WO2024025257A1 - 안전성이 개선된 각형 이차전지 - Google Patents

안전성이 개선된 각형 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
WO2024025257A1
WO2024025257A1 PCT/KR2023/010524 KR2023010524W WO2024025257A1 WO 2024025257 A1 WO2024025257 A1 WO 2024025257A1 KR 2023010524 W KR2023010524 W KR 2023010524W WO 2024025257 A1 WO2024025257 A1 WO 2024025257A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode assembly
insulator
secondary battery
electrode
case
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/010524
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박지민
성주환
정경환
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of WO2024025257A1 publication Critical patent/WO2024025257A1/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
    • 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
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15—Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/593—Spacers; Insulating plates
    • 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
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a prismatic secondary battery with improved safety by preventing internal fluctuation of the electrode assembly.
  • secondary batteries can be recharged and have been extensively researched and developed in recent years due to their small size and high capacity.
  • Secondary batteries are classified into coin-shaped batteries, cylindrical batteries, square-shaped batteries, and pouch-shaped batteries, depending on the shape of the battery case.
  • the electrode assembly mounted inside the battery case in a secondary battery is a power generating element capable of charging and discharging consisting of a stacked structure of electrodes and a separator.
  • the electrode assembly is a jellyroll type in which a sheet-like positive and negative electrode coated with an active material is wound with a separator interposed therebetween, a stack type in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed, and It can be roughly classified into the Stack & Folding type, in which stacked unit cells are wound with a long length of separation film.
  • the positive and negative tabs of the electrode assembly stored in the square secondary battery are respectively bonded to electrode leads and then connected to the positive and negative terminals on the case.
  • the case accommodating the electrode assembly has some extra space depending on the space for the electrical connection of the electrode assembly and the required amount of electrolyte to be injected. Accordingly, the electrode assembly inside the case is subject to a shaking or slipping phenomenon (slip phenomenon) due to external shock.
  • prismatic secondary batteries used in hybrid vehicles or electric vehicles frequently experience shaking due to impacts during driving.
  • Structural support of the electrode assembly is mainly provided by the positive and negative tabs (electrode tabs) connected to the positive and negative terminals. For this reason, when a fluctuation phenomenon occurs in the electrode assembly, stress is concentrated on the electrode tab, which may cause various problems such as tearing of the tab or short circuit due to electrical contact. In addition, damage to the tab may cause various stability problems such as a decrease in the capacity of the secondary battery or an imbalance between multiple batteries stored in the battery pack, which ultimately reduces the lifespan of the battery.
  • Patent Document 001 Korean Patent Publication No. 2014-0017743 (published on February 12, 2014)
  • the purpose of the present invention is to improve the support structure of an electrode assembly stored inside a prismatic secondary battery to prevent shaking during use.
  • the present invention relates to a prismatic secondary battery, and in one example, a case having at least one side forming an open surface; an electrode assembly stored inside the case through the open surface of the case; and a cap plate coupled to seal the open surface of the case and having positive and negative electrode terminals, the space between the cap plate and the upper surface of the electrode assembly, and the front, left, and right surfaces of the case and the electrode assembly.
  • an upper insulator integrally occupying the space between at least two opposing surfaces of the case, the space between the bottom surface of the case and the lower surface of the electrode assembly, and at least two opposing surfaces of the case and the front, left, and right sides of the electrode assembly. It is provided with at least one of the lower insulators that integrally occupy the space between the surfaces.
  • the upper insulator and the lower insulator respectively suppress at least one of forward and backward rocking and left and right rocking of the electrode assembly.
  • one of the upper insulator and the lower insulator may suppress forward and backward shaking of the electrode assembly, and the other may suppress left and right shaking.
  • the upper insulator and the lower insulator may suppress any one of forward and backward shaking and left and right shaking of the electrode assembly.
  • the upper insulator may include a base portion corresponding to the upper surface of the electrode assembly, and a side portion bent and extended on at least two of the four sides of the base portion.
  • the side portion of the upper insulator does not invade the holding portion of the electrode assembly.
  • the lower insulator may include a base portion corresponding to the lower surface of the electrode assembly, and a side portion bent and extended on at least two of the four sides of the base portion.
  • the side portion of the lower insulator does not invade the holding portion of the electrode assembly.
  • the upper insulator may include a base portion corresponding to the upper surface of the electrode assembly, and a corner portion bent and extended along at least two diagonal edges among four corners of the base portion.
  • the corner portion of the upper insulator does not invade the holding portion of the electrode assembly.
  • the lower insulator may include a base portion corresponding to the lower surface of the electrode assembly, and a corner portion bent and extended along at least two diagonal edges among four corners of the base portion.
  • the corner portion of the lower insulator does not invade the holding portion of the electrode assembly.
  • the upper insulator and the lower insulator may be made of a material that expands in contact with the electrolyte solution filled in the case.
  • the upper insulator has an electrode connection portion penetrating a base portion corresponding to the upper surface of the electrode assembly, and the electrode connection portion is provided on the inner surface of the base portion and faces the electrode tab of the electrode assembly. It may be electrically connected to the disposed tab connection.
  • the electrode connection part and the tab connection part are each provided as a pair, and the paired electrode connection part and the tab connection part are electrically connected to an electrode terminal and an electrode tab of the same polarity, respectively.
  • the prismatic secondary battery of the present invention having the above configuration includes an upper insulator and/or a lower insulator that fills the space existing at the upper and/or lower part of the electrode assembly, and the upper/lower insulator suppresses the fluctuation of the electrode assembly.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a square secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 illustrate various embodiments of a lower insulator.
  • Figures 8 and 9 show an embodiment in which an upper insulator and a lower insulator are combined.
  • Figure 10 shows another embodiment of an upper/lower insulator.
  • Figure 11 is a diagram showing another embodiment of an upper insulator.
  • FIG. 12 is a diagram showing a structure in which an electrode terminal and an electrode tab are coupled to the upper insulator of FIG. 11.
  • the present invention relates to a prismatic secondary battery, and in one example, includes a case having at least one side forming an open surface, an electrode assembly stored inside the case through the open surface of the case, and an open surface of the case. It includes a cap plate that is coupled for sealing and has positive and negative electrode terminals.
  • the square secondary battery of the present invention includes at least one of an upper insulator and a lower insulator.
  • the upper insulator integrally occupies the space between the cap plate and the upper surface of the electrode assembly and the space between the case and at least two opposing surfaces of the front, left, right, and left surfaces of the electrode assembly.
  • the space between the lower insulator, the bottom surface of the case and the bottom surface of the electrode assembly, and the space between at least two surfaces of the front, left, right and left sides of the case and the electrode assembly are integrally occupied.
  • the upper/lower insulator is interposed in the gap between the case existing at the top and bottom of the electrode assembly to suppress the shaking of the electrode assembly, and the support structure of the electrode assembly is improved in this way.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of a square secondary battery 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the illustrated prismatic secondary battery 10 includes a case 100 with at least one side forming an open surface, and the electrode assembly 300 is stored inside the case 100 through the open surface of the case 100. Additionally, it includes a cap plate 200 that is coupled to seal the open surface of the case 100 and includes positive and negative electrode terminals 210.
