrusion 132A and a notch 132B convexly protruding downward and electrically connected to the first tab 111A.
  • the safety vent 132 is separated from the first tab 111A by deforming the protrusion 132A upward by the pressure when gas is generated therein due to overcharging or abnormal operation of the secondary battery 100, while being separated from the first tab 111A, By being cut along the notch 132B, the gas is discharged, and serves to prevent explosion of the secondary battery 100 .
  • the cap down 133 is disposed under the safety vent 132 .
  • the cap down 133 has a through hole 133A in which the protrusion 132A of the safety vent 132 is located and an outlet 133B for discharging the gas when gas is generated therein as mentioned above. .
  • the insulator 134 is disposed between the safety vent 132 and the cap down 133 to insulate them.
  • the electrode assembly 110 is installed in the can 120 and the electrolyte is injected, and then the beading part 121 is formed, and the cap assembly 130 is formed on the beading part 121.
  • the beading part 121 is pressed by the pressure, and an isolated void V may be generated under the beading part 121 .
  • the electrolyte is partially pushed into the corresponding void V, and may come into contact with the beading part 121 .
  • the electrode assembly 110 and the beading part 121 may be connected to each other by an electrolyte.
  • the beading portion 121 is in a state where nickel plating is somewhat weak due to the stress caused by molding, it is easily corroded and nickel ions may be deposited on the second electrode 112 . This eventually causes the problem of low voltage expression.
  • the adsorption member 140 may be disposed at least in a region including between the electrode assembly 110 and the beading part 121 .
  • the adsorption member 140 is formed in a plate shape, and is illustrated as being entirely over the electrode assembly 110 .
  • the adsorption member 140 may adsorb the electrolyte by reacting with the electrolyte after a specific time after contacting with the electrolyte.
  • the adsorption member 140 does not immediately react with the electrolyte injected when assembling the secondary battery 100 , but reacts with the electrolyte released in the void V after that to adsorb the electrolyte.
  • the adsorption member 140 adsorbs the electrolyte, thereby preventing the beading portion 121 from being corroded. can be prevented
  • the adsorption member 140 may be formed of, for example, an acrylic binder, oriented polystyrene (OPS), polyvinylidene fluoride (PVdF), a combination thereof, or the like.
  • OPS oriented polystyrene
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • the adsorption member 140 may be formed to a thickness of about 0.3 mm to 0.6 mm so as to adsorb about 0.05 g to 0.1 g of the electrolyte.
  • Table 1 shows the results of measuring the total weight of an acrylic binder film (sample) having a thickness of 40 ⁇ m in the electrolyte solution for a specific time.
  • the adsorption member 140 does not immediately react with the electrolyte injected when assembling the secondary battery 100, but reacts sufficiently with the electrolyte released in the void V after that to effectively adsorb the electrolyte. .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a secondary battery 200 according to another embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion corresponding to a portion III in FIG. 2 .
  • the secondary battery 200 according to another embodiment of the present invention has an insulating member 250 when compared with the secondary battery 100 according to the embodiment of the present invention described above with reference to FIGS. 1 to 3 . ) is different in that it contains more.
  • the insulating member 250 is made of, for example, polypropylene (PP) or other polymer that does not react with the electrolyte, and is disposed between the electrode assembly 110 and the adsorption member 240 .
  • PP polypropylene
  • the lower portion of the adsorption member 240 is protected by the insulating member 250 and does not come into contact with the electrolyte injected when assembling the secondary battery 100, it does not affect the electrolyte impregnation during assembling, and thereafter, voids
  • the electrolyte solution liberated in (V) can be adsorbed more effectively.
  • the insulating member 250 may be formed of, for example, a sheet having a thickness of about 0.2 mm.
  • the adsorption member 240 has a thickness of about 0.2 mm to 0.4 mm to adsorb about 0.05 g to 0.1 g of the electrolyte. It may be formed to a thickness.
