KR100366083B1 - Assembly of electrode plate for lithium secondry battery - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 음극판 및, 상기 음극판의 양측 표면상에 배치되는 양극판을 가지는 극판들과; 상기 각 극판들 사이에 배치되는 세퍼레이터;를 구비하는 리튬 2차 전지의 극판 조립체에 있어서, 상기 각 극판과 상기 세퍼레이터 사이에 전해액 충전 공간을 확보할 수 있도록, 상기 각 극판이 상기 세퍼레이터와 마주하는 어느 일측 표면에 대하여 부분 접착되는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 극판 조립체가 제공된다.According to the present invention, there is provided a negative electrode plate having positive electrode plates disposed on both surfaces of the negative electrode plate; In the electrode plate assembly of a lithium secondary battery comprising a separator disposed between each of the pole plates, which each of the pole plates facing the separator so as to secure an electrolyte filling space between each pole plate and the separator. A pole plate assembly of a lithium secondary battery is provided that is partially bonded to one surface.
Description
본 발명은 리튬 2차 전지의 극판 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리튬 2차 전지의 극판 조립체를 구성하는 양극판, 음극판, 또는 세퍼레이터 사이에 부분적인 접착이 이루어진 극판 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode plate assembly of a lithium secondary battery, and more particularly, to an electrode plate assembly in which partial bonding is made between a positive electrode plate, a negative electrode plate, or a separator constituting the electrode plate assembly of a lithium secondary battery.
휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 소형화, 경량화 및 무선화가 급속하게 진행됨에 따라 그 구동 전원으로서 에너지 밀도가 높은 리튬 2차 전지가 활발히 개발되고 있다. 상기 리튬 2차 전지는 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 전지와, 리튬 이온 전지 및, 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 전지(Lithium Ion Polymer Battery)로 구별된다. 또한 상기 리튬 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 폴리머 전지와 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 나눌 수 있다.As miniaturization, weight reduction, and wirelessization of mobile phones, camcorders, notebook computers, and the like are rapidly progressing, lithium secondary batteries having high energy density have been actively developed as driving power sources. The lithium secondary battery is classified into a lithium metal battery using a liquid electrolyte, a lithium ion battery, and a lithium ion battery using a polymer solid electrolyte. In addition, the lithium polymer battery may be classified into a fully solid lithium polymer battery containing no organic electrolyte and a lithium ion polymer battery using a gel polymer electrolyte containing an organic electrolyte according to the type of polymer solid electrolyte.
도 1은 통상적인 리튬 이온 폴리머 전지의 구조를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing the structure of a conventional lithium ion polymer battery.
첨부된 도면을 참조하면, 리튬 이온 폴리머 전지는 그리드(Grid)에 전극 활물질을 충전시킨 양극판 및, 음극판과, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 것으로 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터(Seperator)가 적층된 구조로 되어 있는 극판 조립체(11)를 구비한다. 또한 상기 양극판의 일측에는 양극 탭(12a)이 형성되고, 상기 음극판의 일 측에는 음극 탭(13a)이 형성된다. 상기 탭(12a, 13a)들은 리이드(14, 15)에 연결됨으로써 외부 회로와 접속될 수 있다.Referring to the accompanying drawings, a lithium ion polymer battery includes a positive electrode plate filled with an electrode active material in a grid, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and in which an organic electrolyte is impregnated. The electrode plate assembly 11 which has a structure is provided. In addition, a positive electrode tab 12a is formed at one side of the positive electrode plate, and a negative electrode tab 13a is formed at one side of the negative electrode plate. The tabs 12a and 13a may be connected to an external circuit by being connected to the leads 14 and 15.