  • the prismatic secondary battery 10 of the first embodiment shown in FIG. 1 is a one-way secondary battery in which the positive and negative electrode terminals 210 are disposed together on the upper surface of the case 100, and the upper surface of the case 100 is open. As the cap plate 200 is oriented, the upper surface of the case 100 is sealed.
  • a unit cell refers to a cell composed of a unit structure of cathode/separator/anode, and one electrode assembly 300 is formed by stacking a plurality of unit cells.
  • the general configuration of the unit cell is explained as follows.
  • the positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material applied on one or both sides of the positive electrode current collector.
  • An uncoated area 330 in which no positive electrode active material is applied exists at one end of the positive electrode current collector in the width direction.
  • the anode tab 312 is formed by performing notching (punching) processing on the uncoated portion 330.
  • the negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material applied on one or both sides of the negative electrode current collector.
  • An uncoated region 330 in which no negative electrode active material is applied exists at one end of the negative electrode current collector in the width direction.
  • the uncoated portion 330 of the negative electrode functions as the negative electrode tab 314.
  • the electrode tab 310 that is, the positive electrode tab 312 and the negative electrode tab 314, are located at the same end along the width direction of the electrode assembly 300, that is, the height direction of the square secondary battery 10. do.
  • the positive electrode tab 312 and the negative electrode tab 314 extend toward the upper surface of the square secondary battery 10, and the positive electrode tab 312 and the negative electrode tab 314 are provided on the cap plate 200. are electrically connected to the positive and negative terminals, respectively.
  • the positive electrode active material coated on the positive electrode current collector and the electrode active material coated on the negative electrode current collector can be used without limitation as long as they are active materials known in the art.
  • the positive electrode active material has the general formula A[ A , Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, and Cr; x ⁇ 0, 1 ⁇ x+y ⁇ 2, 0.1 ⁇ z ⁇ 2; the stoichiometric coefficients of the components included in x, y, z and M are selected so that the compound remains electrically neutral.
  • the positive electrode active material is an alkali metal compound xLiM 1 O 2 (1x)Li 2 M 2 O 3 disclosed in US6,677,082, US6,680,143, etc.
  • M 1 includes at least one element having an average oxidation state of 3
  • M 2 may include at least one element with an average oxidation state of 4; 0 ⁇ x ⁇ 1).
  • the positive electrode active material has the general formula Li a M 1 x Fe 1x M 2 y P 1y M 3 z O 4z
  • M 1 is Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Contains at least one element selected from Nd, Al, Mg and Al
  • M 2 is Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si , Ge, V and S
  • M 3 includes a halogen element optionally including F; 0 ⁇ a ⁇ 2, 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 1;
  • the stoichiometric coefficients of the components included in a , M may be lithium metal phosphate represented by [containing at least one element selected from Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg and Al].
  • the positive electrode active material may include primary particles and/or secondary particles in which primary particles are aggregated.
  • the negative electrode active material may be carbon material, lithium metal or lithium metal compound, silicon or silicon compound, tin or tin compound, etc.
  • Metal oxides such as TiO 2 and SnO 2 with a potential of less than 2V can also be used as negative electrode active materials.
  • carbon materials both low-crystalline carbon and high-crystalline carbon can be used.
  • the separator interposed between the anode and the cathode is a porous polymer film, for example, a polyolefin polymer such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, ethylene/methacrylate copolymer, etc.
  • the porous polymer film prepared can be used alone or by stacking them.
  • the separator may be a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, etc.
  • At least one surface of the separator may include a coating layer of inorganic particles. It is also possible that the separator itself is made of a coating layer of inorganic particles. The particles constituting the coating layer may have a structure combined with a binder such that an interstitial volume exists between adjacent particles.
  • the inorganic particles may be made of an inorganic material with a dielectric constant of 5 or more.
  • the inorganic particles include Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1x La x Zr 1y Ti y O 3 (PLZT), PB(Mg 3 Nb 2/3 )O 3 PbTiO 3 ( PMNPT), BaTiO 3 , hafnia(HfO 2 ), SrTiO 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, CaO, ZnO and Y 2 O 3 At least one selected from the group consisting of May contain substances.
  • the electrolyte forming the electrolyte solution 400 in which the electrode assembly 300 is impregnated may be a salt having a structure such as A + B - .
  • a + includes alkali metal cations such as Li + , Na + , K + or ions consisting of a combination thereof.
  • B - is F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , AlO 4 - , AlCl 4 - , PF 6 - , SbF 6 - , AsF 6 - , BF 2 C 2 O 4 - , BC 4 O 8 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , C 4 F 9 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH
  • the electrolyte can also be used by dissolving it in an organic solvent.
  • Organic solvents include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and dipropyl carbonate (DPC). , dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl- 2-pyrrolidone (NMP), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone ( ⁇ -butyrolactone), or mixtures thereof may be used.
  • PC propylene carbonate
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • DPC dipropyl carbonate
  • dimethyl sulfoxide acetonitrile
  • dimethoxyethane dimethoxyethane
  • the prismatic secondary battery 10 of the present invention includes an upper insulator 500 and/or a lower insulator 600. That is, at least one of the upper insulator 500 and the lower insulator 600 is stored in the case 100 together with the electrode assembly 300.
  • the upper insulator 500 integrates the space between the cap plate 200 and the upper surface of the electrode assembly 300 and the space between at least two opposite sides of the front, left, and right sides of the case 100 and the electrode assembly 300. It has a form that occupies.
  • the upper insulator 500 is coupled to the upper end of the electrode assembly 300.
  • the basic form of the upper insulator 500 includes a base portion 700 corresponding to the upper surface of the electrode assembly 300, and a base portion 700 bent at a right angle on at least two of the four sides of the base portion 700 and extending downward. Includes a side portion 710. That is, the upper insulator 500 has a shape similar to a cover fitted to the upper end of the electrode assembly 300.
  • the upper insulator 500 serves to fill the gap that exists between the upper part of the electrode assembly 300 and the case 100, and the upper insulator 500 contacts the case 100 to form an upper area of the electrode assembly 300.
  • the support structure is improved.
  • the size of the upper insulator 500 is determined according to the size of the electrode assembly 300 and the size of the gap between the electrode assembly 300 and the case 100.
  • the size of the base is based on the cross-sectional area in the longitudinal direction (left and right based on the drawing) of the electrode assembly 300, and the thickness of the base and the side portion 710 is the thickness between the cap plate 200 and the upper surface of the electrode assembly 300, respectively. It corresponds to the gap between the front, left, and right surfaces of the case 100 and the electrode assembly 300.
  • the upper insulator 500 has a tab hole 510 through which the anode tab 312 and the cathode tab 314 pass. ) is formed through.
  • the positive and negative tabs 312 and 314 that pass through the tab hole 510 are electrically connected to the positive and negative electrode terminals 210 of the cap plate 200.
  • Each of the upper insulators 500 in FIGS. 2 to 4 is different in the configuration of the side portion 710.
  • the upper insulator 500 in FIG. 2 has side portions 710 disposed on opposing left and right surfaces of the base, with the square secondary battery 10 as the standard.
  • the upper insulator 500 of FIG. 2 is useful for suppressing left-right fluctuation of the electrode assembly 300.
  • the upper insulator 500 of FIG. 3 has side portions 710 disposed on the front and rear opposing surfaces of the base, thereby suppressing the forward and backward shaking of the electrode assembly 300.
  • the upper insulator 500 in FIG. 4 is provided with side portions 710 on all four sides of the base. Accordingly, the upper insulator 500 of FIG. 4 can suppress both the left-right and forward-backward fluctuations of the electrode assembly 300.
