KR100502323B1 - 이차전지의 전극롤 - Google Patents

Abstract

목적 : 캔의 내측벽과 전극롤 사이의 밀착력을 향상시켜 리튬 금속의 석출을 방지하여 전지의 성능이 향상되도록 하는 전극롤을 제공하는 것이 목적이다.

구성 : 본 발명은 양극과 음극의 사이에 세퍼레이터를 배치하여 권취한 다음 마감 테이프(30)로 풀림을 방지한 전극롤(22)의 양끝단 어느 한쪽이 피복됨과 동시에 마감 테이프(30)의 한쪽 방향 너비 전체를 피복시키는 보호 테이프(32)가 부착되는 전극롤(22)을 제안한다.

효과 : 중첩부가 캔의 내측벽과 고른 밀착도를 보임에 따라 전지가 충방전하는 과정에서 응력이 전극롤의 어느 일부분으로 집중되는 것을 방지하여 리튬 금속이 석출되는 것을 방지할 수 있게 됨에 따라, 리튬 금속의 석출로 인한 전지의 성능이 저하되는 것을 방지한다.

Description

이차전지의 전극롤{Electrode roll in secondary battery}

본 발명은 이차전지의 전극롤에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 캔의 내측벽면과 전극롤의 측면 사이에 밀착력을 높일 수 있는 보호 테이프의 부착방식을 채택한 이차전지의 전극롤에 관한 것이다.

이차 전지는 전해물질에 담겨지는 양극과 음극 사이를 연결했을 때 전해물질과 두 전극을 오가는 이온의 물리화학적 반응을 이용한 전지로써, 일차 전지와는 달리 전자 전기제품에서 소모된 에너지를 충전기에 의해 재충전하여 반복 사용할 수 있어 포터블화하는 전자 전기제품과 더불어 급속한 신장을 보이고 있다.

이러한 이차 전지는 양극이나 음극 혹은 전해물질을 어떤 물질로 사용하냐에 따라 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 및 리튬폴리머 전지 등으로 나뉘며, 형태적으로는 각형, 원통형 및 얇은 판형 전지로 구분된다.

여기서, 각형으로 제조된 이차전지의 구조는 캔의 내부에 전극롤과 전해액을 삽입하고, 캔의 개구가 캡 어셈블리로 용접되어져 밀봉되는 구조로 되는 것이다.

상기 전극롤은 양극기재에 양극 활물질이 도포된 양극과 음극기재에 음극 활물질이 도포된 음극의 사이에 세퍼레이터를 배치시키고 권취한 후 압착하여서 얻어지며, 압착으로 인해 횡단면이 대략 타원형으로 형성되어진다. 상단 중심부에는 캡 어셈블리와 용접되는 양극탭이 돌출된다.

도 3과 도 4에서는 이러한 전극롤(2)의 사시도로 측면도를 나타내고 있다.

전극롤(2)은 가장 바깥쪽에 위치한 음극(4)의 끝부분을 마감하고, 전지가 충방전할 때 부피 팽창되는 전극롤(2)이 풀려지는 것을 방지하기 위해서 마감 테이프(6)에 의해 음극(4)의 끝부분이 전극롤(2)의 바깥면에 부착되도록 한다.

그리고, 전극롤(2)이 캔의 내부로 원활하게 삽입되고, 삽입하는 과정에서 캔의 개구 가장자리에 전극롤(2)의 일부가 찢겨 나가는 것을 방지하기 위해 보호 테이프(8)를 부착하는데, 도면에서와 같이 전극롤(2)의 일측면에서부터 전극롤(2)의 하단을 거쳐 타측면에 부착된 마감 테이프(6)의 하부까지 피복하게 된다. 이에 따라, 마감 테이프(6)와 보호 테이프(8)가 겹쳐지는 중첩부(10)를 형성한다.

이런 중첩부(10)는 전극롤(2)이 캔의 내부로 삽입되어진 후 전지가 완성되어서 충방전이 이루어지면 캔의 내측벽과 밀착되어지는 것이다.

이렇게 밀착되는 중첩부(10)에 해당하는 전극롤(2)의 내부에서는 밀착력이 양호하게 되어 양극과 음극은 세퍼레이터와 밀착된 상태가 되며, 이는 전지의 충방전시 리튬 금속이 석출되는 것을 방지하게 된다.

그러나, 보호 테이프가 피복하지 않는 마감 테이프의 나머지 부분에서는 밀착력이 불량하기 때문에 전지의 반복되는 충방전은 전극롤의 변형으로 이어지고 결국에 가서는 밀착력이 떨어지는 부분에서 집중적으로 리튬 금속이 석출하게 되어 전지가 열화되는 큰 원인이 되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 캔의 내측벽과 전극롤 사이의 밀착력을 향상시켜 리튬 금속의 석출을 방지하여 전지의 성능이 향상되도록 하는 전극롤을 제공하는 것이 목적이다.

이를 위하여, 본 발명은 양극과 음극의 사이에 세퍼레이터를 배치하여 권취한 다음 마감 테이프로 풀림을 방지한 전극롤의 양끝단 어느 한쪽이 피복됨과 동시에 마감 테이프의 한쪽 방향 너비 전체를 피복시키는 보호 테이프가 부착되는 전극롤을 제안한다.

여기서, 보호 테이프의 두께는 0.05 내지 0.1mm인 것을 사용한다.