상술한 극판 조립체(11), 양극 탭(12a), 음극 탭(13a) 및, 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)는 절연성 케이스(16) 및 그와 일체로 형성된 커버(16a)에 의해 밀봉된다. 상기 절연성 케이스(16)와 커버(16a)는 통상적으로 알루미늄 박막의 상, 하면위에 열접착성 물질이 적층된 형태를 가지며, 열접착성 물질이 상호 접착됨으로써 극판 조립체(11)가 수용된 공간을 밀봉할 수 있다. 또한 전지 셀(11)과 외부와의 전기적인 연결을 위하여 양극 리이드(14)와 음극 리이드(15)의 일부가 외부로 노출된 상태에서 절연성 케이스(16)에 의해 밀봉된다.The above-described electrode plate assembly 11, the positive electrode tab 12a, the negative electrode tab 13a, and the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 are formed by an insulating case 16 and a cover 16a integrally formed therewith. Is sealed. The insulating case 16 and the cover 16a generally have a form in which heat-adhesive materials are stacked on upper and lower surfaces of an aluminum thin film, and the heat-adhesive materials are bonded to each other to seal a space in which the electrode plate assembly 11 is accommodated. can do. In addition, a portion of the positive electrode lead 14 and the negative electrode lead 15 are sealed by the insulating case 16 in a state where the positive electrode 14 and the negative electrode lead 15 are exposed to the outside for electrical connection between the battery cell 11 and the outside.
도 2는 통상적인 리튬 2차 전지의 극판 조립체를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing a pole plate assembly of a conventional lithium secondary battery.
도면을 참조하면, 중앙에 음극판(23)을 두고 양측 표면에 양극판(21)이 배치되며, 상기 음극판(23)과 양극판(21) 사이에는 세퍼레이터(22)가 개재된다. 이와 같이 음극판(23)의 양측 표면에 양극판(21)이 배치되는 구조는 소위 바이셀(bi-cell)로서 불리우며, 하나의 리튬 2차 전지에는 이와 같은 바이셀 구조가 용량에 따라서 5개 이상 적층됨으로써 이루어진다. 공지된 바와 같이 음극판(23)과 양극판(21)은 금속의 박판으로 형성되는 집전체상에 음극 활물질 또는 양극 활물질을 라미네이션시킴으로써 이루어지며, 상기 각 극판들은 또한 세퍼레이터(22)에 대하여 롤러나 가압 플레이트로써 라미네이션된다. 상기 각 극판(21,23)들과 세퍼레이터(22)에는 차후의 조립 공정에서 전해액이 함침된다.Referring to the drawings, the negative electrode plate 23 is disposed at the center thereof, and the positive electrode plate 21 is disposed on both surfaces thereof, and the separator 22 is interposed between the negative electrode plate 23 and the positive electrode plate 21. As such, the structure in which the positive electrode plates 21 are disposed on both surfaces of the negative electrode plate 23 is called a bi-cell, and in one lithium secondary battery, at least five such bicell structures are stacked according to capacity. By doing so. As is known, the negative electrode plate 23 and the positive electrode plate 21 are made by laminating a negative electrode active material or a positive electrode active material on a current collector formed of a thin metal plate, and each of the positive electrode plates is also a roller or a pressure plate with respect to the separator 22. Laminated. Each of the pole plates 21 and 23 and the separator 22 are impregnated with an electrolyte solution in a subsequent assembly process.
위와 같은 구조의 극판 조립체를 구비한 리튬 2차 전지에 있어서, 양극판(21) 또는 음극판(23)은 세퍼레이터(22)에 대해서 라미네이션에 의해 조립되므로, 그 사이에 전해액이 함침될 공간이 부족하다. 라미네이션은 매끈한 표면을가지는 열간 플레이트(hot plate)로써 상기 극판(21,23)과 세퍼레이터(22)를 상호 중첩시킨 가운데 압착시킴으로써 이루어진다. 즉, 각 극판(21,23)들과 세퍼레이터(22)들은 대응하는 전체 표면이 상호 접촉된 상태에서 라미네이션되므로, 비록 전해액이 함침된다 할지라도 상호 접촉된 표면 사이에 전해액이 존재할 수 있는 공간은 없는 것이다. 따라서 전해액의 부족에 의해 고효율의 전지가 제작될 수 없다는 문제점이 있다.In the lithium secondary battery having the electrode plate assembly having the above structure, since the positive electrode plate 21 or the negative electrode plate 23 is assembled by the lamination to the separator 22, there is insufficient space for the electrolyte solution to be impregnated therebetween. Lamination is a hot plate having a smooth surface and is formed by pressing the pole plates 21 and 23 and the separator 22 while overlapping each other. That is, each of the electrode plates 21 and 23 and the separators 22 are laminated with their entire surfaces in contact with each other, so that even if the electrolyte is impregnated, there is no space for the electrolyte to exist between the surfaces in contact with each other. will be. Therefore, there is a problem that a high efficiency battery cannot be manufactured due to lack of electrolyte solution.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전해액의 함침 공간이 증가할 수 있도록 극판의 표면 또는 세퍼레이터 표면을 부분 접착시킨 리튬 2차 전지의 극판 조립체를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an electrode plate assembly of a lithium secondary battery partially bonded to the surface of the electrode plate or the separator surface to increase the impregnation space of the electrolyte.