  • FIGS. 5 to 7 are diagrams showing various embodiments of the lower insulator 600.
  • the lower insulator 600 is coupled to the lower end of the electrode assembly 300 and shares most of the structure with the upper insulator 500 described above. The only difference is that since the lower insulator 600 does not interfere with the electrode tab 310 of the electrode assembly 300, the tab hole 510 is not necessarily required.
  • the lower insulator 600 is the space between the bottom surface of the case 100 and the bottom surface of the electrode assembly 300, and the space between at least two opposing surfaces of the front, left, and right sides of the case 100 and the electrode assembly 300. is integrally occupied to fill the gap existing at the lower end of the electrode assembly 300.
  • the lower insulator 600 includes a base portion 700 corresponding to the lower surface of the electrode assembly 300 and a side portion 710 bent and extended on at least two of the four sides of the base portion 700. Includes.
  • the lower insulator 600 in FIG. 5 has side portions 710 disposed on the left and right opposing surfaces of the base, based on the square secondary battery 10, and the lower insulator 600 in FIG. 6 has side parts 710 on the front and rear opposing surfaces of the base. A side portion 710 is disposed.
  • the lower insulator 600 of FIG. 7 corresponds to a combination of the lower insulators 600 of FIGS. 5 and 6, and the lower insulator 600 of FIGS. 5 and 6 is adapted to the left and right movement of the electrode assembly 300, respectively. and suppresses rocking in the forward and backward directions, and the lower insulator 600 of FIG. 7 suppresses rocking in all directions forward, backward, left and right.
  • FIGS. 8 and 9 are diagrams showing an embodiment in which the upper insulator 500 and the lower insulator 600 are combined.
  • the fluctuation in the vertical direction is suppressed, and the fluctuation in the forward, backward, left, and right directions is determined by the respective embodiments of the upper insulator 500 and the lower insulator 600.
  • the suppression results vary depending on how they are combined.
  • FIG. 9 is a combination of the upper insulator 500 of FIG. 2 and the lower insulator 600 of FIG. 6.
  • the upper insulator 500 suppresses rocking in the left and right directions, and the lower insulator 600 operates in the forward and backward directions. The roles are divided to suppress fluctuations.
  • the upper insulator 500 of FIG. 3 and the lower insulator 600 of FIG. 5 may be combined.
  • the advantage of the embodiment of FIG. 9 is that the electrolyte 400 can be sufficiently injected into the case 100 as the space occupied by the upper insulator 500 and the lower insulator 600 is minimized. The point is that the need to increase the size of the case 100 to match the liquid amount is reduced.
  • the upper insulator 500 and lower insulator 600 it is desirable to design the upper insulator 500 and lower insulator 600 so that they do not affect the capacity of the square secondary battery 10.
  • the upper insulator 500 and/or the lower insulator 600 covers the holding portion 320 of the unit cell forming the electrode assembly 300, that is, the area coated with the active material, thereby effectively filling the electrode assembly 300. It is desirable to prevent a decrease in discharge capacity.
  • each side portion 710 of the upper insulator 500 and the lower insulator 600 is prevented from encroaching on the holding portion 320 of the electrode assembly 300. Since both edges in the width direction of the positive and negative electrodes to which no active material is applied, that is, the uncoated region 330, have little effect on the charging and discharging of the electrode assembly 300, the upper insulator 500 and lower insulator 600 It would be appropriate to design each side portion 710 to have a length that does not encroach on the area of the holding portion 320.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a second embodiment of the upper insulator 500 and the lower insulator 600.
  • the rotation direction of the upper insulator 500 and the lower insulator 600 is determined according to the arrangement of the side portions 710.
  • the second embodiment can suppress all fluctuations of the electrode assembly 300 in the forward, backward, left, and right directions, and minimizes the size of the space occupied by the upper insulator 500 and lower insulator 600, thereby maintaining the case 100. Internal space utilization can be improved.
  • the upper insulator 500 and lower insulator 600 include a base portion 700 corresponding to the upper surface of the electrode assembly 300, and four base portions 700, respectively. It includes edge portions 720 that are bent and extended along at least two diagonal edges among the edges.
  • the upper insulator 500 is structurally different from the lower insulator 600 only in that it is provided with a tab hole 510.
  • the upper insulator 500 and the lower insulator 600 of the second embodiment are characterized in that they are provided with one to two pairs of corner portions 720 instead of the side portions 710.
  • the corner portion 720 is formed at a corner where two sides of the base portion 700 meet, extends in a right-angled shape across the two sides, and is located at at least two diagonal corners, that is, the upper part of FIG. 10.
  • the insulator 500 and the lower insulator 600 may be provided with one to two pairs of corner portions 720, and in the illustrated embodiment, one pair of corner portions 720 are provided.
  • each corner portion 720 bent and extended along the diagonal edge of the base portion 700 is formed on two orthogonal surfaces of the electrode assembly 300. Supports the electrode assembly 300, thereby suppressing the fluctuation of the electrode assembly 300 in all directions.
  • the corner portions 720 of the upper insulator 500 and the lower insulator 600 are prevented from encroaching on the holding portion 320 of the electrode assembly 300, thereby increasing the actual capacity of the electrode assembly 300. It is desirable to design it so as not to affect it.
  • the upper insulator 500 and the lower insulator 600 may be made of a material that expands in contact with the electrolyte 400 filled in the case 100. That is, the upper insulator 500 and lower insulator 600 may be made of a material that reacts to expansion in length or volume when contacted with a fluid such as the electrolyte 400.
  • the size of the upper insulator 500 and lower insulator 600 in the initial state not in contact with the electrolyte 400 can be made slightly smaller. , Accordingly, assembly efficiency is improved when the electrode assembly 300, in which the upper insulator 500 and the lower insulator 600 are combined, is stored in the case 100.
  • any material can be used for the upper insulator 500 and lower insulator 600 as long as it has the property of expanding upon contact with liquid.
  • a material containing a urethane bond, an ester bond, or an ether bond, or a cellulose ester compound may be used. Examples of such materials may include acrylate-based substrates, urethane-based substrates, epoxy-based substrates, or cellulose-based substrates.
  • FIG. 11 is a diagram showing a third embodiment of the upper insulator 500, and FIG. 11 shows the top and bottom surfaces of the upper insulator 500, respectively.
  • the upper insulator 500 of the third embodiment has an electrode connection portion 800 penetrating the base portion 700 corresponding to the upper surface of the electrode assembly 300, and the electrode connection portion 800 ) is electrically connected to the tab connection portion 810 provided on the inner surface of the base portion 700.
  • the tab connection portion 810 is disposed to face the electrode tab 310 of the electrode assembly 300.
  • This third embodiment is different in that it is provided with an electrode connection part 800 and a tab connection part 810 instead of the tab hole 510 provided in the upper insulator 500 of the first and second embodiments.
  • Both the electrode connection part 800 and the tab connection part 810 are made of a conductive material, and through this, the electrode tab 310 and the cap plate 200 of the electrode assembly 300 are separated from each other by the upper insulator 500. Electrode terminals 210 are electrically connected to each other.
  • FIG. 12 is a diagram showing a structure in which the electrode terminal 210 and the electrode tab 310 are coupled to the upper insulator 500 of FIG. 11.
  • the electrode connection portion 800 and the tab connection portion 810 are also provided as a pair, and the electrodes forming the pair.
  • the connection portion 800 and the tab connection portion 810 are electrically connected to the electrode terminal 210 and the electrode tab 310 of the same polarity, respectively.
  • the upper insulator 500 of FIGS. 11 and 12 is shown as the upper insulator 500 of FIG. 2 in which the side portions 710 are disposed on the left and right opposing surfaces of the base 700, but this is one As an example, it goes without saying that the configuration of the electrode connection portion 800 and the tab connection portion 810 can be applied to all embodiments of the upper insulator 500 described above.
  • cap plate 210 electrode terminal
  • electrode assembly 310 electrode tab
  • base part 710 side part

