WO2022060125A1 - 버튼형 이차전지 - Google Patents

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secondary battery
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insulator
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김민규
이용곤
이제준
임재원
민건우
조민수
성주환
채상학
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a button-type secondary battery, which prevents the battery from being separated by the gas pressure or gas harmful to the human body from leaking out of the battery even if excessive internal pressure is generated by the gas generated inside the battery, and electrolyte is leaked to the outside of the battery
  • a button-type secondary battery that has a strong bond that prevents it from coming out can maximize the battery capacity and energy density by improving the volume ratio occupied by the electrode assembly in the battery, and can increase production efficiency by simplifying the battery manufacturing process and making it convenient is about
  • lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries having advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
  • secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet.
  • cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can
  • pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional button-type secondary battery.
  • the conventional button-shaped secondary battery 10 has an upper and a lower housing divided, and the shape of the upper cylindrical can 4 and the lower cylindrical can 3 is in the form of an interference fit. . That is, the outer diameter of the lower cylindrical can 3 was slightly larger than that of the upper portion to form an interference fit with each other. In the case of the forced fitting type, the shape of the button type secondary battery is maintained due to the friction force that is fitted. In addition, in the conventional button-shaped secondary battery, the upper can 4 and the lower can 3 were manufactured to fit the size of the internal electrode assembly 1 and fitted, so there was no extra space inside.
  • the electrode assembly 1 inside the battery was a jelly roll type electrode assembly manufactured by winding an electrode and a separator.
  • the electrode assembly 1 was disposed in a form in which the winding axis was perpendicular to the ground.
  • a central hole is formed in the center of the electrode assembly due to the winding core, which is a tool for performing winding. That is, a space that does not produce electricity was formed in the center of the electrode assembly.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and the object of the present invention is to prevent the battery from being separated by the gas pressure or gas harmful to the human body from leaking out of the battery even if excessive internal pressure is generated by the gas generated inside the battery. It has a strong bond that prevents the electrolyte from leaking out of the battery, and it can maximize the battery capacity and energy density by improving the volume ratio that the electrode assembly occupies in the battery, and makes the battery manufacturing process simple and convenient. To provide a button-type secondary battery capable of increasing efficiency.
  • the button-type secondary battery according to the present invention relates to a button-type secondary battery in which the length of the diameter is greater than the height.
  • an upper can having a second screw thread corresponding to the first screw thread formed on an inner circumferential surface thereof, and an insulator interposed between the upper can and the lower can to prevent a short circuit between the upper can and the lower can
  • the electrode assembly includes a plurality of first cans;
  • a first electrode, a separator, and a second electrode are horizontally stacked and formed, and a first electrode tab connected to the first electrode of the electrode assembly and extending is in contact with the upper can.
  • the upper can is connected to the first electrode of the electrode assembly through the first electrode tab to form a terminal connected to an external device, and includes an upper can electrode terminal part covering the upper opening of the lower can, the first electrode tab comprising: a support part connected to the plurality of first electrodes of the electrode assembly; and a contact portion extending from the support portion and contacting the upper can electrode terminal portion.
  • the first electrode may include: a first electrode holding member in which an electrode active material is applied to an electrode current collector; and a first electrode uncoated portion extending laterally from the first electrode holding portion and comprising only an electrode current collector without applying an electrode active material, wherein the support portion may be connected to the plurality of first electrode uncoated portions.
  • the plurality of first electrode uncoated areas may be bonded to each other to form a first electrode uncoated area bundle, and the support part may be connected to the first electrode uncoated area bundle.
  • the support part may be formed in a bar shape, and the contact part may be formed in a circular ring shape.
  • the thickness of the contact part having the circular ring shape may be thicker than the thickness of the support part.
  • the support part may be formed in a bar shape, and the contact part may be formed in a disk shape.
  • the insulator may be a PBT (polybutylene terephthalate) material.
  • the insulator may include an inner insulator positioned inside the lower can, an outer insulator positioned outside the lower can, and a connection insulator connecting the inner insulator and the outer insulator.
  • the upper can and the lower can are screwed by first and second threads, and the outer insulator is interposed between the first and second threads, and the outer insulator is in the protruding shape of the first and second threads. It may be pressed by the concave-convex shape and sandwiched between the first screw thread and the second screw thread.
  • the inner insulator may be positioned between the first electrode tab and the lower can to prevent contact between the first electrode tab and the lower can.
  • the separator may be a safety reinforced separator (SRS) single-sided coated separator.
  • SRS safety reinforced separator
  • the plurality of first electrodes, separators, and second electrodes may have a circular shape and are horizontally stacked, and the entire stack may be vertically joined by heat and pressure.
  • the outermost first electrode disposed at the outermost portion of the electrode assembly may be in contact with a lower surface of the first electrode tab.
  • the outermost first electrode disposed on the outermost side of the electrode assembly may be in contact with the lower surface of the contact part.
  • the outermost first electrode may be a single-sided electrode in which the electrode active material is not coated on the outer surface facing the upper can and only the inner surface is coated with the electrode active material.
  • An end of the upper can may be bent in a central axis direction of the lower can.
  • the outer insulator may extend downward along the outer wall of the lower can, and the end of the outer insulator may be longer than the end of the upper can and extend downward.
  • the button-type secondary battery according to the present invention relates to a button-type secondary battery in which the length of the diameter is greater than the height.
  • an upper can having a second screw thread corresponding to the first screw thread formed on an inner circumferential surface thereof, and an insulator interposed between the upper can and the lower can to prevent a short circuit between the upper can and the lower can
  • the electrode assembly includes a plurality of first cans;
  • a first electrode, a separator, and a second electrode are horizontally stacked and formed, and a first electrode tab connected to the first electrode of the electrode assembly and extending is in contact with the upper can.
  • the gas pressure prevents the battery from being separated or gases harmful to the human body from leaking out of the battery, and has a strong bond that prevents the electrolyte from leaking out of the battery,
  • the battery capacity and energy density can be maximized, and the production efficiency can be increased by simplifying the battery manufacturing process and making it convenient.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional button-type secondary battery.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a button-type secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view separately illustrating only the electrode assembly and the first electrode tab in the button-type secondary battery according to Example 1 of the present invention shown in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a plan view separately showing only the first electrode and the second electrode in the button-type secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a button-type secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a button-type secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 3 is a perspective view separately illustrating only the electrode assembly and the first electrode tab in the button-type secondary battery according to Example 1 of the present invention shown in FIG. 2 .
  • 4 is a plan view separately showing only the first electrode and the second electrode in the button-type secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • the button-type secondary battery 100 according to Embodiment 1 of the present invention may be a battery having a cylindrical shape, and the diameter of the cylindrical battery may be larger than the height of the battery.
  • the button-type secondary battery 100 according to Embodiment 1 of the present invention may include an electrode assembly 150 , a lower can 110 , and an upper can 130 .
  • the electrode assembly 150 includes an electrode 151 . 152) and the separator may be alternately disposed.
  • the electrode assembly 150 may be formed by horizontally stacking a plurality of first electrodes 151 , a separator 153 , and a second electrode 152 .
  • the electrode assembly 150 may be inserted into the lower can (110).
  • the lower can 110 may have an open top in a cylindrical shape.
  • the electrode assembly 150 may be in the form of a stack in which disk-shaped electrodes 151. 152 and a separator 153 are stacked (refer to FIGS. 3 and 4).
  • the first electrode 151 and the second electrode 152 of the electrode assembly 150 may be horizontally disposed on the ground.
  • the lower can 110 may have a first screw thread 111 formed on an outer peripheral surface thereof.
  • the upper can 130 may have a shape that covers the upper opening of the lower can 110 .
  • a second screw thread 132 corresponding to the first screw thread 111 may be formed on the inner circumferential surface of the upper can 130 .
  • the first screw thread 111 and the second screw thread 132 may have a relationship in which the upper can 130 and the lower can 110 are screwed to each other when they are coupled. That is, when the upper can 130 is covered and coupled to the lower can 110 , the upper can 130 may be rotated with respect to the lower can 110 so as to be screwed together, rather than being coupled as it is by pressing.