도 1은 통상적인 리튬 2차 전지의 개략적인 분해 사시도.1 is a schematic exploded perspective view of a conventional lithium secondary battery.
도 2는 통상적인 리튬 2차 전지의 극판 조립체에 대한 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of the electrode plate assembly of a conventional lithium secondary battery.
도 3은 본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 극판 조립체에 대한 분해 사시도.3 is an exploded perspective view of an electrode plate assembly of a lithium secondary battery according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 전지 극판 조립체를 구현하는 방식을 나타내는 개략적인 사시도.Figure 4 is a schematic perspective view showing how to implement the battery plate assembly according to the present invention.
도 5a 및, 도 5b는 본 발명에 따른 전지의 극판 조립체를 구현하기 위한 플레이트의 다른 방식에 대한 개략적인 사시도.5A and 5B are schematic perspective views of another manner of plate for implementing the pole plate assembly of a battery according to the invention.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 ><Brief Description of Major Codes in Drawings>
11. 극판 조립체 12a.13a. 탭11. Polar Plate Assembly 12a.13a. Tab
14.15. 리이드 16. 케이스14.15. Lead 16. Case
21.31. 양극판 22.32. 세퍼레이터21.31. Bipolar Plate 22.32. Separator
23.33. 음극판 34. 접착 부분23.33. Negative plate 34. Adhesive section
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 음극판 및, 상기 음극판의 양측 표면상에 배치되는 양극판을 가지는 극판들과; 상기 각 극판들 사이에 배치되는 세퍼레이터;를 구비하는 리튬 2차 전지의 극판 조립체에 있어서, 상기 각 극판과 상기 세퍼레이터 사이에 전해액 충전 공간을 확보할 수 있도록, 상기 각 극판이 상기 세퍼레이터와 마주하는 어느 일측 표면에 부분 접착이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 2차 전지의 극판 조립체가 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the electrode plate having a negative electrode plate and a positive electrode plate disposed on both surfaces of the negative electrode plate; In the electrode plate assembly of a lithium secondary battery comprising a separator disposed between each of the pole plates, which each of the pole plates facing the separator so as to secure an electrolyte filling space between each pole plate and the separator. Provided is a pole plate assembly of a lithium secondary battery, characterized in that partial adhesion is formed on one surface.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 부분 접착이 형성되는 면적은 극판 또는 세퍼레이터의 전체 표면적의 50 내지 90%이다.According to another feature of the invention, the area in which the partial adhesion is formed is from 50 to 90% of the total surface area of the electrode plate or separator.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 부분 접착은 원형, 사각형 또는 육각형들중 어느 하나의 형상을 가진다.According to another feature of the invention, the partial bonding has the shape of any one of circular, square or hexagonal.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.
도 3에 도시된 것은 본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 극판 조립체에 대한 개략적인 사시도이다.3 is a schematic perspective view of an electrode plate assembly of a lithium secondary battery according to the present invention.