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

개시되는 발명은 각형 이차전지에 관한 것으로서, 하나의 예에서, 적어도 어느 일면이 개방면을 형성하는 케이스;와, 상기 케이스의 개방면을 통해 상기 케이스 내부에 수납되는 전극 조립체; 및 상기 케이스의 개방면을 밀봉하도록 결합하고, 양극과 음극의 전극단자를 구비하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체의 상면 사이의 공간 및 상기 케이스와 상기 전극 조립체의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유하는 상부 인슐레이터와, 상기 케이스의 바닥면과 상기 전극 조립체의 하면 사이의 공간 및 상기 케이스와 상기 전극 조립체의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유하는 하부 인슐레이터 중의 적어도 어느 하나를 구비한다.

Description

안전성이 개선된 각형 이차전지
본 발명은 전극 조립체의 내부 요동을 방지함으로써 안전성을 개선한 각형 이차전지에 관한 것이다.
본 출원은 2022. 07. 28일자 대한민국 특허출원 제10-2022-0093592호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
이차전지는 일차전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가하고, 또한 환경보호의 시대적 요구에 맞춰 부각되는 전기 차량과 에너지 저장 시스템 등으로 인해 에너지원으로서의 이차전지의 수요는 더욱 급격하게 증가하고 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jellyroll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택 앤 폴딩(Stack & Folding)형으로 대략 분류할 수 있다.
각형 이차전지에 수납되는 전극 조립체의 양극 탭과 음극 탭은 각각 전극 리드에 접합된 뒤 케이스 상의 양극 단자와 음극 단자에 연결된다. 전극 조립체를 수용하는 케이스는, 전극 조립체의 전기 연결을 위한 공간과 전해액의 필요 주액량 등에 의해 약간의 여유공간이 형성되어 있다. 따라서, 케이스 안의 전극 조립체에는 외부 충격에 의해 흔들리거나 미끄러지는 요동 현상(슬립 현상)이 발생한다. 특히, 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용되는 각형 이차전지는 주행 중의 충격에 의해 요동 현상이 빈번히 발생한다.
전극 조립체의 구조적 지지는 주로 양극 단자와 음극 단자에 연결된 양극 탭과 음극 탭(전극 탭)에 의해 이루어진다. 이 때문에 전극 조립체에 요동 현상이 일어나면 전극 탭에 응력이 집중되어 탭이 찢어지거나 전기 접촉에 의한 쇼트가 발생하는 등의 각종 문제가 발생할 수 있다. 또한, 탭 손상으로 인해 이차전지의 용량 감소나 배터리 팩에 수납된 다수의 배터리 사이에 뷸균형이 일어나 결국에는 배터리의 수명이 저하되는 각종 안정성 문제가 일어날 수 있다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 001) 한국공개특허 제2014-0017743호(2014.02.12 공개)
본 발명은 각형 이차전지 내부에 수납된 전극 조립체의 지지구조를 개선하여사용 중에 요동을 일으키는 것을 억제할 수 있도록 하는 것에 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 각형 이차전지에 관한 것으로서, 하나의 예에서, 적어도 어느 일면이 개방면을 형성하는 케이스;와, 상기 케이스의 개방면을 통해 상기 케이스 내부에 수납되는 전극 조립체; 및 상기 케이스의 개방면을 밀봉하도록 결합하고, 양극과 음극의 전극단자를 구비하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체의 상면 사이의 공간 및 상기 케이스와 상기 전극 조립체의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유하는 상부 인슐레이터와, 상기 케이스의 바닥면과 상기 전극 조립체의 하면 사이의 공간 및 상기 케이스와 상기 전극 조립체의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유하는 하부 인슐레이터 중의 적어도 어느 하나를 구비한다.
상기 상부 인슐레이터와 상기 하부 인슐레이터는, 각각 상기 전극 조립체의 전후방향 요동과 좌우방향 요동 중의 적어도 어느 하나를 억제한다.
예를 들어, 상기 상부 인슐레이터와 상기 하부 인슐레이터 중의 어느 하나는 상기 전극 조립체의 전후방향 요동을 억제하고 다른 하나는 좌우방향 요동을 억제할 수 있다.
또는, 상기 상부 인슐레이터 및 상기 하부 인슐레이터는 상기 전극 조립체의 전후방향 요동과 좌우방향 요동 중의 어느 하나를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 인슐레이터는, 상기 전극 조립체의 상면에 대응하는 베이스부와, 상기 베이스부의 4개의 변 중 적어도 2개의 변에서 절곡되어 연장된 측면부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 인슐레이터의 측면부는, 상기 전극 조립체의 유지부를 침범하지 않는 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 상기 하부 인슐레이터는, 상기 전극 조립체의 하면에 대응하는 베이스부와, 상기 베이스부의 4개의 변 중 적어도 2개의 변에서 절곡되어 연장된 측면부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하부 인슐레이터의 측면부는, 상기 전극 조립체의 유지부를 침범하지 않는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 상부 인슐레이터는, 상기 전극 조립체의 상면에 대응하는 베이스부와, 상기 베이스부의 4개 모서리 중 적어도 2개의 대각 모서리를 따라 절곡 연장된 모서리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 인슐레이터의 모서리부는, 상기 전극 조립체의 유지부를 침범하지 않는 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 상기 하부 인슐레이터는, 상기 전극 조립체의 하면에 대응하는 베이스부와, 상기 베이스부의 4개 모서리 중 적어도 2개의 대각 모서리를 따라 절곡 연장된 모서리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하부 인슐레이터의 모서리부는, 상기 전극 조립체의 유지부를 침범하지 않는 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 상기 상부 인슐레이터와 상기 하부 인슐레이터는, 상기 케이스 안에 충진된 전해액과 접촉하여 팽창하는 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 상부 인슐레이터는 상기 전극 조립체의 상면에 대응하는 베이스부를 관통하는 전극 연결부를 구비하고, 상기 전극 연결부는 상기 베이스부의 내면에 구비되어 상기 전극 조립체의 전극 탭에 대향 배치되는 탭 연결부와 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 전극 연결부와 탭 연결부는 각각 한 쌍으로 구비되고, 상기 쌍을 이루는 전극 연결부와 탭 연결부는 각각 동일 극성의 전극단자와 전극 탭에 전기적으로 연결된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 각형 이차전지는 전극 조립체의 상부 및/또는 하부에 존재하는 공간을 채우는 상부 인슐레이터 및/또는 하부 인슐레이터를 포함하며, 상부/하부 인슐레이터가 전극 조립체의 요동을 억제하여 지지구조를 개선함으로써 사용 중의 요동 현상이 억제되어 전기 접촉에 의한 쇼트나 탭이 찢어지는 등의 각종 문제가 방지되며, 이를 통해 이차전지의 안전성이 크게 향상된다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 기술적 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 각형 이차전지에 대한 분해 사시도.
도 2 내지 도 4는 상부 인슐레이터의 다양한 실시형태를 도시한 도면.
도 5 내지 도 7은 하부 인슐레이터의 다양한 실시형태를 도시한 도면.
도 8 및 도 9은 상부 인슐레이터와 하부 인슐레이터가 조합된 실시형태를 도시한 도면.