  • the insulator 170 may include an inner insulator 171 , a connection insulator 172 , and an outer insulator 173 .
  • the inner insulator 171 may be an insulator portion positioned inside the lower can 110 .
  • the outer insulator 173 may be a portion of the insulator positioned outside the lower can 110 .
  • the connection insulator 172 may be an insulator connecting the inner insulator 171 and the outer insulator 173 .
  • the insulator 170 may be interposed over the upper end of the lower can 110 . That is, the connection insulator 172 may be positioned to cover the upper end of the lower can 110 , and the inner insulator 171 may be positioned to contact the inner periphery of the upper end of the lower can. In addition, the outer insulator 173 may be positioned so as to be in contact with the outer periphery of the upper end of the lower can 110 . In addition, the outer insulator 173 may be formed to be longer than the inner insulator 171 .
  • the upper can 130 and the lower can 110 are screwed together by a first screw thread 111 and a second screw thread 132
  • the outer insulator 173 is a first screw thread 111 .
  • the outer insulator 173 is pressed by the protrusion shape of the first screw thread 111 and the second screw thread 132 to have a concave-convex shape with the first screw thread 111 and It may be sandwiched between the second screw threads 132 .
  • the end 131 of the upper can may have the same height as the end 173a of the outer insulator (see FIG. 2 ), or the end 173a of the outer insulator has a lower height than the end 131 of the upper can.
  • the fact that the end 173a of the outer insulator has a lower height than the end 131 of the upper can means that the end 173a of the outer insulator is closer to the bottom surface of the lower can 110 than the end 131 of the upper can. It may mean that it is located in
  • the process of combining the upper can 130 and the lower can 110 is as follows. First, the lower can 110 in which the electrode assembly 150 is inserted may be placed, and the insulator 170 may be coupled to the lower can 110 in a manner that covers the upper end of the lower can 110 .
  • the connection insulator 172 is positioned to cover the upper end of the lower can 110 , the inner insulator 171 is in contact with the inner periphery of the upper end of the lower can, and the outer insulator 173 is in contact with the outer periphery of the upper end of the lower can 110 .
  • the insulator 170 may be coupled to the lower can 110 . And it can be coupled by rotating the upper can 130 thereon.
  • the inner circumferential surface of the upper can 130 may be screwed by turning while contacting the outer circumferential surface of the outer insulator 173 .
  • the outer insulator 173 is pressed by the protruding shape of the first screw thread 111 and the second screw thread 132 to be uneven. can have a form.
  • FIG. 2 it is shown that the outer thread has a concave-convex shape.
  • the upper can 130 is not easily separated from the lower can 110 , and a strong coupling may be possible. Accordingly, even if excessive internal pressure is generated by the gas generated inside the battery, the battery is not separated by the gas pressure or gas harmful to the human body is prevented from leaking out of the battery, and the electrolyte can be prevented from leaking out of the battery.
  • the insulator 170 may be made of a PBT (polybutylene terephthalate) material.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • mechanical properties are good, and in particular, due to high rigidity, a battery with excellent airtightness and durability can be realized.
  • the button-type secondary battery 100 may include a first electrode tab 154 extending from the first electrode 151 of the electrode assembly 150 .
  • the first electrode tab 154 may extend from the first electrode 151 of the electrode assembly 150 to be in contact with the upper can 130 .
  • the first electrode 151 may be a positive electrode
  • the first electrode tab 154 may be a positive electrode tab.
  • the first electrode tab 154 may extend from the positive electrode of the electrode assembly 150 to be in contact with the upper can 130 .
  • the upper can 130 may include an upper can electrode terminal part 133 .
  • the upper can electrode terminal part 133 may be a part that is connected through the first electrode 151 and the first electrode tab 154 of the electrode assembly 150 to form a terminal (particularly a positive electrode terminal) connected to an external device.
  • the upper can electrode terminal part 133 may be a portion covering the upper opening of the lower can 110 .
  • the first electrode tab 154 may include a contact portion 154a in contact with the upper can electrode terminal portion 133 .
  • the first electrode tab 154 may include a support portion 154b and a contact portion 154a.
  • the support portion 154b may be a portion connected to the plurality of first electrodes 151 of the electrode assembly.
  • the support part 154b may be connected to the positive electrode. Connection may mean that the support part 154b is adhered to the first electrode (anode) or that the support part 154b and the first electrode (anode) are integrally formed.
  • the support 154b may be connected to the first electrode 151 of the electrode assembly 150.
  • the support 154b and the lower can 110 are There may be a risk of a short-circuit accident.
  • the inner insulator 171 may be positioned between the first electrode tab 154 and the lower can 110 to prevent the first electrode tab 154 from contacting the lower can 110 .
  • FIG. 3 it can be seen that the support part 154b and the upper end of the lower can 110 do not meet each other because the inner insulator 171 is interposed therebetween.
  • the contact portion 154a connected to the support portion 154b may extend from the support portion 154b and contact the upper can electrode terminal portion 133 .
  • the upper surface of the contact portion 154a may be in contact with the lower surface of the upper can 130 .
  • the entire upper surface of the contact portion 154a may be in contact with the lower surface of the upper can 130 . Through this contact, current may flow between the first electrode tab 154 and the upper can 130 .
  • FIG. 3 shows only the electrode assembly 150 and the first electrode tab 154 in the button-type secondary battery 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the support part 154b may be formed in a bar shape. What is desired here may mean various rod shapes. That is, it may be in the shape of a thin rod in the form of a cylinder, and in addition to that, it may be in the shape of a rod in the form of a quadrangular pole, or in the shape of a rod in the form of a triangular prism.
  • the contact portion 154a may be formed in a circular ring shape.
  • the circular ring shape may mean the overall shape of the contact part 154a.
  • the meaning that the contact portion 154a is in contact with the upper can 130 means that the contact portion 154a and the upper can 130 are not adhered to each other. It could just mean being touched. That is, when the upper can 130 rotates, the upper can 130 and the contact portion 154a only move relative to each other while in contact with each other, and the rotation of the upper can 130 does not act to rotate the contact portion 154a. It may mean not
  • a battery is manufactured by bonding the first electrode tab 154 to the upper can electrode terminal part 133 through welding. That is, the first electrode tab 154 was adhered to the upper can 130 .
  • the upper can 130 is rotated to screw the upper can 130 and the lower can 110 together, the first electrode tab 154 is twisted and breaks.
  • the button-type secondary battery 100 according to the first embodiment of the present invention, such a problem does not occur.
  • the first electrode tab 154 since the first electrode tab 154 only contacts the upper can 130 , even if the upper can 130 is rotated, the first electrode tab 154 may not rotate in place.
  • the thickness of the contact portion 154a may be expressed as the difference between the inner diameter and the outer diameter of the circular ring.
  • the thickness of the contact portion 154a may be greater than that of the support portion 154b.
  • the outer peripheral diameter of the contact portion 154a formed in a circular ring shape and the outer peripheral diameter of the electrode assembly 150 may have a corresponding size. In this case, since it means that the diameter of the contact portion 154a becomes as large as possible, a battery having the lowest resistance can be manufactured with the same thickness.
  • the shape of the contact portion 154a may be implemented in another form.
  • the support portion 154b may be formed in a bar shape
  • the contact portion 154a may be formed in a disk shape. If it is formed in the shape of a disk, it can make surface contact with the upper can, increasing the contact area and making the resistance smaller.
  • the electrode assembly 150 may include a first electrode 151 , a separator 153 , and a second electrode 152 .
  • a plurality of first electrodes 151 , a separator 153 , and a second electrode 152 may be horizontally stacked.
  • the first electrode 151 extends laterally from the first electrode holding part 151a in which the electrode active material is applied to the electrode current collector, and the first electrode holding part 151a, and is an electrode.
  • the first electrode uncoated region 151b made of only an electrode current collector without being coated with an active material may be included.
  • the first electrode holding part 151a may be in the form of a thin disk having a circular shape in a plan view.