  • the insulating member 250 may be formed of, for example, a film having a thickness of about 0.05 mm or less. According to this, since the thickness of the adsorption member 140 can be increased as much as the thickness of the insulating member 250 is decreased, there is an advantage that the electrolyte can be more effectively adsorbed.
  • the adsorption member 240 may be formed to have a thickness of about 0.3 mm to 0.6 mm in order to adsorb about 0.05 g to 0.1 g of the electrolyte.
  • the adsorption member 240 and the insulating member 250 may be coupled to each other by, for example, double-sided tape, and may be integrally installed in the can 120 during assembly.
  • the adsorption member 240 and the insulating member 250 may be separately installed in the can 120 during assembly.
  • the insulating member 250 may be first installed on the electrode assembly 110 , and the adsorption member 240 may be further installed on the insulating member 250 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a secondary battery 300 according to another embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion corresponding to a portion III in FIG. 2 .
  • the secondary battery 300 has an adsorption member ( There is a difference in that the 340 is formed in a shape corresponding to the lower portion of the beading portion 121 .
  • the edge of the adsorption member 340 is slightly convexly protruded upward, and is formed to fill the gap (V).
  • the suction member 340 may be manufactured by applying a related shape to the injection mold, or the shape may be realized by cutting the remaining area of the suction member 340 .
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a secondary battery 400 according to another embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion corresponding to a portion III in FIG. 2 .
  • the secondary battery 400 according to another embodiment of the present invention has an adsorption member 440 when compared with the secondary battery 300 according to another embodiment of the present invention described above with reference to FIG. 5 . It is the same in that it is formed in a shape corresponding to the lower part of the beading part 121, but there is a difference in the method of implementing the shape.
  • the adsorption member 440 is formed of a thin sheet, and the edge thereof is bent upward, thereby filling the void V.

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Abstract

본 발명의 실시예는 이차전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 안정성이 우수한 이차전지를 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명은 전극조립체, 상기 전극조립체와 전해액을 수용하며, 상기 전극조립체 위에 비딩부가 형성되는 캔, 상기 캔을 밀봉하기 위한 캡조립체 및 적어도 상기 전극조립체와 상기 비딩부 사이를 포함하는 공간에 배치되며, 전해액과 접촉한 후 특정한 시간 이후에 상기 전해액과 반응하여 상기 전해액을 흡착할 수 있는 흡착부재를 포함하는 이차전지를 개시한다.

Description

이차전지
본 발명의 실시예는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다. 저용량의 이차전지는 스마트폰, 노트북(Laptop), 디지털카메라, 캠코더 등과 같이 휴대할 수 있는 소형 전자기기에 주로 사용되고, 대용량의 이차전지는 하이브리드자동차, 전기자동차 등에 모터구동 및 전력저장용으로 널리 사용되고 있다. 이에 따라 이차전지는 고밀도, 고출력, 안정성 등의 특성이 요구된다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것일 뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 안정성이 우수한 이차전지를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체와 전해액을 수용하며, 상기 전극조립체 위에 비딩부가 형성되는 캔, 상기 캔을 밀봉하기 위한 캡조립체 및 적어도 상기 전극조립체와 상기 비딩부 사이를 포함하는 공간에 배치되며, 전해액과 접촉한 후 특정한 시간 이후에 상기 전해액과 반응하여 상기 전해액을 흡착할 수 있는 흡착부재를 포함할 수 있다.
또한 상기 흡착부재는 적어도 아크릴바인더, OPS(Oriented Polystyrene) 또는 PVdF(Polyvinylidene Fluoride)를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
또한 상기 전해액과 반응하지 않는 소재로 이루어져, 상기 전극조립체와 상기 흡착부재 사이에 배치되는 절연부재를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 절연부재는 필름 형태로 형성될 수 있다.
또한 상기 흡착부재와 상기 절연부재는 서로 결합되어 있을 수 있다.