도 10은 상부/하부 인슐레이터에 대한 다른 실시형태를 도시한 도면.
도 11은 상부 인슐레이터의 또 다른 실시형태를 도시한 도면.
도 12는 도 11의 상부 인슐레이터에 대해 전극단자와 전극 탭이 결합하는 구조를 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 이하에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 각형 이차전지에 관한 것으로서, 하나의 예에서, 적어도 어느 일면이 개방면을 형성하는 케이스와, 상기 케이스의 개방면을 통해 상기 케이스 내부에 수납되는 전극 조립체와, 상기 케이스의 개방면을 밀봉하도록 결합하고 양극과 음극의 전극단자를 구비하는 캡 플레이트를 포함한다.
여기서, 본 발명의 각형 이차전지는 상부 인슐레이터와 하부 인슐레이터 중의 적어도 어느 하나를 포함한다.
상부 인슐레이터는 상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체의 상면 사이의 공간 및 상기 케이스와 상기 전극 조립체의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유한다.
그리고, 하부 인슐레이터와, 상기 케이스의 바닥면과 상기 전극 조립체의 하면 사이의 공간 및 상기 케이스와 상기 전극 조립체의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유한다.
이와 같이, 본 발명의 각형 이차전지는 상부/하부 인슐레이터가 전극 조립체의 상부와 하부에 존재하는 케이스 사이의 간극에 개재되어 전극 조립체의 요동을 억제하며, 이와 같이 전극 조립체의 지지구조가 개선되어 사용 중의 요동 현상이 억제됨으로써 전기 접촉에 의한 쇼트나 탭이 찢어지는 등의 각종 문제가 방지되고, 결과적으로 이차전지의 안전성이 크게 향상된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각형 이차전지에 대한 구체적인 실시형태에 대해 상세히 설명한다. 참고로, 이하의 설명에서 사용되는 상대적인 위치를 지정하는 전후나 상하좌우의 방향은 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 특별한 정의가 없는 한 도면에 도시된 방향을 기준으로 삼는다.
[제1 실시형태]
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 각형 이차전지(10)에 대한 분해 사시도이다.
도시된 각형 이차전지(10)는 적어도 어느 일면이 개방면을 형성하는 케이스(100)를 구비하며, 전극 조립체(300)는 케이스(100)의 개방면을 통해 케이스(100) 내부에 수납된다. 그리고, 케이스(100)의 개방면을 밀봉하도록 결합하고, 양극과 음극의 전극단자(210)를 구비하는 캡 플레이트(200)를 포함한다.
도 1에 도시된 제1 실시형태의 각형 이차전지(10)는 양극과 음극의 전극단자(210)가 케이스(100)의 상면에 함께 배치되는 일방향 이차전지로서, 케이스(100)의 상면이 개방면을 이룸에 따라 캡 플레이트(200)가 케이스(100)의 상면을 밀봉하게 된다.
단위 셀이 적층된 전극 조립체(300)는 케이스(100) 안에 밀봉 수납된다. 단위 셀은 음극/분리막/양극의 단위 구조로 이루어져 있는 셀을 말하는 것으로서, 복수의 단위 셀이 적층됨으로써 하나의 전극 조립체(300)가 구성된다. 단위 셀의 일반적인 구성을 설명하면 다음과 같다.
양극은 양극 집전체 및 양극 집전체의 일면 또는 양면 상에 도포된 양극 활물질을 포함한다. 양극 집전체의 폭 방향 일측 단부에는 양극 활물질이 도포되지 않은 무지부(330)가 존재한다. 무지부(330)에 대해 노칭(타발) 가공을 수행함으로써 양극 탭(312)이 형성된다.
음극은 음극 집전체 및 음극 집전체의 일면 또는 양면 상에 도포된 음극 활물질을 포함한다. 음극 집전체의 폭 방향 일측 단부에는 음극 활물질이 도포되지 않은 무지부(330)가 존재한다. 마찬가지로, 음극의 무지부(330)는 음극 탭(314)으로서 기능한다.
제1 실시형태에서, 전극 탭(310), 즉 양극 탭(312)과 음극 탭(314)은 전극 조립체(300)의 폭 방향, 즉 각형 이차전지(10)의 높이 방향을 따라 동일 단부에 위치한다. 도시된 예에서, 양극 탭(312)과 음극 탭(314)은 각형 이차전지(10)의 상면을 향해 연장되며, 양극 탭(312)과 음극 탭(314)은 캡 플레이트(200) 상에 구비된 양극 단자와 음극 단자에 각각 전기적으로 연결된다.
본 발명에 있어서, 양극 집전체에 코팅되는 양극 활물질과 음극 집전체에 코팅되는 극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
하나의 예에서, 양극 활물질은 일반 화학식 A[AxMy]O2+z(A는 Li, Na 및 K 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M은 Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, 및 Cr에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; x ≥ 0, 1 ≤ x+y ≤2, ­0.1 ≤ z ≤ 2; x, y, z 및 M에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨)로 표시되는 알칼리 금속 화합물을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 양극 활물질은 US6,677,082, US6,680,143 등에 개시된 알칼리 금속 화합물 xLiM1O2­(1­x)Li2M2O3(M1은 평균 산화 상태 3을 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 평균 산화 상태 4를 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; 0≤ x ≤1)일 수 있다.
또 다른 예에서, 양극 활물질은, 일반 화학식 LiaM1 xFe1­xM2 yP1­yM3 zO4­z(M1은 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si, Ge, V 및 S에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M3는 F를 선택적으로 포함하는 할로겐족 원소를 포함; 0 < a ≤ 2, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ z < 1; a, x, y, z, M1, M2, 및 M3에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨), 또는 Li3M2(PO4)3[M은 Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함]로 표시되는 리튬 금속 포스페이트일 수 있다.
바람직하게, 양극 활물질은 1차 입자 및/또는 1차 입자가 응집된 2차 입자를 포함할 수 있다.
일 예에서, 음극 활물질은 탄소재, 리튬금속 또는 리튬금속화합물, 규소 또는 규소화합물, 주석 또는 주석 화합물 등을 사용할 수 있다. 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 음극 활물질로 사용 가능하다. 탄소재로는 저결정 탄소, 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다.
그리고, 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있다. 다른 예시로서, 분리막은 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있다.
분리막의 적어도 한 쪽 표면에는 무기물 입자의 코팅층을 포함할 수 있다. 또한 분리막 자체가 무기물 입자의 코팅층으로 이루어지는 것도 가능하다. 코팅층을 구성하는 입자들은 인접하는 입자 사이 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 존재하도록 바인더와 결합된 구조를 가질 수 있다.
무기물 입자는 유전율이 5 이상인 무기물로 이루어질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 상기 무기물 입자는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1­xLaxZr1­yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3­PbTiO3(PMN­PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