  • the first electrode uncoated region 151b may have a rectangular shape and extend to the side of the first electrode holding part 151a.
  • the first electrode uncoated region 151b may be an electrode current collector extending therefrom.
  • the second electrode 152 extends laterally from the second electrode holding part 152a in which the electrode active material is applied to the electrode current collector, and the second electrode holding part 152a, and the electrode active material is not applied thereto.
  • a second electrode uncoated region 152b made of only an electrode current collector may be included.
  • the second electrode holding part 152a may be in the form of a thin disk having a circular shape in a plan view.
  • the second electrode uncoated region 152b may have a rectangular shape and extend to the side of the second electrode holding part 152a.
  • the second electrode uncoated region 152b may be an electrode current collector extending therefrom.
  • the support portion 154b of the first electrode tab 154 may be connected to the plurality of first electrode uncoated portions 151b.
  • the plurality of first electrode uncoated regions 151b may be bonded to each other to form a first electrode uncoated region bundle 151c, where the support portion 154b is the first electrode uncoated region. It may be in the form of being connected to the bundle 151c.
  • the button-type secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention is manufactured in such a shape, it is possible to maximize the battery capacity and energy density by improving the volume ratio occupied by the electrode assembly 150 in the battery.
  • the electrode assembly 150 inside the battery was a jelly roll type electrode assembly 150 manufactured by winding an electrode and a separator. A central hall was formed. Accordingly, a space that does not produce electricity is formed in the center of the electrode assembly 150 .
  • the present invention can maximize the battery capacity and energy density because such a wasted space such as a central hall can be eliminated.
  • the separator 153 may be a safety reinforced separator (SRS) single-sided coated separator.
  • SRS separator may mean that the surface of the separator 153 is thinly coated with a ceramic material.
  • a thinner separator 153 may be used, and thus more electrodes may be stacked, thereby securing more increased battery capacity.
  • the plurality of first electrodes 151 , the separator 153 , and the second electrode 152 have a circular shape and are horizontally stacked, and the entire stack is It may be joined up and down by heat and pressure. That is, the laminate may exist in the form of one unit by adhesion. In this case, since the first electrode 151 and the second electrode 152 do not move relative to each other, a short circuit can be prevented, and an effect that the electrode assembly 150 can be stably maintained can be obtained.
  • another electrode tab of the electrode assembly 150 is the second electrode tab 156 , and the second electrode tab 156 is to be connected to the second electrode 152 .
  • the second electrode 152 also includes a second electrode holding portion 152a and a second electrode uncoated region 152b, and the second electrode tab 156 may be connected to the plurality of second electrode uncoated regions 152b. .
  • the method of connecting the second electrode tab 156 to the lower can 110 may be by welding. Since the second electrode tab 156 connected to the lower can 110 is not rotated by screw coupling, it may not be a problem even if it is connected to the lower can 110 by welding. That is, unlike when the first electrode tab 154 is connected to the upper can 130 by a contact method, the second electrode tab 156 may be connected to the upper can 130 by a bonding method.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a button-type secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • Embodiment 2 of the present invention the difference from Embodiment 1 is that the end 231 of the upper can is formed differently and the outermost first electrode 251-1 is in contact with the upper can 130 . there may be
  • the end 231 of the upper can may be bent in the central axis direction of the lower can 110 .
  • the coupling force between the upper can 130 and the lower can 110 can be significantly improved.
  • the upper can 130 that is not bent is first rotated to be screwed to the lower can 110, and after the screwing is completed, the upper can 130 is rotated. It may be a method of bending the end 231 of the can in the central axis direction of the lower can 110 .
  • the end 273a of the outer insulator is longer than the end 231 of the upper can and extends downward. That is, the outer insulator 273 may extend downward along the outer wall of the lower can 110 , but the end 273a of the outer insulator may be longer than the end 231 of the upper can and extend downward. Through this, the short-circuit prevention effect of the upper can 130 and the lower can 110 can be enhanced.
  • the end 273a of the outer insulator may extend long enough to cover the lower edge of the lower can so as to touch the bottom of the lower can.
  • the end 273a of the outer insulator extends longer in this way, the short-circuit prevention effect of the upper can 130 and the lower can 110 may be further increased.
  • the surface that contacts the outer insulator 273 from the end 231 of the upper can may be a flat surface. Accordingly, it is possible to prevent the end 231 of the upper can from damaging the outer insulator 273 . If the end 231 of the upper can is not flat and has a protruding shape, the end 231 of the upper can is pressed and bent, and in the process of touching the outer insulator 273, the contacting surface of the outer insulator 273 may be cut or drilled. can However, in the present invention, since the tip 231 of the upper can is flat, this problem can be prevented from occurring.
  • the outermost first electrode 251-1 disposed on the outermost side of the electrode assembly 150 is a first electrode tab. (254) may be in contact with the lower surface. That is, the upper surface of the outermost first electrode 251-1 may be in contact with the lower surface of the first electrode tab 254 . In particular, the upper surface of the outermost first electrode 251-1 may be in contact with the lower surface of the contact portion 254a of the first electrode tab 254 .
  • the outermost first electrode 251-1 and the contact portion 254a have the same polarity, contact with each other may not be a problem.
  • first electrode uncoated area bundle 251c in which the first electrode uncoated areas are gathered may also be formed to contact the first electrode tab 254 .
  • first electrode uncoated region bundle 251c may be formed to be in contact with the lower surface of the contact portion 254a. This structure can also further improve the energy density.
  • the outermost first electrode 251-1 is not coated with an electrode active material on the outer side facing the upper can, and only the inner side is coated with an electrode active material. It may be a single-sided electrode with
  • the upper surface of the outermost first electrode 251-1 does not have a second electrode corresponding to each other, it becomes a portion that does not react even if an electrode active material is present. Accordingly, if the non-reactive electrode active material is removed, that is, if the outermost first electrode 251-1 is configured as a single-sided electrode, the energy density may be further improved. This is because it is possible to prevent wastage of space in the non-responsive part. In addition, since waste of the electrode active material can be prevented, production cost can be reduced. In addition, when the electrode current collector and the upper can directly contact, the effect of reducing the resistance can be obtained.
  • connection insulator 172 connection insulator

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Abstract

본 발명은 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전지 내부에서 발생하는 가스에 의해 과도한 내부 압력이 발생하더라도 가스 압력에 의하여 전지가 분리 되거나 인체에 유해한 가스가 전지 밖으로 누출되지 않도록 하고, 전해액이 전지 외부로 새어 나오지 않도록 하는 강한 결합을 가지며, 전극조립체가 전지 내에서 차지하는 부피 비율을 향상시켜 전지 용량 및 에너지 밀도를 극대화 시킬 수 있으며, 전지 제조 과정을 단순하고 편리하게 하여 생산 효율을 증대시킬 수 있는 버튼형 이차전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 버튼형 이차전지는 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체, 전극조립체가 삽입되고, 외주면에 제1 나사산이 형성되어 있는 하부 캔, 하부 캔의 상단 개구를 덮고, 내주면에 제1 나사산에 대응되는 제2 나사산이 형성되어 있는 상부 캔, 및 상부 캔과 하부 캔 사이에 개재되어 상부 캔과 하부 캔의 쇼트를 방지하는 절연체를 포함하고, 전극조립체는 복수개의 제1 전극, 분리막, 제2 전극이 수평으로 적층되어 형성되고, 전극조립체의 제1 전극에 연결되어 연장되는 제1 전극 탭이 상부 캔에 접촉하고 있다.

Description

버튼형 이차전지
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 09월 17일자 한국특허출원 제10-2020-0119622호 및 2021년 08월 18일자 한국특허출원 제10-2021-0109101호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전지 내부에서 발생하는 가스에 의해 과도한 내부 압력이 발생하더라도 가스 압력에 의하여 전지가 분리 되거나 인체에 유해한 가스가 전지 밖으로 누출되지 않도록 하고, 전해액이 전지 외부로 새어 나오지 않도록 하는 강한 결합을 가지며, 전극조립체가 전지 내에서 차지하는 부피 비율을 향상시켜 전지 용량 및 에너지 밀도를 극대화 시킬 수 있으며, 전지 제조 과정을 단순하고 편리하게 하여 생산 효율을 증대시킬 수 있는 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다. 그리고 최근에는 웨어러블 기기가 점점 소형화 되어가는 추세에 맞추어서 버튼형 이차전지 등의 소형 전지 개발의 중요성이 부각되고 있다.