도면을 참조하면, 중앙에 음극판(33)을 배치하고 상기 음극판(33)의 양측 표면에 양극판(31)이 배치되며, 상기 음극판(33)과 양극판(31) 사이에는 세퍼레이터(32)가 개재된다. 위에서 설명된 바와 같이 음극판(33)과 양극판(31)은 금속의 박판으로 형성되는 집전체상에 음극 활물질 또는 양극 활물질을 라미네이션시킴으로써 이루어지며, 상기 각 극판들은 또한 세퍼레이터(32)에 대하여 롤러나 가압 플레이트로써 라미네이션된다. 예를 들면 음극판(33)의 집전체는 구리 박판으로 형성되며, 양극판(31)의 집전체는 알루미늄 박판으로 형성되어 집전체의 양 표면에 활물질 슬러리 조성물이 라미네이션된다. 세퍼레이터(32)는 고분자 전해질로써 이루어지며, 상기 극판들(31,33)과 세퍼레이터(32)에는 전해액이 함침된다. 도면 번호 31a 및, 31b는 극판에 형성된 양극탭 및, 음극탭을 각각 표시한다.Referring to the drawings, the negative electrode plate 33 is disposed in the center, and the positive electrode plate 31 is disposed on both surfaces of the negative electrode plate 33, and the separator 32 is interposed between the negative electrode plate 33 and the positive electrode plate 31. . As described above, the negative electrode plate 33 and the positive electrode plate 31 are made by laminating a negative electrode active material or a positive electrode active material on a current collector formed of a thin metal plate, and each of the positive electrode plates is also subjected to a roller or pressurization against the separator 32. Laminated with plates. For example, the current collector of the negative electrode plate 33 is formed of a thin copper plate, the current collector of the positive electrode plate 31 is formed of an aluminum thin plate so that the active material slurry composition is laminated on both surfaces of the current collector. The separator 32 is made of a polymer electrolyte, and the electrode plates 31 and 33 and the separator 32 are impregnated with an electrolyte solution. Numerals 31a and 31b denote positive and negative electrode tabs formed on the electrode plate, respectively.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 양극판(31), 음극판(33) 또는 세퍼레이터(32)은 부분적인 상호 접착에 의해서 조립된다. 즉, 극판과 세퍼레이터가 접촉하는 면적 전체가 상호 접착되는 것이 아니라, 접촉하고 있는 면적의 일부만이 부분적으로 접착되며, 다른 부분은 단지 접촉 상태를 유지할뿐 실질적으로 접착 상태가 아닌 것이다. 이와 같이 접착 상태가 아닌 부분에는 전해액이 상대적으로 다량으로 충전될 수 있으므로 고효율의 전지를 제작할 수 있는 것이다.According to a feature of the invention, the positive electrode plate 31, the negative electrode plate 33 or the separator 32 are assembled by partial mutual adhesion. That is, the whole area where the electrode plate and the separator contact each other is not bonded to each other, but only a part of the area being contacted is partially bonded, and the other part merely maintains the contact state and is not substantially bonded. In this way, since the electrolyte can be charged in a relatively large amount in the non-adhesive state, a high efficiency battery can be manufactured.
도 3에 도시된 예에서 도면 번호 34로 표시된 것은 접착이 발생하는 부분을 나타낸 것이고, 도면 번호 35로 표시된 것은 접착이 발생하지 않는 부분을 나타낸 것이다. 도 3에 나타난 바와 같이 극판과 세퍼레이트 상호간 접착 부분(34)은 원형으로 형성되고, 나머지의 비접착 부분(35)이 존재함으로써 전해액이 그 사이에 충전되기가 용이하다.In the example shown in FIG. 3, reference numeral 34 denotes a portion where adhesion occurs, and reference numeral 35 denotes a portion where adhesion does not occur. As shown in FIG. 3, the adhesion part 34 between the electrode plate and the separate plate is formed in a circular shape, and the remaining non-adhesion part 35 is present, so that the electrolyte solution is easily filled therebetween.
도 4에 도시된 것은 도 3에서 극판과 세퍼레이터 상호간의 부분 접착을 이루기 위한 열간 플레이트의 구성을 나타낸 것이다.4 illustrates the configuration of a hot plate for achieving partial adhesion between the electrode plate and the separator in FIG. 3.
도면을 참조하면, 극판 조립체(43)를 상하면에서 압착하는 상부 플레이트(41)의 저면과 하부 플레이트(42)의 상면에는 엠보싱(45)이 형성되어 있다. 상기 엠보싱(45)은 도 4의 예에서 원형으로 형성되어 있다. 상부 플레이트(41)와 하부 플레이트(42)를 가지고 극판 조립체(43)를 압착하게 되면, 엠보싱(45)에 대응하는 부분에서는 접착이 발생하는 반면에, 평면부(46)에 대응하는 면에서는 실질적으로 접착이 발생하지 않는 것이다.Referring to the drawings, an embossing 45 is formed on the bottom surface of the upper plate 41 and the upper surface of the lower plate 42, which compress the electrode plate assembly 43 from the upper and lower surfaces thereof. The embossing 45 is formed circular in the example of FIG. 4. When the electrode plate assembly 43 is compressed with the upper plate 41 and the lower plate 42, adhesion occurs at the portion corresponding to the embossing 45, while substantially at the surface corresponding to the flat portion 46. No adhesion occurs.