또한 상기 흡착부재는 상기 비딩부에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한 상기 흡착부재는 시트 형태로 형성되되, 그 가장자리가 상방으로 절곡되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예는 이차전지 조립을 완료한 이후에 충전으로 음극이 팽창하여 전해액이 비딩부 아래에 고립된 공극으로 일부 밀려나게 되더라도 흡착부재가 그 전해액을 흡착함으로써, 비딩부가 부식되는 것을 방지하고, 저전압 발현을 해결할 수 있는 이차전지를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 3은 도 2에서 Ⅲ 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도로, 도 2에서 Ⅲ 부분에 대응되는 부분의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도로, 도 2에서 Ⅲ 부분에 대응되는 부분의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도로, 도 2에서 Ⅲ 부분에 대응되는 부분의 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 '및/또는'은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 '연결된다'라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 '포함할 수 있다' 및/또는 '포함하는'은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
'하부', '아래', '낮은', '상부', '위'와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, '하부' 또는 '아래'로 설명된 요소 또는 특징은 '상부' 또는 '위'로 된다. 따라서, '하부'는 '상부' 또는 '아래'를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)의 단면도이며, 도 3은 도 2에서 Ⅲ 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극조립체(110), 캔(120), 캡조립체(130) 및 흡착부재(140)를 포함한다.
전극조립체(110)는 제1 전극(111), 제2 전극(112) 및 세퍼레이터(113)를 포함하여, 이른바 젤리롤 형태로 권취될 수 있다.
제1 전극(111)은 제1 기재에 제1 활물질을 도포하여 압연함으로써 형성되는 제1 도포부 및 제1 활물질이 도포되지 않은 제1 무지부를 갖는다. 또한 제1 무지부로부터 제1 탭(111A)이 상방으로 인출되어, 후술할 캡조립체(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 제1 전극(111)은 양극으로서 역할을 할 수 있다. 이 경우 제1 기재는 예컨대 알루미늄 포일로 이루어지고, 제1 활물질은 예컨대 전이금속산화물로 이루어질 수 있다.
제2 전극(112)은 제2 기재에 제2 활물질을 도포하여 압연함으로써 형성되는 제2 도포부 및 제2 활물질이 도포되지 않은 제2 무지부를 갖는다. 또한 제2 무지부로부터 제2 탭(112A)이 하방으로 인출되어, 후술할 캔(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 제2 전극(112)은 음극으로서 역할을 할 수 있다. 이 경우 제2 기재는 예컨대 구리 또는 니켈 포일로 이루어지고, 제2 활물질은 예컨대 흑연으로 이루어질 수 있다.
세퍼레이터(113)는 제1 전극(111)과 제2 전극(112) 사이에 개재되어, 제1 전극(111)과 제2 전극(112) 간의 단락을 방지하되, 예컨대 리튬 이온의 이동을 허용하는 역할을 한다. 이러한 세퍼레이터(113)는 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 복합 필름 등으로 이루어질 수 있다.
캔(120)은 전극조립체(110)와 전해액을 수용한다. 도면에서는 캔(120)이 대체적으로 원통형으로 형성되는 것으로 예시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 '원통형 이차전지'로 제한되는 것은 아니다. 다만 이하에서는 편의상 '원통형 이차전지'로 예를 들어 설명한다.
캔(120)은 초기에 상면이 개구되어 있다. 이에 그 상면을 통해 캔(120) 내에 전극조립체(110)가 설치되고 전해액이 주입된 후 전극조립체(110)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(121)가 형성되며, 비딩부(121) 위에 캡조립체(130)가 설치된 후 캡조립체(130)를 고정하기 위한 크림핑부(122)가 형성됨으로써 마무리될 수 있다.
이러한 캔(120)은 예컨대 니켈 도금을 갖는 철로 이루어질 수 있다.
또한 여기서 전해액은 예컨대 EC(Ethylene Carbonate), PC(Propylene Carbonate), DEC(Diethyl Carbonate), DMC(Dimethyl Carbonate), EMC(Ethyl Methyl Carbonate) 등과 같은 유기용매 및 LiPF6, LibF4 등과 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다.