도 1은 종래의 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 버튼 모양의 이차전지(10)는 상부, 하부 하우징이 나뉘어 있는 형태로, 그 모양이 상부 원통형 캔(4)과 하부 원통형의 캔(3)이 억지 끼움의 형태 였다. 즉, 하부 원통형 캔(3)의 외경이 상부보다 약간 커서 서로 억지 끼워 맞춤의 형태가 되는 것이었다. 억지로 끼워 맞추는 형태의 경우 그 끼워진 마찰력으로 인해 버튼형 이차전지의 형태가 유지되는 원리이다. 그리고 종래 버튼 모양의 이차전지는 상부 캔(4)과 하부 캔(3)이 내부 전극조립체(1)의 사이즈에 맞게 제작되어 끼움 결합을 하였기에 내부에 따로 여유 공간이 없었다.
그러나 이러한 형태는 내부 가스 발생 등으로 내부 압력이 커지면 마찰력 말고는 고정하고 있는 힘이 없기 때문에, 상부 캔(4)과 하부 캔(3)의 분리가 될 가능성이 컸다. 내부 압력이 차오르는 경우는 부반응에 의해 차오를 수도 있지만, 일반 사이클 진행 시에도 차오를 수 있는데, 내부 압력이 과도하게 차오르면 상부 캔과 하부 캔이 분리되어 전지로서의 역할을 할 수 없었다. 그렇기 때문에 강한 결합으로 결합되어 상부 캔과 하부 캔이 분리되지 않을 수 있는 제품의 연구가 필요한 실정이었다.
또한, 도 1을 참조하면 종래에는 전지 내부의 전극조립체(1)가 전극과 분리막을 권취하여 제조하는 젤리롤형 전극조립체 이었다. 이러한 전극조립체(1)는 권취 축이 지면에 수직한 형태로 배치되었다. 그런데 이와 같이 전지가 형성될 경우, 권취를 수행하는 도구인 권심으로 인해서 전극 조립체의 중앙에 중앙홀이 형성되었다. 즉, 전극조립체 중앙에 전기를 생산하지 않는 공간이 형성되었다. 이는 크기가 작고 제한적이며 웨어러블 디바이스 시장에서 많이 사용되는 버튼형 전지에 있어서는 그 만큼 비효율적인 요소가 될 수 있었다. 이에 향상된 용량 확보를 위한 연구가 필요한 실정이었다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전지 내부에서 발생하는 가스에 의해 과도한 내부 압력이 발생하더라도 가스 압력에 의하여 전지가 분리 되거나 인체에 유해한 가스가 전지 밖으로 누출되지 않도록 하고, 전해액이 전지 외부로 새어 나오지 않도록 하는 강한 결합을 가지며, 전극조립체가 전지 내에서 차지하는 부피 비율을 향상시켜 전지 용량 및 에너지 밀도를 극대화 시킬 수 있으며, 전지 제조 과정을 단순하고 편리하게 하여 생산 효율을 증대시킬 수 있는 버튼형 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체, 전극조립체가 삽입되고, 외주면에 제1 나사산이 형성되어 있는 하부 캔, 하부 캔의 상단 개구를 덮고, 내주면에 제1 나사산에 대응되는 제2 나사산이 형성되어 있는 상부 캔, 및 상부 캔과 하부 캔 사이에 개재되어 상부 캔과 하부 캔의 쇼트를 방지하는 절연체를 포함하고, 전극조립체는 복수개의 제1 전극, 분리막, 제2 전극이 수평으로 적층되어 형성되고, 전극조립체의 제1 전극에 연결되어 연장되는 제1 전극 탭이 상부 캔에 접촉하고 있다.
상부 캔은, 전극조립체의 제1 전극과 제1 전극 탭을 통해 연결되어 외부 기기와 연결되는 단자를 형성하고, 하부 캔의 상단 개구를 덮는 상부 캔 전극 단자부를 포함하고, 제1 전극 탭은, 전극조립체의 복수 개의 제1 전극에 연결되는 지지부; 및 지지부에서 연장하고 상부 캔 전극 단자부에 접촉하는 접촉부를 포함할 수 있다.
제1 전극은, 전극 집전체에 전극 활물질이 도포되어 있는 제1 전극 유지무; 및 제1 전극 유지부에서 측방으로 연장되며, 전극 활물질이 도포되어 있지 않고 전극 집전체만으로 이루어지는 제1 전극 무지부를 포함하고, 지지부는 복수개의 제1 전극 무지부에 연결될 수 있다.
복수개의 제1 전극 무지부는 서로 접합되어 제1 전극 무지부 뭉치를 형성하고, 지지부는 제1 전극 무지부 뭉치에 연결될 수 있다.
지지부는 바(bar) 형상으로 형성되고, 접촉부는 원형 고리 형태로 형성될 수 있다.
원형 고리 형태를 가지는 접촉부의 두께는 지지부의 두께보다 더 두꺼울 수 있다.
지지부는 바(bar) 형상으로 형성되고, 접촉부는 원판 형태로 형성될 수 있다.
원형 고리 형태로 형성되어 있는 접촉부의 외주 지름과 전극 조립체의 외주 지름은 서로대응하는 크기를 가질 수 있다.
절연체는 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 재질일 수 있다.
절연체는, 하부 캔의 내측에 위치하는 내측 절연체, 하부 캔의 외측에 위치하는 외측 절연체, 및 내측 절연체와 외측 절연체를 연결하는 연결 절연체를 포함할 수 있다.
상부 캔과 하부 캔은 제1 나사산과 제2 나사산에 의하여 나사 결합되어 있고, 외측 절연체는 제1 나사산과 제2 나사산 사이에 개재되어 있으며, 외측 절연체는 제1 나사산과 제2 나사산의 돌출 형상에 의해 가압되어 요철 형태를 가지고 제1 나사산과 제2 나사산 사이에 끼워져 있을 수 있다.
내측 절연체는 제1 전극 탭과 하부 캔이 접촉하는 것을 방지하도록 제1 전극 탭과 하부 캔 사이에 위치할 수 있다.
분리막은 SRS(safety reinforced separator) 단면 코팅 분리막일 수 있다.
복수개의 제1 전극, 분리막, 제2 전극은 원형의 형상을 가지고 수평으로 적층되어 있으며, 적층체 전체가 열과 압력에 의하여 상하로 접합되어 있을 수 있다.
전극 조립체의 최외각에 배치되는 최외각 제1 전극은 제1 전극 탭의 하면에 맞닿아 있을 수 있다.
전극 조립체의 최외각에 배치되는 최외각 제1 전극은 접촉부의 하면에 맞닿아 있을 수 있다.
최외각 제1 전극은 상부 캔을 향하는 바깥쪽 면은 전극 활물질이 코팅되어 있지 않고 안쪽 면만 전극 활물질이 코팅되어 있는 단면 전극일 수 있다.
상부 캔의 끝단은 하부 캔의 중심 축 방향으로 굽혀져 있을 수 있다.
외측 절연체는 하부 캔 외벽을 따라 하측으로 연장하되, 상부 캔의 끝단보다 외측 절연체의 끝단이 더 길에 하측으로 연장될 수 있다.