그리고, 전극 조립체(300)가 함침되는 전해액(400)을 이루는 전해질은 A+B-와 같은 구조를 갖는 염일 수 있다. 여기서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함한다. 그리고 B-는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, AlO4 -, AlCl4 -, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -, BF2C2O4 -, BC4O8 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- ,　CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN-　및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 음이온을 포함한다.
전해질은 또한 유기 용매에 용해시켜 사용할 수 있다. 유기 용매로는, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylenecarbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드 (dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γ-butyrolactone) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
도 1로 돌아오면, 본 발명의 각형 이차전지(10)는 상부 인슐레이터(500) 및/또는 하부 인슐레이터(600)를 포함한다. 즉, 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600) 중의 적어도 어느 하나가 전극 조립체(300)와 함께 케이스(100) 안에 수납된다.
도 2 내지 도 4는 상부 인슐레이터(500)의 다양한 실시형태를 도시한 도면이다. 상부 인슐레이터(500)는 캡 플레이트(200)와 전극 조립체(300)의 상면 사이의 공간과, 케이스(100)와 전극 조립체(300)의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유하는 형태를 지닌다.
도 1에 나타난 바와 같이, 상부 인슐레이터(500)는 전극 조립체(300)의 상단부에 결합한다. 상부 인슐레이터(500)의 기본적인 형태는, 전극 조립체(300)의 상면에 대응하는 베이스부(700)와, 베이스부(700)의 4개의 변 중 적어도 2개의 변에서 직각으로 절곡되어 하방으로 연장된 측면부(710)를 포함한다. 즉, 상부 인슐레이터(500)는 전극 조립체(300)의 상단부에 끼워지는 덮개에 유사한 형태를 가진다.
전극 조립체(300)와 케이스(100) 사이에는 전기 연결을 위한 공간과 전해액(400)의 필요 주액량, 조립성 등을 고려하여 약간의 여유공간이 존재한다. 상부 인슐레이터(500)는 전극 조립체(300) 상부와 케이스(100) 사이에 존재하는 간극을 메꾸는 역할을 하며, 상부 인슐레이터(500)가 케이스(100)에 접촉함으로써 전극 조립체(300)의 상부영역에서의 지지구조가 개선된다.
상부 인슐레이터(500)의 사이즈는 전극 조립체(300)의 크기, 그리고 전극 조립체(300)와 케이스(100) 사이의 간극의 크기에 따라 결정된다. 베이스의 크기는 전극 조립체(300)의 길이방향(도면 기준으로 좌우방향) 단면적이 기준이 되고, 베이스와 측면부(710)의 두께는 각각 캡 플레이트(200)와 전극 조립체(300)의 상면 사이의 간극과 케이스(100)와 전극 조립체(300)의 전후좌우면 사이의 간극에 대응한다.
여기서, 전극 조립체(300)의 양극 탭(312)과 음극 탭(314)이 상부에 돌출되어 있으므로, 상부 인슐레이터(500)에는 양극 탭(312)과 음극 탭(314)이 통과하는 탭 홀(510)이 관통 형성되어 있다. 탭 홀(510)을 통과한 양극 탭(312)과 음극 탭(314)은 캡 플레이트(200)의 양극과 음극의 전극단자(210)에 전기적으로 연결된다.
도 2 내지 도 4의 각 상부 인슐레이터(500)는 측면부(710)의 구성에 있어서 차이가 있다. 도 2의 상부 인슐레이터(500)는, 각형 이차전지(10)를 기준으로 하여, 베이스의 좌우측 대향면에 측면부(710)가 배치되어 있다. 이러한 도 2의 상부 인슐레이터(500)는 전극 조립체(300)의 좌우방향 요동을 억제하는데 유용하다. 반면, 도 3의 상부 인슐레이터(500)는 베이스의 전후 대향면에 측면부(710)가 배치되어 있으며, 이에 따라 전극 조립체(300)의 전후방향 요동을 억제할 수 있다.
도 4의 상부 인슐레이터(500)는 베이스의 전후좌후 4면에 걸쳐 모두 측면부(710)가 구비되어 있다. 따라서, 도 4의 상부 인슐레이터(500)는 전극 조립체(300)의 좌우방향 요동과 전후방향 요동을 모두 억제할 수 있다.
그리고, 도 5 내지 도 7은 하부 인슐레이터(600)의 다양한 실시형태를 도시한 도면이다. 하부 인슐레이터(600)는 전극 조립체(300)의 하단부에 결합하는 것으로서, 전술한 상부 인슐레이터(500)와는 대부분의 구조를 공유한다. 단지 차이라면, 하부 인슐레이터(600)는 전극 조립체(300)의 전극 탭(310)과는 간섭이 발생하지 않기에 탭 홀(510)의 구성이 반드시 필요한 것은 아니라는 것이다.
하부 인슐레이터(600)는 케이스(100)의 바닥면과 전극 조립체(300)의 하면 사이의 공간, 그리고 케이스(100)와 전극 조립체(300)의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유하여 전극 조립체(300) 하단부에 존재하는 간극을 메운다. 이를 위해, 하부 인슐레이터(600)는 전극 조립체(300)의 하면에 대응하는 베이스부(700)와, 베이스부(700)의 4개의 변 중 적어도 2개의 변에서 절곡되어 연장된 측면부(710)를 포함한다.
도 5의 하부 인슐레이터(600)는, 각형 이차전지(10)를 기준으로 하여, 베이스의 좌우측 대향면에 측면부(710)가 배치되어 있으며, 도 6의 하부 인슐레이터(600)는 베이스의 전후 대향면에 측면부(710)가 배치되어 있다. 도 7의 하부 인슐레이터(600)는 도 5 및 도 6의 하부 인슐레이터(600)가 조합된 형태에 해당하며, 도 5 및 도 6의 하부 인슐레이터(600)는 각각 전극 조립체(300)의 좌우방향 요동 및 전후방향 요동을 억제하고, 도 7의 하부 인슐레이터(600)는 전후좌우 모든 방향의 요동을 억제한다.
도 8 및 도 9은 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)가 조합된 실시형태를 도시한 도면이다. 전극 조립체(300)에 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)가 모두 결합함으로써 상하방향의 요동이 억제되며, 전후좌우 방향의 요동은 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)의 각 실시형태를 어떻게 조합하는지에 따라 억제되는 결과가 달라진다.
예를 들어, 도 2의 상부 인슐레이터(500)와 도 5의 하부 인슐레이터(600)가 조합된 도 8의 실시형태에서는, 전극 조립체(300)의 상하방향 요동과 함께 좌우방향의 요동을 억제한다. 다만, 전극 조립체(300)의 전후방향으로는 유동성이 유지된다.
그리고, 도시되지는 않았지만, 도 3의 상부 인슐레이터(500)와 도 6 하부 인슐레이터(600)가 조합되면 전후방향의 요동이 억제되고, 도 4의 상부 인슐레이터(500)와 도 7의 하부 인슐레이터(600)가 조합되면 전후좌후 사방의 요동이 억제될 것임은 자명하게 이해될 것이다.
여기서, 전후좌후 사방의 요동을 억제하기 위해서 반드시 도 4의 상부 인슐레이터(500)와 도 7의 하부 인슐레이터(600)를 조합할 필요는 없으며, 이는 도 9의 실시형태에 나타나 있다.
도 9의 실시형태는 도 2의 상부 인슐레이터(500)와 도 6의 하부 인슐레이터(600)가 조합한 것으로서, 상부 인슐레이터(500)는 좌우방향의 요동을 억제하고, 하부 인슐레이터(600)는 전후방향의 요동을 억제하도록 그 역할을 분담하고 있다. 마찬가지의 결과를 얻기 위해, 도 3의 상부 인슐레이터(500)와 도 5의 하부 인슐레이터(600)를 조합할 수도 있다.
도 9의 실시형태가 가지는 장점은 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)가 점유하는 공간이 최소화되는 만큼 케이스(100) 안에 전해액(400)을 충분히 주액할 수가 있고, 전해액(400)의 주액량을 맞추기 위해 케이스(100)의 사이즈를 키울 필요성이 줄어든다는 것에 있다.