이에 따라, 마감 테이프를 피복하여 보호 테이프가 서로 중첩되어진 상태로 캔의 내부에 삽입됨으로써 한 측면에서 밀착력이 동일하게 적용되어 리튬 금속의 석출을 방지하게 되는 것이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전극롤이 삽입되는 이차전지를 분해 사시도로 나타내고 있고, 도 2는 도 1의 A에서 본 측면도이다.

이차전지는 캔(20)의 내부로 전해액과 전극롤(22)이 수납되고, 캔(20)의 개구를 캡 어셈블리(24)로 용접하여 밀봉되는 구조이다.

여기서, 전극롤(22)은 세퍼레이터의 양측면으로 양극기재에 양극 활물질이 도포된 양극과 음극기재에 음극 활물질이 도포된 음극을 밀착시켜 권취하고 압착하여 얻어진다.

압착된 전극롤(22)은 횡단면에서 봤을 때 대략 타원형으로 형성되어 평탄부(S)와 곡선부(R)를 갖게 된다. 이 전극롤(22)의 상단 중심부에 위치한 양극으로 양극탭(26)을 연결시키고 양극탭(26)을 전극롤(22)의 상부로 돌출시켜 캡 어셈블리(24)의 하단과 용접되도록 한다.

이러한 전극롤(22)은 음극이 캔의 내측벽과 접촉되기 위하여 가장 바깥쪽에 음극 활물질이 도포되지 않은 음극기재(28)가 적어도 1회전 이상 감싸고 있는데, 이 음극기재(28)의 끝부분을 마감함과 아울러 전지의 충전시 전극롤(22)이 부피 팽창할 때 전극롤(22)이 풀리지 않도록 마감 테이프(30)를 이용하여 음극기재(28)의 끝부분이 평탄부(S)의 바깥면에 부착되도록 하는 것이다.

그리고, 전극롤(22)을 캔(20)의 내부로 삽입하는 과정에서 캔(20)의 개구 가장자리에 전극롤(22)의 모서리가 걸려 찢겨지는 것을 방지하기 위해서 도면에서와 같이 보호 테이프(32)를 전극롤(22)의 하부에 부착시키되, 전극롤(22)의 평탄부(S) 일측면에서부터 전극롤(22)의 하단을 거쳐서 평탄부(S)의 타측면으로 부착된다. 상기 보호 테이프(32)의 두께는 0.05~0.1mm인 것을 사용한다.

특히, 보호 테이프(32)는 마감 테이프(30)의 너비 전체를 피복하게 됨으로써 마감 테이프(30) 너비만큼의 중첩부(34)가 생성되고, 중첩부(34)는 캔(20)의 내부로 전극롤(22)이 삽입되었을 때 캔(20)의 내측벽과 밀착되어진다.

이와 같은 구조로 되는 전극롤(22)은 전지가 충방전되는 과정에서 팽창과 수축을 반복하게 되고, 이는 캔(20)의 내측벽과 전극롤(22)의 평탄부(S) 사이에 응력을 발생시키게 된다.

이 때, 본 발명에 따른 전극롤(22)은 중첩부에서 고른 응력이 발생됨으로써 캔(20)의 내측벽과 전극롤(22)의 평탄부(S) 사이에 밀착이 일정하게 형성되어 계속되는 충방전에 따른 전극롤(22)의 변형을 최소화시킬 수 있게 된다.

따라서, 전극롤(22)의 평탄부(S)에 해당하는 양극에서 리튬 금속이 석출되는 것을 방지하여 전지의 성능을 향상시켰다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 전극롤의 가장 바깥쪽에 위치하는 음극기재가 마감 테이프에 의해 전극롤의 바깥면에 부착되고, 보호 테이프에 의해 마감 테이프와 전극롤의 하단이 피복되어진 채 부착됨으로써 앞서 설명한 바와 같이 전극롤의 평탄부에는 중첩부가 형성되어진다.

이 중첩부가 캔의 내측벽과 고른 밀착도를 보임에 따라 전지가 충방전하는 과정에서 응력이 전극롤의 어느 일부분으로 집중되는 것을 방지하여 리튬 금속이 석출되는 것을 방지할 수 있었다.

따라서, 리튬 금속의 석출로 인한 전지의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 전극롤이 삽입되는 이차전지를 도시한 분해 사시도,

도 2는 도 1의 A에서 본 측면도,

도 3은 종래 공지된 이차전지의 전극롤을 도시한 사시도,

도 4는 도 3의 B에서 본 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

S : 평탄부 R : 곡선부

20 : 캔 22 : 전극롤

24 : 캡 어셈블리 28 : 음극기재

30 : 마감 테이프 32 : 보호 테이프

34 : 중첩부

Claims (2)

1. 양극과 음극의 사이에 세퍼레이터를 배치하여 권취한 다음, 권취한 상태로부터 풀림이 방지되게 마감 테이프를 부착한 전극롤이 캔의 내부에 수납되는 이차전지에 있어서,

   상기 전극롤(22)의 마감 테이프(34)가 위치한 반대쪽 면으로부터 상기 전극롤(22)의 권취 축 양쪽에 위치한 면들 중 어느 한쪽 면을 거쳐 상기 마감 테이프(34)의 한쪽 끝에서 반대쪽 끝까지 전극롤(22)의 권취 축 방향을 따라 피복함으로써, 상기 마감 테이프(34)의 한쪽 방향에 따른 너비 전체가 피복될 수 있게 보호 테이프(32)가 부착된 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극롤.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 테이프(32)의 두께는 0.05 내지 0.1mm인 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극롤.