본 발명에 따른 버튼형 이차전지는 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 관한 것으로서, 전극조립체, 전극조립체가 삽입되고, 외주면에 제1 나사산이 형성되어 있는 하부 캔, 하부 캔의 상단 개구를 덮고, 내주면에 제1 나사산에 대응되는 제2 나사산이 형성되어 있는 상부 캔, 및 상부 캔과 하부 캔 사이에 개재되어 상부 캔과 하부 캔의 쇼트를 방지하는 절연체를 포함하고, 전극조립체는 복수개의 제1 전극, 분리막, 제2 전극이 수평으로 적층되어 형성되고, 전극조립체의 제1 전극에 연결되어 연장되는 제1 전극 탭이 상부 캔에 접촉하고 있다. 그에 따라 전지 내부에서 발생하는 가스에 의해 과도한 내부 압력이 발생하더라도 가스 압력에 의하여 전지가 분리 되거나 인체에 유해한 가스가 전지 밖으로 누출되지 않도록 하고, 전해액이 전지 외부로 새어 나오지 않도록 하는 강한 결합을 가지며, 전극조립체가 전지 내에서 차지하는 부피 비율을 향상시켜 전지 용량 및 에너지 밀도를 극대화 시킬 수 있으며, 전지 제조 과정을 단순하고 편리하게 하여 생산 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래의 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2에서 도시 되는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서 전극조립체와 제1 전극 탭 만을 따로 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서 제1 전극과 제2 전극만을 따로 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다. 도 3은 도 2에서 도시 되는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서 전극조립체와 제1 전극 탭 만을 따로 도시하는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서 제1 전극과 제2 전극만을 따로 도시하는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 원통형의 형태를 가지는 전지일 수 있고, 원통 형태 전지의 지름의 길이가 전지의 높이보다 더 큰 형태일 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는, 전극조립체(150), 하부 캔(110), 및 상부 캔(130)을 포함할 수 있다.전극조립체(150)는 전극(151. 152)과 분리막이 교대로 배치되어 형성될 수 있다. 특히 전극조립체(150)는 복수개의 제1 전극(151), 분리막(153), 제2 전극(152)이 수평으로 적층되어 형성될 수 있다.
그리고 전극조립체(150)는 하부 캔(110)에 삽입될 수 있다. 하부 캔(110)은 원통형태에서 상단이 개구된 형태일 수 있다. 전극조립체(150)는 원판 형상의 전극(151. 152)과 분리막(153)이 적층된 적층체 형태일 수 있다(도 3 및 도 4 참조). 전극조립체(150)가 하부 캔(110)에 배치될 때, 전극조립체(150)의 제1 전극(151)과 제2 전극(152)은 지면에 수평한 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 하부 캔(110)은 외주면에 제1 나사산(111)이 형성되어 있을 수 있다. 그리고 상부 캔(130)은 하부 캔(110)의 상단 개구를 덮는 형태일 수 있다. 상부 캔(130)의 내주면에 제1 나사산(111)에 대응되는 제2 나사산(132)이 형성되어 있을 수 있다. 제1 나사산(111)과 제2 나사산(132)은 상부 캔(130)과 하부 캔(110)이 결합 시 서로 나사 결합을 하는 관계일 수 있다. 즉, 상부 캔(130)을 하부 캔(110)에 덮어 결합시킬 때, 그대로 눌러서 결합시키는 것이 아니고, 나사 결합이 되도록 상부 캔(130)을 하부 캔(110)에 대하여 돌려서 결합시킬 수 있다. 상부 캔(130)이 하부 캔(110)에 대하여 상대적인 회전 운동을 할 때 제1 나사산(111)과 제2 나사산(132)이 서로 나사결합을 하게 되고 상부 캔(130)은 하부 캔(110)은 서로 가까워 지게 되며, 나사 결합이 끝나면 상부 캔(130)과 하부 캔(110)이 완전히 결합된 버튼형 이차전지(100)가 만들어질 수 있다. 도 2는 상부 캔(130)과 하부 캔(110)의 나사결합이 완료된 상태를 도시하고 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100) 상부 캔(130)과 하부 캔(110) 사이에 개재되어 상부 캔(130)과 하부 캔(110)의 쇼트를 방지하는 절연체(170)를 포함한다. 절연체(170)는 내측 절연체(171), 연결 절연체(172), 외측 절연체(173)를 포함할 수 있다. 내측 절연체(171)는 하부 캔(110)의 내측에 위치하는 절연체 부분일 수 있다. 외측 절연체(173)는 하부 캔(110)의 외측에 위치하는 절연체의 부분일 수 있다. 그리고 연결 절연체(172)는 내측 절연체(171)와 외측 절연체(173)를 연결하는 절연체 부분일 수 있다.
절연체(170)는 하부 캔(110)의 상단부에 걸쳐서 개재될 수 있다. 즉, 연결 절연체(172)가 하부 캔(110)의 상단부를 덮는 형태로 위치하고, 내측 절연체(171)가 하부캔의 상단부 내주에 접하도록 위치할 수 있다. 또 외측 절연체(173)는 하부 캔(110)의 상단부의 외주에 접하도록 위치할 수 있다. 그리고 외측 절연체(173)가 내측 절연체(171)보다 더 길게 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상부 캔(130)과 하부 캔(110)은 제1 나사산(111)과 제2 나사산(132)에 의하여 나사 결합되어 있는데, 외측 절연체(173)는 제1 나사산(111)과 제2 나사산(132) 사이에 개재되어 있으며, 외측 절연체(173)는 제1 나사산(111)과 제2 나사산(132)의 돌출 형상에 의해 가압되어 요철 형태를 가지고 제1 나사산(111)과 제2 나사산(132) 사이에 끼워져 있을 수 있다.
한편, 상부 캔의 끝단(131)은 외측 절연체의 끝단(173a)과 같은 높이를 가질 수도 있고(도 2 참조), 또는 외측 절연체의 끝단(173a)이 상부 캔의 끝단(131) 보다 더 낮은 높이를 가질 수도 있다. 외측 절연체의 끝단(173a)이 상부 캔의 끝단(131)보다 더 낮은 높이를 가진다는 것은 외측 절연체의 끝단(173a)이 상부 캔의 끝단(131)보다 더 하부 캔(110)의 바닥면에 가깝에 위치한다는 것을 의미할 수 있다.
상부 캔(130)과 하부 캔(110)을 결합하는 과정은 다음과 같다. 먼저 전극 조립체(150)가 삽입되어 있는 하부 캔(110)을 놓고, 하부 캔(110)의 상단부를 덮는 방식으로 절연체(170)를 하부 캔(110)에 결합시켜 놓을 수 있다. 연결 절연체(172)가 하부 캔(110)의 상단부를 덮는 형태로 위치하고, 내측 절연체(171)가 하부캔의 상단부 내주에 접하고, 외측 절연체(173)는 하부 캔(110)의 상단부의 외주에 접하는 상태로 절연체(170)를 하부 캔(110)에 결합시킬 수 있다. 그리고 그 위로 상부 캔(130)을 돌려 결합시킬 수 있다. 즉, 상부 캔(130)의 내주면은 외측 절연체(173)의 외주면에 닿으면서 돌아 나사결합 될 수 있다. 이 과정에서 제1 나사산(111)과 제2 나사산(132)이 돌출된 나사선을 형성하므로 외측 절연체(173)는 제1 나사산(111)과 제2 나사산(132)의 돌출 형상에 의해 가압되어 요철 형태를 가질 수 있다. 도 2에서 외측 나사산이 요철 형태를 가지고 있는 것이 도시되어 있다.
이는 매우 강한 압력을 가하여 결합시키는 것이므로 상부 캔(130)이 쉽게 하부 캔(110)에서 분리되지 않게 되며 견고한 결합이 가능할 수 있다. 그에 따라서, 전지 내부에서 발생하는 가스에 의해 과도한 내부 압력이 발생하더라도 가스 압력에 의하여 전지가 분리 되거나 인체에 유해한 가스가 전지 밖으로 누출되지 않도록 하고, 전해액이 전지 외부로 새어 나오지 않도록 할 수 있다.