또한, 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)가 각형 이차전지(10)의 용량에 영향을 미치지 않도록 설계하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 상부 인슐레이터(500) 및/또는 하부 인슐레이터(600)가 전극 조립체(300)를 이루는 단위 셀의 유지부(320), 즉 활물질이 코팅된 영역을 가림으로써 실질적인 전극 조립체(300)의 충방전 용량을 감소시키는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 도 8 및 도 9에 도시된 것처럼, 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)의 각 측면부(710)는 전극 조립체(300)의 유지부(320)를 침범하지 않도록 한다. 활물질이 도포되지 않은 양극과 음극의 폭 방향 양쪽 가장자리, 즉 무지부(330)는 전극 조립체(300)의 충방전에 실질적으로 미치는 영향이 거의 없으므로, 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)의 각 측면부(710)가 유지부(320) 영역을 침범하지 않는 길이를 갖도록 설계하는 것이 적절할 것이다.
[제2 실시형태]
도 10은 상부 인슐레이터(500) 및 하부 인슐레이터(600)에 대한 제2 실시형태를 도시한 도면이다.
전술한 제1 실시형태에서, 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)는 측면부(710)의 배치에 따라 억제하는 요동방향이 결정되었다. 이에 비해, 제2 실시형태는 전극 조립체(300)의 전후좌우 방향의 요동을 모두 억제할 수 있으며, 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)가 점유하는 공간의 크기를 최소화함으로써 케이스(100) 내부의 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 제2 실시형태에 따른 상부 인슐레이터(500) 및 하부 인슐레이터(600)는 각각 전극 조립체(300)의 상면에 대응하는 베이스부(700)와, 베이스부(700)의 4개 모서리 중 적어도 2개의 대각 모서리를 따라 절곡 연장된 모서리부(720)를 포함하고 있다. 참고로, 제1 실시형태에서와 동일하게, 상부 인슐레이터(500)에는 탭 홀(510)이 구비된다는 점에서만 하부 인슐레이터(600)와 구조적으로 차이가 있다.
이와 같이, 제2 실시형태의 상부 인슐레이터(500) 및 하부 인슐레이터(600)는, 측면부(710)가 아니라, 한 쌍 내지 두 쌍의 모서리부(720)를 구비한다는 것에 특징이 있다. 모서리부(720)는 베이스부(700)의 2개 변이 만나는 모서리에 형성되며, 2개 변에 걸쳐 직각으로 꺾인 형태로 연장되며, 적어도 2개의 대각 모서리에 위치한다, 다시 말해, 도 10의 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)는 한 쌍 내지 두 쌍의 모서리부(720)를 구비할 수 있으며, 도시된 실시형태에서는 한 쌍의 모서리부(720)가 구비되어 있다.
제2 실시형태의 상부 인슐레이터(500) 및 하부 인슐레이터(600)에 의하면, 베이스부(700)의 대각 모서리를 따라 절곡 연장된 각 모서리부(720)는 전극 조립체(300)의 직교하는 2개의 면을 지지하고, 이에 따라 전극 조립체(300)의 전후좌우 모든 방향의 요동을 억제할 수 있다.
이러한 제2 실시형태의 전후좌우 모든 방향에 대한 요동 억제는, 전술한 제1 실시형태에 의해서도 가능하지만, 모서리부(720)가 차지하는 공간이 상당히 축소된다는 점에 이점을 가진다. 모서리부(720)의 공간이 줄어든만큼, 제2 실시형태는 전해액(400)의 주액량, 전극 조립체(300)의 용량 등에 관계되는 케이스(100) 내부의 공간 활용도 측면에서 유리하다.
그리고, 제2 실시형태에서도, 상부 인슐레이터(500) 및 하부 인슐레이터(600)의 모서리부(720)는 전극 조립체(300)의 유지부(320)를 침범하지 않도록 함으로써 전극 조립체(300)의 실질적인 용량에 영향을 미치지 않도록 설계하는 것이 바람직하다.
나아가 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)는, 케이스(100) 안에 충진된 전해액(400)과 접촉하여 팽창하는 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)는 전해액(400)과 같은 유체와 접촉하면 이에 반응하여 길이팽창 또는 부피팽창을 일으키는 소재로 만들어질 수 있다.
이와 같은 팽창성 소재로 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)를 만들면, 전해액(400)에 접촉하지 않은 초기 상태에서의 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)의 사이즈를 조금 작게 만들 수 있고, 이에 따라 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)가 결합된 전극 조립체(300)를 케이스(100) 안에 수납할 때의 조립성이 향상된다.
이러한 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)의 소재는 액체 접촉에 의해 팽창하는 특성을 가진 것이라면 어떠한 소재도 사용할 수 있다. 하나의 예시에서, 우레탄 결합, 에스테르 결합 또는 에테르 결합을 포함하거나, 또는 셀를로오스 에스테르 화합물을 포함하는 소재를 사용할수 있다. 이러한 소재로는 아크릴레이트계 기재, 우레탄계 기재, 에폭시계 기재 또는 셀룰로오스계 기재가 예시될 수 있다.
팽창특성을 가진 상부 인슐레이터(500)와 하부 인슐레이터(600)는 전극 조립체(300)와 함께 케이스(100) 안에 수납되면, 초기에는 케이스(100) 사이에 간극이 존재하지만, 전해액(400)에 접촉하여 팽창함에 따라 간극에 메워지고, 이에 따라 전극 조립체(300)에 작용하는 전후좌후 방향의 요동을 효과적으로 억제하게 된다.
[제3 실시형태]
도 11 상부 인슐레이터(500)에 대한 제3 실시형태를 도시한 도면으로서, 도 11은 상부 인슐레이터(500)의 상면과 저면을 각각 보여준다.
도 11을 참조하면, 제3 실시형태의 상부 인슐레이터(500)는 전극 조립체(300)의 상면에 대응하는 베이스부(700)를 관통하는 전극 연결부(800)를 구비하고 있으며, 또한 전극 연결부(800)는 베이스부(700)의 내면에 구비되어 있는 탭 연결부(810)와 전기적으로 연결되어 있다. 여기서, 탭 연결부(810)는 전극 조립체(300)의 전극 탭(310)에 대향 배치되어 있다.
이러한 제3 실시형태는, 제1 및 제2 실시예의 상부 인슐레이터(500)에 구비되어 있는 탭 홀(510) 대신에, 전극 연결부(800)와 탭 연결부(810)를 구비한다는 점에서 차이가 있다. 전극 연결부(800)와 탭 연결부(810)는 모두 도전성 소재로 이루어져 있으며, 이를 통해 상부 인슐레이터(500)에 의해 서로 분리되어 있는 전극 조립체(300)의 전극 탭(310)과 캡 플레이트(200)의 전극단자(210)가 서로 전기적으로 연결된다.
도 12는 도 11의 상부 인슐레이터(500)에 대해 전극단자(210)와 전극 탭(310)이 결합하는 구조를 도시한 도면이다. 전극단자(210)와 전극 탭(310)이 각각 양극과 음극의 두 극성으로 구비되는 것에 대응하여, 전극 연결부(800)와 탭 연결부(810) 역시 각각 한 쌍으로 구비되어 있으며, 쌍을 이루는 전극 연결부(800)와 탭 연결부(810)는 각각 동일 극성의 전극단자(210)와 전극 탭(310)에 전기적으로 연결된다.
참고로, 도 11 및 도 12의 상부 인슐레이터(500)는 베이스(700)의 좌우측 대향면에 측면부(710)가 배치되어 있는 도 2의 상부 인슐레이터(500)를 대상으로 도시되어 있지만, 이것은 하나의 예시로서, 전술한 모든 상부 인슐레이터(500)의 실시형태에 대해 전극 연결부(800)와 탭 연결부(810)의 구성이 적용될 수 있음은 물론이다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[부호의 설명]
10: 각형 이차전지 100: 케이스
200: 캡 플레이트 210: 전극단자
300: 전극 조립체 310: 전극 탭
312: 양극 탭 314: 음극 탭
320: 유지부 330: 무지부
400: 전해액 500: 상부 인슐레이터
510: 탭 홀 600: 하부 인슐레이터
700: 베이스부 710: 측면부
720: 모서리부 800: 전극 연결부
810: 탭 연결부