도 3 및, 도 4를 통하여 설명된 전지의 제조 방식은 특히 두개의 전극중 어느 하나의 전극의 효율을 강화시킬 필요가 있을때도 유용하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 수명 특성이 좋으나 고율 특성이 불량한 바인더 강화 전지의 경우에는 양극판과 세퍼레이터만을 부분 접착에 의해서 상호 부착하고, 음극과 세퍼레이터의 접착시에는 그러하지 않아도 된다. 실제에 있어서는 음극과 세퍼레이터를 먼저 접착하고, 이후에 도 4에 도시된 바와 같은 원형 엠보싱(45)을 구비한 플레이트로 고온 압착하게 된다. 한편, 극판(31,33)의 양 표면에 모두 부분 접착(34)이 형성되거나, 그렇지 않을 경우 양표면중 일측 표면에만 부분적인 접착이 이루어지게 할 수 있다.The manufacturing method of the battery described with reference to FIGS. 3 and 4 may be particularly useful when it is necessary to enhance the efficiency of one of the two electrodes. For example, in the case of a binder reinforced battery having good life characteristics but poor high rate characteristics, only the positive electrode plate and the separator are attached to each other by partial adhesion, and do not need to be the case when the negative electrode and the separator are bonded. In practice, the cathode and the separator are adhered first, followed by high temperature compression with a plate having a circular embossing 45 as shown in FIG. On the other hand, partial bonding 34 is formed on both surfaces of the electrode plates 31 and 33, or otherwise, partial bonding may be made only on one surface of both surfaces.
부분 접착(34)이 형성되는 면적은 극판 또는 세퍼레이터의 전체 표면적에서 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들면 부분 접착(34)의 면적이 전체 면적이 전체 표면적에 대하여 50 내지 90% 이내에서 적절하게 선택될 수 있다.The area where the partial bond 34 is formed may be appropriately selected from the total surface area of the electrode plate or separator, for example, the area of the partial bond 34 may suitably be within 50 to 90% of the total surface area. Can be selected.
도 5a 및, 도 5b에 도시된 것은 본 발명의 극판에 부분 접착을 형성할 수 있게 하는 열간 플레이트의 다른 예를 개략적으로 도시한 것이다.5A and 5B schematically illustrate another example of a hot plate that enables to form a partial bond to the electrode plate of the present invention.
도 5a를 참조하면, 플레이트(51)의 표면에는 사각형 형상의 엠보싱(53)이 형성된 것이 도시되어 있다. 또한 도 5b를 참조하면, 플레이트(52)의 표면에는 육각형 형상의 엠보싱(54)이 형성된 것이 도시되어 있다. 엠보싱의 형상은 도 5a 및, 도 5b에 도시된 것 이외에 다른 형상도 가능하며, 이와 같은 플레이트의 엠보싱의 형상에 따라서 부분 접착되는 부위의 형상도 달라진다.Referring to FIG. 5A, a rectangular embossing 53 is formed on the surface of the plate 51. 5B, a hexagonal embossing 54 is formed on the surface of the plate 52. The shape of the embossing may be other than those shown in Figs. 5A and 5B, and the shape of the portion to be partially bonded also varies depending on the shape of the embossing of the plate.
본 발명에 따른 리튬 2차 전지의 극판 조립체는 극판과 세퍼레이터가 상호 부분 접착을 형성하고 있으므로 전해액의 충전량을 증가시킬 수 있고, 그에 의해서 전지의 효율을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.The electrode plate assembly of the lithium secondary battery according to the present invention has an advantage that the amount of charge of the electrolyte can be increased because the electrode plate and the separator form partial adhesion to each other, thereby increasing the efficiency of the battery.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로서 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, which are exemplary and can be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. will be. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
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2000
- 2000-06-05 KR KR1020000030792A patent/KR100366083B1/en active IP Right Grant
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