여기서 절연체(170)는 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 재질일 수 있다. PBT 재질의 경우 기계적 물성이 좋으며, 특히 강성이 높아서 기밀성과 내구성이 우수한 전지를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)는 전극조립체(150)의 제1 전극(151)에서 연장되는 제1 전극 탭(154)을 포함할 수 있다. 제1 전극 탭(154)은 전극조립체(150)의 제1 전극(151)에서 연장되어 상부 캔(130)에 접촉하고 있을 수 있다. 이때, 제1 전극(151)은 양극이고, 제1 전극 탭(154)은 양극 탭일 수 있다. 이 경우 제1 전극 탭(154)은 전극조립체(150)의 양극에서 연장하여 상부 캔(130)에 접촉되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 상부 캔(130)은 상부 캔 전극 단자부(133)를 포함할 수 있다. 상부 캔 전극 단자부(133)는 전극조립체(150)의 제1 전극(151)과 제1 전극 탭(154)을 통해 연결되어 외부 기기와 연결되는 단자(특히 양극 단자)를 형성하는 부분일 수 있다. 특히, 상부 캔 전극 단자부(133)는 하부 캔(110)의 상단 개구를 덮는 부분일 수 있다.
이때, 제1 전극 탭(154)은 상부 캔 전극 단자부(133)에 접촉하는 접촉부(154a)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 전극 탭(154)은 지지부(154b)와 접촉부(154a)를 포함할 수 있다. 지지부(154b)는 전극 조립체의 복수의 제1 전극(151)에 연결되는 부분일 수 있다. 제1 전극이 양극일 경우 지지부(154b)는 양극에 연결될 수 있다. 연결은 지지부(154b)가 제1 전극(양극)에 접착되어 있을 수도 있고, 지지부(154b)와 제1 전극(양극)이 일체형으로 형성되는 것을 의미할 수도 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 지지부(154b)는 전극조립체(150)의 제1 전극(151)에 연결될 수 있는데, 이 경우 지지부(154b)와 하부 캔(110)이 닿아 쇼트 사고가 우려될 수 있다. 이를 방지하기 위해서 내측 절연체(171)는 제1 전극 탭(154)과 하부 캔(110)이 접촉하는 것을 방지하도록 제1 전극 탭(154)과 하부 캔(110) 사이에 위치할 수 있다. 도 3에서 지지부(154b)와 하부 캔(110)의 상단부가 내측 절연체(171)를 사이에 두고 있어서 서로 만나지 않는 것을 볼 수 있다.
한편, 지지부(154b)와 연결된 부분인 접촉부(154a)는 지지부(154b)에서 연장하고 상부 캔 전극 단자부(133)에 접촉하는 부분일 수 있다. 구체적으로 접촉부(154a)의 상면이 상부 캔(130)에 하면에 접촉될 수 있다. 이 경우 접촉부(154a)의 상면 전체가 상부 캔(130)의 하면에 닿아 있을 수 있다. 이러한 접촉으로 제1 전극 탭(154)과 상부 캔(130) 사이에는 서로 전류가 흐를 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서 전극조립체(150)와 제1 전극 탭(154) 만을 따로 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, 지지부(154b)는 바(bar) 형상으로 형성될 수 있다. 여기서 바라는 것은 다양한 막대 형상을 의미할 수 있다. 즉, 원기둥 형태의 얇은 막대 형상일 수도 있고, 그 이외에도 사각 기둥 형태의 막대 형상일 수도 있으며, 삼각기둥 형태의 막대 형상일 수도 있다. 그리고 접촉부(154a)는 원형 고리 형태로 형성될 수 있다. 원형 고리 형태라는 것은 접촉부(154a)의 전체적인 형상을 의미할 수 있다. 즉, 원형 고리의 단면 형상이 반드시 원은 아닐 수 있으며, 사각형이나 삼각형 등 다양한 형상이 될 수 있다. 그러나 그 단면이 폐곡선을 따라 연장되어 전체적으로는 원형 고리 형상이 형성될 수 있는 것이다. 그리고 원형 고리 형상의 접촉부(154a)의 상면이 상부 캔(130)과 접촉하는 부분일 수 있다. 특히 접촉부(154a)는 상부 캔 전극 단자부(133)와 접촉할 수 있다.
접촉부(154a)가 상부 캔(130)과 접촉한다는 것의 의미는 접촉부(154a)와 상부 캔(130)은 서로 접착되어 있지는 않은 것을 의미한다. 단지 닿아 있다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 상부 캔(130)이 회전하는 경우 상부 캔(130)과 접촉부(154a)는 서로 닿은 상태에서 서로 상대 이동할 뿐이며, 상부 캔(130)의 회전이 접촉부(154a)를 회전 이동시키는 작용을 하지는 않는 것을 의미할 수 있다.
종래에는 일반적으로 제1 전극 탭(154)을 상부 캔 전극 단자부(133)에 용접을 통해 접착하는 방식으로 전지를 제조하였다. 즉, 제1 전극 탭(154)이 상부 캔(130)에 접착되어 있었다. 그런데 이러한 방식은 상부 캔(130)과 하부 캔(110)을 나사 결합하기 위해서 상부 캔(130)을 돌릴 시, 제1 전극 탭(154)이 뒤틀리게 되어 끊어지는 문제가 발생한다.
그러나 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서는 이러한 문제가 발생하지 않게 된다. 본 발명에서는 제1 전극 탭(154)이 단지 상부 캔(130)에 접촉하도록 하는 구성이기 때문에 상부 캔(130)을 돌리더라도 제1 전극 탭(154)은 제자리에서 돌지 않을 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지(100)에서는 접촉부(154a)를 원형 고리 형태로 만들어 상부 캔(130)과의 접촉 면적을 늘릴 수 있다. 그에 따라 저항이 줄어들어 원활한 전류 흐름이 가능하다.
또한 접촉 면적을 더 늘릴 수 있는 방법으로, 원형 고리 형태를 가지는 접촉부(154a)의 두께를 두껍게 하는 방법이 있을 수 있다. 여기서 두께는 원형 고리의 내경과 외경의 차이로 표현될 수 있다. 접촉부(154a)를 두껍게 만드는 일례로, 접촉부(154a)의 두께를 지지부(154b)의 두께보다 더 두껍게 할 수 있다.
더욱이 본 발명에서는 원형 고리 형태로 형성되어 있는 접촉부(154a)의 외주 지름과 전극 조립체(150)의 외주 지름이 서로대응하는 크기를 가질 수 있다. 이 경우 접촉부(154a)의 지름이 최대한 크게 되는 것을 의미하기 때문에, 동일한 두께에서는 가장 저항이 작은 전지를 만들 수 있게 된다.
이 외에도 저항의 크기를 작게 하기 위하여 접촉부(154a)의 형상을 또 다른 형태로 구현할 수도 있다. 구체적으로, 지지부(154b)는 바(bar) 형상으로 형성되고, 접촉부(154a)는 원판 형태로 형성할 수도 있다. 원판 형태로 형성하면 상부 캔과 면접촉을 하도록 할 수 있어 접촉 면적을 더 늘리고 저항을 더 작게 만들 수 있다
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서 구체적으로 전극조립체(150)는 제1 전극(151), 분리막(153), 제2 전극(152)을 포함할 수 있다. 복수개의 제1 전극(151), 분리막(153), 제2 전극(152)이 수평으로 적층되어 형성될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 전극(151)은 전극 집전체에 전극 활물질이 도포되어 있는 제1 전극 유지부(151a), 및 제1 전극 유지부(151a)에서 측방으로 연장되며 전극 활물질이 도포되어 있지 않고 전극 집전체만으로 이루어지는 제1 전극 무지부(151b)를 포함할 수 있다. 제1 전극 유지부(151a)는 평면도 상으로 원형을 나타내는 얇은 원판 형태일 수 있다.
제1 전극 무지부(151b)는 직사각형 형태로 제1 전극 유지부(151a) 측방으로 연장되는 형태일 수 있다. 제1 전극 무지부(151b)는 전극 집전체가 연장되는 것일 수 있다.
같은 방식으로 제2 전극(152)은 전극 집전체에 전극 활물질이 도포되어 있는 제2 전극 유지부(152a), 및 제2 전극 유지부(152a)에서 측방으로 연장되며 전극 활물질이 도포되어 있지 않고 전극 집전체만으로 이루어지는 제2 전극 무지부(152b)를 포함할 수 있다. 제2 전극 유지부(152a)는 평면도 상으로 원형을 나타내는 얇은 원판 형태일 수 있다.