캡조립체(130)는 캔(120)을 밀봉하기 위한 것으로, 캡업(131), 안전벤트(132), 캡다운(133) 및 인슐레이터(134)를 포함한다.
캡업(131)은 상방으로 볼록하게 돌출되어 외부회로에 접속되기 위한 단자부(131A) 및 단자부(131A) 주변에 형성되어 가스를 배출하기 위한 배출구(131B)를 갖는다.
안전벤트(132)는 캡업(131) 아래에 배치된다. 또한 안전벤트(132)는 하방으로 볼록하게 돌출되어 제1 탭(111A)에 전기적으로 연결되는 돌출부(132A) 및 노치(132B)를 갖는다. 이러한 안전벤트(132)는 이차전지(100)의 과충전 또는 이상 작동으로 내부에 가스가 발생할 경우, 그 압력에 의해 돌출부(132A)가 상방을 향해 변형됨으로써 제1 탭(111A)으로부터 분리되는 한편, 노치(132B)를 따라 절개됨으로써 가스를 방출하여, 이차전지(100)의 폭발을 방지하는 역할을 한다.
캡다운(133)은 안전벤트(132) 아래에 배치된다. 또한 캡다운(133)은 안전벤트(132)의 돌출부(132A)가 위치하게 되는 관통홀(133A) 및 앞서 언급한 바와 같이 내부에 가스가 발생할 경우 그 가스를 배출하기 위한 배출구(133B)를 갖는다.
인슐레이터(134)는 안전벤트(132)와 캡다운(133) 사이에 배치되어, 이들을 절연한다.
흔히 이차전지(100)는 전술한 바와 같이 캔(120) 내에 전극조립체(110)가 설치되고 전해액이 주입된 후 비딩부(121)가 형성되며, 비딩부(121) 위에 캡조립체(130)가 설치된 후 크림핑부(122)가 형성되는 과정에서, 그 압박에 의해 비딩부(121)가 눌려, 비딩부(121) 아래에 고립된 공극(V)이 생길 수 있다.
따라서 충전으로 제2 전극(즉 음극)(112)이 팽창할 경우, 전해액이 해당 공극(V)으로 일부 밀려나게 되어, 비딩부(121)와 접촉할 수 있다. 다시 말해 전극조립체(110)와 비딩부(121)가 전해액에 의해 서로 연결될 수 있다. 이때 비딩부(121)는 성형에 의한 응력으로 니켈 도금이 다소 취약한 상태이기 때문에, 쉽게 부식되어 니켈 이온이 제2 전극(112)으로 석출될 수 있다. 이는 결국 저전압 발현이라는 문제를 야기한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 적어도 전극조립체(110)와 비딩부(121) 사이를 포함하는 영역에 흡착부재(140)가 배치될 수 있다. 도면에서는 흡착부재(140)가 판형으로 형성되어, 전극조립체(110) 위에 전체적으로 걸쳐 있는 것으로 예시되어 있다.
특히 흡착부재(140)는 전해액과 접촉한 후 특정한 시간 이후에 전해액과 반응하여 그 전해액을 흡착할 수 있다. 다시 말해 흡착부재(140)는 이차전지(100)를 조립할 때 주입되는 전해액과 즉각적으로 반응하는 것이 아니라, 그 이후에 공극(V)에 유리되는 전해액과 반응하여 그 전해액을 흡착한다.
따라서 이차전지(100) 조립을 완료한 이후에 충전으로 음극이 팽창하여 전해액이 공극(V)으로 일부 밀려나게 되더라도 흡착부재(140)가 그 전해액을 흡착함으로써, 비딩부(121)가 부식되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 흡착부재(140)는 예컨대 아크릴바인더, OPS(Oriented Polystyrene), PVdF(Polyvinylidene Fluoride), 그 조합 등으로 이루어질 수 있다.