Claims (15)

  1. 적어도 어느 일면이 개방면을 형성하는 케이스;
    상기 케이스의 개방면을 통해 상기 케이스 내부에 수납되는 전극 조립체; 및
    상기 케이스의 개방면을 밀봉하도록 결합하고, 양극과 음극의 전극단자를 구비하는 캡 플레이트를 포함하고,
    상기 캡 플레이트와 상기 전극 조립체의 상면 사이의 공간 및 상기 케이스와 상기 전극 조립체의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유하는 상부 인슐레이터와,
    상기 케이스의 바닥면과 상기 전극 조립체의 하면 사이의 공간 및 상기 케이스와 상기 전극 조립체의 전후좌우면 중의 적어도 서로 대향하는 두 면 사이의 공간을 일체로 점유하는 하부 인슐레이터 중의 적어도 어느 하나를 구비하는, 각형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터와 상기 하부 인슐레이터는, 각각 상기 전극 조립체의 전후방향 요동과 좌우방향 요동 중의 적어도 어느 하나를 억제하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터와 상기 하부 인슐레이터 중의 어느 하나는 상기 전극 조립체의 전후방향 요동을 억제하고 다른 하나는 좌우방향 요동을 억제하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터 및 상기 하부 인슐레이터는 상기 전극 조립체의 전후방향 요동과 좌우방향 요동 중의 어느 하나를 억제하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터는,
    상기 전극 조립체의 상면에 대응하는 베이스부와, 상기 베이스부의 4개의 변 중 적어도 2개의 변에서 절곡되어 연장된 측면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터의 측면부는, 상기 전극 조립체의 유지부를 침범하지 않는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 하부 인슐레이터는,
    상기 전극 조립체의 하면에 대응하는 베이스부와, 상기 베이스부의 4개의 변 중 적어도 2개의 변에서 절곡되어 연장된 측면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하부 인슐레이터의 측면부는, 상기 전극 조립체의 유지부를 침범하지 않는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터는,
    상기 전극 조립체의 상면에 대응하는 베이스부와, 상기 베이스부의 4개 모서리 중 적어도 2개의 대각 모서리를 따라 절곡 연장된 모서리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터의 모서리부는, 상기 전극 조립체의 유지부를 침범하지 않는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 하부 인슐레이터는,
    상기 전극 조립체의 하면에 대응하는 베이스부와, 상기 베이스부의 4개 모서리 중 적어도 2개의 대각 모서리를 따라 절곡 연장된 모서리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하부 인슐레이터의 모서리부는, 상기 전극 조립체의 유지부를 침범하지 않는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터와 상기 하부 인슐레이터는,
    상기 케이스 안에 충진된 전해액과 접촉하여 팽창하는 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 상부 인슐레이터는, 상기 전극 조립체의 상면에 대응하는 베이스부를 관통하는 전극 연결부를 구비하고,
    상기 전극 연결부는, 상기 베이스부의 내면에 구비되어 상기 전극 조립체의 전극 탭에 대향 배치되는 탭 연결부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전극 연결부와 탭 연결부는 각각 한 쌍으로 구비되고,
    상기 쌍을 이루는 전극 연결부와 탭 연결부는 각각 동일 극성의 전극단자와 전극 탭에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
PCT/KR2023/010524 2022-07-28 2023-07-20 안전성이 개선된 각형 이차전지 WO2024025257A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0093592 2022-07-28
KR1020220093592A KR20240015840A (ko) 2022-07-28 2022-07-28 안전성이 개선된 각형 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024025257A1 true WO2024025257A1 (ko) 2024-02-01

Family

ID=89706847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/010524 WO2024025257A1 (ko) 2022-07-28 2023-07-20 안전성이 개선된 각형 이차전지

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240015840A (ko)
WO (1) WO2024025257A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677082B2 (en) 2000-06-22 2004-01-13 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
KR100601577B1 (ko) * 2005-03-24 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20070013568A (ko) * 2005-07-26 2007-01-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20100136409A (ko) * 2009-06-18 2010-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20110057987A (ko) * 2009-11-25 2011-06-01 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20160019229A (ko) * 2014-08-11 2016-02-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140017743A (ko) 2012-07-31 2014-02-12 주식회사 엘지화학 내진동성이 향상된 이차전지

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677082B2 (en) 2000-06-22 2004-01-13 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
KR100601577B1 (ko) * 2005-03-24 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20070013568A (ko) * 2005-07-26 2007-01-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20100136409A (ko) * 2009-06-18 2010-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20110057987A (ko) * 2009-11-25 2011-06-01 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20160019229A (ko) * 2014-08-11 2016-02-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240015840A (ko) 2024-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013005898A1 (ko) 전기화학소자용 전극 조립체 및 이를 구비한 전기화학소자
WO2018048160A1 (ko) 이차전지
KR20160111855A (ko) 축전 소자
WO2021038545A1 (ko) 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
WO2020085815A1 (ko) 배터리 셀 손상을 방지할 수 있는 구조를 갖는 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩과 자동차
WO2022191514A1 (ko) 원통형 이차전지, 배터리팩 및 이동수단
WO2015056973A1 (ko) 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 이차전지 모듈
WO2021075733A1 (ko) 배터리 셀, 이러한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩
WO2024025257A1 (ko) 안전성이 개선된 각형 이차전지
WO2020184813A1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
WO2024035092A1 (ko) 안전성이 개선된 각형 이차전지
WO2024014832A1 (ko) 안전성이 개선된 각형 이차전지
WO2023200170A1 (ko) 안전성이 개선된 각형 이차전지
WO2019050180A1 (ko) 이차 전지
WO2023195730A1 (ko) 안전성이 개선된 각형 이차전지
WO2024005532A1 (ko) 전극 조립체, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차
WO2023200140A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지 셀
WO2023120924A1 (ko) 3전극 전지 및 이를 이용한 성능 분석 시스템
WO2018043889A1 (ko) 이차 전지
WO2024112166A1 (ko) 전지 모듈
WO2024085582A1 (ko) 전극 조립체, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차
WO2023153901A1 (ko) 전극 구조체, 그리고 전극 구조체를 포함하는 각형 전지
WO2023090963A1 (ko) 집전판, 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차
WO2023195732A1 (ko) 각형 이차전지
WO2024090966A1 (ko) 이차전지용 전극 조립체 및 이를 포함하는 원통형 이차전지

Legal Events

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

Ref document number: 23846916

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 23 846 916.7

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023846916

Country of ref document: EP

Effective date: 20240429