제2 전극 무지부(152b)는 직사각형 형태로 제2 전극 유지부(152a) 측방으로 연장되는 형태일 수 있다. 제2 전극 무지부(152b)는 전극 집전체가 연장되는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서 제1 전극 탭(154)의 지지부(154b)는 복수개의 제1 전극 무지부(151b)에 연결될 수 있다.
특히, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 복수개의 제1 전극 무지부(151b)는 서로 접합되어 제1 전극 무지부 뭉치(151c)를 형성할 수 있는데, 여기서 지지부(154b)는 제1 전극 무지부 뭉치(151c)에 연결되는 형태일 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지는 이와 같은 형상으로 제조됨에 따라 전극조립체(150)가 전지 내에서 차지하는 부피 비율을 향상시켜 전지 용량 및 에너지 밀도를 극대화 시킬 수 있다.
구체적으로 종래에는 전지 내부의 전극조립체(150)가 전극과 분리막을 권취하여 제조하는 젤리롤형 전극조립체(150) 이었고 이러한 전극조립체(150)는 권취를 수행하는 도구인 권심으로 인해서 전극조립체의 중앙에 중앙홀이 형성되었다. 그에 따라 전극조립체(150) 중앙에 전기를 생산하지 않는 공간이 형성되었다.
이에 반해 본 발명은 이러한 중앙홀 같은 낭비되는 공간을 없앨 수 있기 때문에 전지 용량 및 에너지 밀도를 극대화 시킬 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지의 전극조립체(150)에서, 분리막(153)은 SRS(safety reinforced separator) 단면 코팅 분리막일 수 있다. SRS 분리막은 분리막(153) 표면을 얇게 세라믹 소재로 코팅한 것을 의미할 수 있다. SRS 단면 코팅 분리막을 사용할 경우 더 얇은 분리막(153)을 사용할 수 있고, 이로 인해 더 많은 전극을 쌓을 수 있어 더욱 증대된 전지 용량 확보가 가능할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서 복수개의 제1 전극(151), 분리막(153), 제2 전극(152)은 원형의 형상을 가지고 수평으로 적층되어 있되, 적층체 전체가 열과 압력에 의하여 상하로 접합되어 있는 것일 수 있다. 즉, 접착에 의하여 적층체가 하나의 단위체 형태로 존재할 수 있다. 이 경우 제1 전극(151)과 제2 전극(152)이 서로 상대적으로 움직이지 않아 쇼트를 방지할 수 있고, 전극조립체(150)가 안정적으로 유지될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예 1에 따른 버튼형 이차전지에서, 전극조립체(150)의 또 다른 전극 탭은 제2 전극 탭(156)이고, 제2 전극 탭(156)은 제2 전극(152)에 연결될 수 있다. 제2 전극(152)도 제2 전극 유지부(152a)와 제2 전극 무지부(152b)를 포함하는데, 제2 전극 탭(156)은 복수의 제2 전극 무지부(152b)에 연결될 수 있다.
그리고 제2 전극 탭(156)을 하부 캔(110)에 연결하는 방식은 용접에 의한 것일 수 있다. 하부 캔(110)에 연결하는 제2 전극 탭(156)은 나사 결합에 의하여 돌아가는 구성이 아니므로 하부 캔(110)에 용접으로 연결해 두더라도 문제가 되지 않을 수 있다. 즉, 상부 캔(130)에 제1 전극 탭(154)을 접촉의 방식으로 연결할 때와는 달리 제2 전극 탭(156)은 접합의 방식으로 연결할 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지를 도시하는 단면도이다.
본 발명의 실시예 2에서는, 상부 캔의 끝단(231)의 형태가 다르게 형성된다는 점과 최외각 제1 전극(251-1)이 상부 캔(130)에 접한다는 점에서 실시예 1과 차이가 있을 수 있다.
실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)에서 상부 캔의 끝단(231)은 하부 캔(110)의 중심 축 방향으로 굽혀져 있을 수 있다. 이렇게 상부 캔의 끝단(231)이 굽어져 있는 경우 상부 캔(130)과 하부 캔(110)의 결합력을 현저히 더 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)를 제조하는 방법은 처음에는 굽어져 있지 않은 상부 캔(130)을 돌려서 하부 캔(110)에 나사 결합 시키고, 나사 결합이 완료된 이후에, 상부 캔의 끝단(231)을 하부 캔(110)의 중심 축 방향으로 벤딩시키는 방식일 수 있다.
도 5에서는 상부 캔의 끝단(231)보다 외측 절연체의 끝단(273a)이 더 길에 하측으로 연장되어 있는 모습이 도시 되고 있다. 즉, 외측 절연체(273)는 하부 캔(110) 외벽을 따라 하측으로 연장하되, 상부 캔의 끝단(231)보다 외측 절연체의 끝단(273a)이 더 길에 하측으로 연장되어 있을 수 있다. 이를 통해 상부 캔(130)과 하부 캔(110)의 쇼트 방지 효과를 강화할 수 있다.
또한, 외측 절연체의 끝단(273a)은 하부 캔의 바닥부에 닿을 만큼 하부 캔의 하측 모서리를 감싸도록 길게 연장될 수도 있다. 이렇게 외측 절연체의 끝단(273a)이 더 길게 연장되는 경우 상부 캔(130)과 하부 캔(110)의 쇼트 방지 효과가 더욱 증대될 수 있다.
그리고, 상부 캔의 끝단(231)에서 외측 절연체(273)를 닿는 면은 평평한 형태의 면일 수 있다. 그에 따라 상부 캔의 끝단(231)이 외측 절연체(273)를 훼손시키는 것을 방지할 수 있다. 만약 상부 캔의 끝단(231)이 평평하지 않고 돌출된 형상일 경우 상부 캔의 끝단(231)이 가압 되고 굽어져 외측 절연체(273)를 닿는 과정에서 외측 절연체(273)의 닿는 면은 파이거나 뚫릴 수 있다. 그러나 본 발명은 상부 캔의 끝단(231)이 평평하므로 이러한 문제가 발생되는 것이 방지될 수 있다.
그리고, 도 5에서 도시 되듯이, 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)에서 전극조립체(150)의 최외각에 배치되는 최외각 제1 전극(251-1)은 제1 전극 탭(254)의 하면에 맞닿아 있을 수 있다. 즉, 최외각 제1 전극(251-1)의 상면이 제1 전극 탭(254)의 하면에 접할 수 있다. 특히 최외각 제1 전극(251-1)의 상면은 제1 전극 탭(254)의 접촉부(254a)의 하면에 닿아 있을 수 있다. 여기서 최외각 제1 전극(251-1)과 접촉부(254a)는 같은 극성이므로 서로 접하는 것이 문제되지 않을 수 있다. 이렇게 최외각 제1 전극(251-1)과 제1 전극 탭(254)을 접하게 형성하면 공간의 효율이 더욱 좋아질 수 있다. 즉, 에너지 밀도가 더욱 향상될 수 있다. 그리고 접촉 면적이 넓어지면 저항이 줄어들 수 있다. 그리고 전지 내부에서 전극조립체(150)가 흔들리는 것이 완전히 방지될 수 있어서 더욱 안정적인 버튼형 이차전지(200)를 구현할 수 있다.
또한, 제1 전극 무지부들이 모여있는 제1 전극 무지부 뭉치(251c)도 제1 전극 탭(254)에 접하도록 형성될 수 있다. 그리고 도 5에서 도시 되듯이 제1 전극 무지부 뭉치(251c)가 접촉부(254a)의 하면에 접하도록 형성될 수도 있다. 이러한 구조 역시 에너지 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예 2에 따른 버튼형 이차전지(200)에서 최외각 제1 전극(251-1)은 상부 캔을 향하는 바깥쪽 면은 전극 활물질이 코팅되어 있지 않고 안쪽 면만 전극 활물질이 코팅되어 있는 단면 전극일 수 있다.