또한 흡착부재(140)는 원통형 이차전지의 일반적인 사이즈, 유리될 전해액의 평균적인 양 등을 감안하여, 약 0.05 g 내지 0.1 g 정도의 전해액을 흡착할 수 있도록 약 0.3 ㎜ 내지 0.6 ㎜ 두께로 형성될 수 있다.
아래 표 1은 40 ㎛ 두께의 아크릴바인더 필름(샘플)을 전해액에 넣고 특정한 시간 동안 전체 무게를 측정한 결과이다.
구분 초기 1시간 2시간 3시간 6시간 1일 2일 3일 4일 5일 6일 7일
상온 #1 25 70 65 60 60 60 60 60 60 60 60 75
#2 25 55 55 55 55 60 55 55 60 55 55 55
#3 25 55 70 60 60 65 65 65 65 65 65 65
#4 25 65 65 65 65 65 60 60 65 60 60 65
#5 25 45 60 60 60 60 60 60 60 60 60 65
#6 25 60 60 60 60 70 65 65 70 65 65 65
#7 25 60 60 60 65 65 60 60 65 60 60 55
#8 25 55 55 55 55 60 60 60 60 60 60 75
#9 25 55 55 55 55 60 60 60 60 60 60 75
#10 30 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 75
#11 25 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65
#12 35 65 75 75 70 70 75 75 70 75 75 80
고온
(60℃)		 #1 25 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 80
#2 25 70 70 70 70 75 70 70 75 70 70 75
#3 25 65 65 65 65 60 60 60 60 60 60 70
#4 25 65 65 65 65 65 60 60 65 60 60 80
#5 25 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 75
#6 20 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65
#7 25 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 80
#8 30 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 80
#9 25 70 70 70 70 75 70 70 75 70 70 85
#10 30 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 75
#11 25 60 60 60 60 65 65 65 65 65 65 85
#12 35 70 75 70 75 70 75 75 70 75 75 80
(단위: ㎎) 상온과 고온에 대해 각각 12회 실험한 결과, 샘플을 전해액에 넣고 약 1시간 내지 2시간 이후에 무게가 증가하고, 그 이후에 무게가 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
이는 흡착부재(140)가 이차전지(100)를 조립할 때 주입되는 전해액과 즉각적으로 반응하지 않되, 그 이후에 공극(V)에 유리되는 전해액과 충분히 반응하여 그 전해액을 효과적으로 흡착할 수 있음을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)의 단면도로, 도 2에서 Ⅲ 부분에 대응되는 부분의 확대도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 앞서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)와 비교할 때, 절연부재(250)를 더 포함한다는 점에서 차이가 있다.
절연부재(250)는 예컨대 PP(Polypropylene) 또는 그밖에 전해액과 반응하지 않는 고분자로 이루어져, 전극조립체(110)와 흡착부재(240) 사이에 배치된다.
이에 의하면 흡착부재(240)의 하부가 절연부재(250)에 의해 보호되어, 이차전지(100)를 조립할 때 주입되는 전해액과 접촉하지 않기 때문에, 조립 시 전해액 함침에 영향을 미치지 않고, 추후에 공극(V)에 유리되는 전해액을 더 효과적으로 흡착할 수 있는 이점이 있다.
이러한 절연부재(250)는 예컨대 약 0.2 ㎜ 내외 두께의 시트로 형성될 수 있다. 이 경우 흡착부재(240)는 원통형 이차전지(200)의 일반적인 사이즈, 유리될 전해액의 평균적인 양 등을 감안하여, 약 0.05 g 내지 0.1 g 정도의 전해액을 흡착할 수 있도록 약 0.2 ㎜ 내지 0.4 ㎜ 두께로 형성될 수 있다.