최외각 제1 전극(251-1)의 상면은 서로 대응하는 제2 전극이 없으므로 전극 활물질이 있더라도 반응하지 않는 부분이 된다. 따라서 이 반응하지 않는 전극 활물질이 없도록 제거하면, 즉, 최외각 제1 전극(251-1)을 단면 전극으로 구성하면 에너지 밀도가 더욱 향상될 수 있다. 반응하지 않는 부분에서의 공간 낭비를 막을 수 있기 때문이다. 그리고 전극 활물질의 낭비를 막을 수 있으므로 생산비 절감이 가능할 수 있다. 또한 전극 집전체와 상부 캔이 직접 맞닿으면 저항이 감소되는 효과도 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
100: 버튼형 이차전지
110: 하부 캔
111: 제1 나사산
130: 상부 캔
131: 상부 캔의 끝단
132: 제2 나사산
133: 상부 캔 전극 단자부
150: 전극조립체
151: 제1 전극
151a: 제1 전극 유지부
151b: 제1 전극 무지부
151c: 제1 전극 무지부 뭉치
152: 제2 전극
152a: 제2 전극 유지부
152b: 제2 전극 무지부
153: 분리막
154: 제1 전극 탭
154a: 접촉부
154b: 지지부
156: 제2 전극 탭
170: 절연체
171: 내측 절연체
172: 연결 절연체
173: 외측 절연체
173a: 외측 절연체의 끝단
200: 버튼형 이차전지
231: 상부 캔의 끝단
251-1: 최외각 제1 전극
251c: 제1 전극 무지부 뭉치
254a: 접촉부
254b: 지지부
273: 외측 절연체
273a: 외측 절연체의 끝단

Claims (19)

  1. 지름의 길이가 높이보다 큰 버튼형 이차전지에 있어서,
    전극조립체;
    상기 전극조립체가 삽입되고, 외주면에 제1 나사산이 형성되어 있는 하부 캔;
    상기 하부 캔의 상단 개구를 덮고, 내주면에 상기 제1 나사산에 대응되는 제2 나사산이 형성되어 있는 상부 캔; 및
    상기 상부 캔과 상기 하부 캔 사이에 개재되어 상기 상부 캔과 상기 하부 캔의 쇼트를 방지하는 절연체를 포함하고,
    상기 전극조립체는 복수개의 제1 전극, 분리막, 제2 전극이 수평으로 적층되어 형성되고,
    상기 전극조립체의 제1 전극에 연결되어 연장되는 제1 전극 탭이 상기 상부 캔에 접촉하고 있는 버튼형 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 캔은,
    상기 전극조립체의 제1 전극과 상기 제1 전극 탭을 통해 연결되어 외부 기기와 연결되는 단자를 형성하고, 상기 하부 캔의 상단 개구를 덮는 상부 캔 전극 단자부를 포함하고,
    상기 제1 전극 탭은,
    상기 전극조립체의 복수 개의 상기 제1 전극에 연결되는 지지부; 및
    상기 지지부에서 연장하고 상기 상부 캔 전극 단자부에 접촉하는 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    전극 집전체에 전극 활물질이 도포되어 있는 제1 전극 유지무; 및
    상기 제1 전극 유지부에서 측방으로 연장되며, 전극 활물질이 도포되어 있지 않고 상기 전극 집전체만으로 이루어지는 제1 전극 무지부를 포함하고,
    상기 지지부는 복수개의 상기 제1 전극 무지부에 연결되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    복수개의 상기 제1 전극 무지부는 서로 접합되어 제1 전극 무지부 뭉치를 형성하고,
    상기 지지부는 상기 제1 전극 무지부 뭉치에 연결되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지부는 바(bar) 형상으로 형성되고,
    상기 접촉부는 원형 고리 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    원형 고리 형태를 가지는 상기 접촉부의 두께는 상기 지지부의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지부는 바(bar) 형상으로 형성되고,
    상기 접촉부는 원판 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  8. 청구항 5에 있어서,
    원형 고리 형태로 형성되어 있는 상기 접촉부의 외주 지름과 상기 전극 조립체의 외주 지름은 서로대응하는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체는 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 재질인 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연체는,
    상기 하부 캔의 내측에 위치하는 내측 절연체;
    상기 하부 캔의 외측에 위치하는 외측 절연체; 및
    상기 내측 절연체와 상기 외측 절연체를 연결하는 연결 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 상부 캔과 상기 하부 캔은 상기 제1 나사산과 제2 나사산에 의하여 나사 결합되어 있고,
    상기 외측 절연체는 상기 제1 나사산과 상기 제2 나사산 사이에 개재되어 있으며,
    상기 외측 절연체는 상기 제1 나사산과 상기 제2 나사산의 돌출 형상에 의해 가압되어 요철 형태를 가지고 상기 제1 나사산과 상기 제2 나사산 사이에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 내측 절연체는 상기 제1 전극 탭과 상기 하부 캔이 접촉하는 것을 방지하도록 상기 제1 전극 탭과 상기 상기 하부 캔 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리막은 SRS(safety reinforced separator) 단면 코팅 분리막인 것을 특징으로 하는 버튼 모양의 이차전지.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 제1 전극, 분리막, 제2 전극은 원형의 형상을 가지고 수평으로 적층되어 있으며, 적층체 전체가 열과 압력에 의하여 상하로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 조립체의 최외각에 배치되는 최외각 제1 전극은 상기 제1 전극 탭의 하면에 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  16. 청구항 2에 있어서,
    상기 전극 조립체의 최외각에 배치되는 최외각 제1 전극은 상기 접촉부의 하면에 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  17. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 최외각 제1 전극은 상기 상부 캔을 향하는 바깥쪽 면은 전극 활물질이 코팅되어 있지 않고 안쪽 면만 전극 활물질이 코팅되어 있는 단면 전극인 것을 특징으로 하는 버튼 모양의 이차전지.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 캔의 끝단은 상기 하부 캔의 중심 축 방향으로 굽혀져 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 외측 절연체는 상기 하부 캔 외벽을 따라 하측으로 연장하되,
    상기 상부 캔의 끝단보다 상기 외측 절연체의 끝단이 더 길에 하측으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 버튼형 이차전지.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009118A (ja) * 2009-06-26 2011-01-13 Hitachi Maxell Ltd コイン形二次電池
JP5973229B2 (ja) * 2012-05-18 2016-08-23 日立マクセル株式会社 電池ユニット
CN107195807A (zh) * 2017-06-06 2017-09-22 惠州亿纬锂能股份有限公司 可充电微型硬壳锂离子电池结构及制备方法
CN111224054A (zh) * 2020-01-19 2020-06-02 深圳市言九电子科技有限公司 一种快充型高容量纽扣电池
CN211208486U (zh) * 2020-01-18 2020-08-07 惠州西盛科技有限公司 一种稳定性高的纽扣电池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101690688B1 (ko) * 2014-11-06 2016-12-28 주식회사 루트제이드 음극판 용접 구조를 갖는 코인형 이차전지
CN109346626A (zh) * 2018-10-31 2019-02-15 新余赣锋电子有限公司 一种可抗干扰的聚合物电池
CN110224172A (zh) * 2019-05-28 2019-09-10 深圳金山电池有限公司 纽扣型锂离子电池及其制备方法
CN211182396U (zh) * 2020-01-18 2020-08-04 惠州西盛科技有限公司 一种免焊接纽扣电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009118A (ja) * 2009-06-26 2011-01-13 Hitachi Maxell Ltd コイン形二次電池
JP5973229B2 (ja) * 2012-05-18 2016-08-23 日立マクセル株式会社 電池ユニット
CN107195807A (zh) * 2017-06-06 2017-09-22 惠州亿纬锂能股份有限公司 可充电微型硬壳锂离子电池结构及制备方法
CN211208486U (zh) * 2020-01-18 2020-08-07 惠州西盛科技有限公司 一种稳定性高的纽扣电池
CN111224054A (zh) * 2020-01-19 2020-06-02 深圳市言九电子科技有限公司 一种快充型高容量纽扣电池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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