또는 절연부재(250)는 예컨대 약 0.05 ㎜ 이하 두께의 필름으로 형성될 수 있다. 이에 의하면 절연부재(250)의 두께가 감소한 만큼 흡착부재(140)의 두께가 증가할 수 있기 때문에, 전해액을 더욱 효과적으로 흡착할 수 있는 이점이 있다. 이 경우 흡착부재(240)는 약 0.05 g 내지 0.1 g 정도의 전해액을 흡착하기 위해 약 0.3 ㎜ 내지 0.6 ㎜ 두께로 형성될 수 있다.
나아가 흡착부재(240)와 절연부재(250)는 예컨대 양면테이프에 의해 서로 결합되어, 조립 시 캔(120) 내에 일체로 설치될 수 있다.
또는 흡착부재(240)와 절연부재(250)는 조립 시 캔(120) 내에 별개로 설치될 수 있다. 이를테면 전극조립체(110) 위에 절연부재(250)가 먼저 설치되고, 그 절연부재(250) 위에 흡착부재(240)가 더 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)에서, 그밖에 다른 사항들은 앞서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)와 실질적으로 동일하거나 통상의 기술자라면 전술한 차이에 기반하여 당연히 변경할 것으로 예상되는 정도이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(300)의 단면도로, 도 2에서 Ⅲ 부분에 대응되는 부분의 확대도이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(300)는 앞서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)와 비교할 때, 흡착부재(340)가 비딩부(121)의 하부에 대응되는 형상으로 형성된다는 점에서 차이가 있다. 이를테면 흡착부재(340)의 가장자리가 상방으로 약간 볼록하게 돌출되어, 상기 공극(V)을 메우는 형태로 형성된다.
이를 위해 사출금형에 관련 형상을 적용하여 흡착부재(340)를 제조할 수도 있고, 흡착부재(340)의 나머지 영역을 절삭하여 그 형상을 구현할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(300)에서, 그밖에 다른 사항들은 앞서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)와 실질적으로 동일하거나 통상의 기술자라면 전술한 차이에 기반하여 당연히 변경할 것으로 예상되는 정도이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(400)의 단면도로, 도 2에서 Ⅲ 부분에 대응되는 부분의 확대도이다.
도 6을 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(400)는 앞서 도 5를 참조하여 설명한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(300)와 비교할 때, 흡착부재(440)가 비딩부(121)의 하부에 대응되는 형상으로 형성된다는 점은 동일하나, 그 형상을 구현하는 방식에 있어서 차이가 있다.
보다 구체적으로 흡착부재(440)는 얇은 시트로 형성되되, 그 가장자리가 상방으로 절곡됨으로써, 상기 공극(V)을 메우는 형태를 갖게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(400)에서, 그밖에 다른 사항들은 앞서 도 5를 참조하여 설명한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(300)와 실질적으로 동일하거나 통상의 기술자라면 위 차이에 기반하여 당연히 변경할 것으로 예상되는 정도이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차전지(100, 200, 300, 400)를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 전극조립체,
    상기 전극조립체와 전해액을 수용하며, 상기 전극조립체 위에 비딩부가 형성되는 캔,
    상기 캔을 밀봉하기 위한 캡조립체 및
    적어도 상기 전극조립체와 상기 비딩부 사이를 포함하는 공간에 배치되며, 전해액과 접촉한 후 특정한 시간 이후에 상기 전해액과 반응하여 상기 전해액을 흡착할 수 있는 흡착부재를 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡착부재는 적어도 아크릴바인더, OPS(Oriented Polystyrene) 또는 PVdF(Polyvinylidene Fluoride)를 포함하는 소재로 이루어지는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전해액과 반응하지 않는 소재로 이루어져, 상기 전극조립체와 상기 흡착부재 사이에 배치되는 절연부재를 더 포함하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연부재는 필름 형태로 형성되는 이차전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 흡착부재와 상기 절연부재는 서로 결합되어 있는 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡착부재는 상기 비딩부에 대응되는 형상으로 형성되는 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흡착부재는 시트 형태로 형성되되, 그 가장자리가 상방으로 절곡되어 있는 이차전지.
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