KR100825207B1 - Secondary Battery of Improved Safety - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극과 음극 사이에 상대적으로 큰 크기의 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 전극조립체에서, 상기 분리막의 상단이 양극과 음극의 상단으로부터 일부 돌출되어 있고, 전극조립체의 최외각 전극을 감싼 상태로 부착되는 테이프(접착테이프)가 상기 최외각 전극의 인접 분리막의 상단부에 그것의 최상단의 일부가 미접착된 상태로 부착되어 있는 이차전지를 제공한다.According to the present invention, an electrode assembly in which a separator having a relatively large size is interposed between an anode and a cathode is interposed, and an upper end of the separator partially protrudes from an upper end of an anode and a cathode, and surrounds an outermost electrode of the electrode assembly. Provided is a secondary battery in which a tape (adhesive tape) attached in a state is attached to an upper end portion of an adjacent separator of the outermost electrode with a part of the uppermost end thereof unattached.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 접착테이프가 미접착부를 포함한 상태로 분리막의 상단에 부착됨으로써, 외부 충격에 의한 내부 단락 및 전지의 제조과정에서의 불량을 최소화함과 동시에 전지 조립과정에서의 불량 가능성을 방지할 수 있으며, 바람직하게는 봉합 테이프와 접착테이프를 일체화함으로써, 제조 시간 및 비용의 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.Therefore, in the secondary battery according to the present invention, the adhesive tape is attached to the upper end of the separator with the non-adhesive portion, thereby minimizing the internal short circuit caused by external impact and the defect in the battery manufacturing process and at the same time the defect in the battery assembly process. It is possible to prevent the possibility, preferably by integrating the sealing tape and the adhesive tape, there is an effect that can minimize the waste of manufacturing time and cost.

Description

안전성이 향상된 이차전지 {Secondary Battery of Improved Safety}Secondary Battery of Improved Safety

도 1은 젤리-롤형 전극조립체를 내장한 종래기술의 각형 이차전지의 모식도이다;1 is a schematic view of a rectangular secondary battery of the prior art incorporating a jelly-roll type electrode assembly;

도 2a 및 도 2b는 도 1의 전극조립체에서 그것의 외면에 접착테이프를 부착하는 일부 과정의 부분 확대도들이다; 2A and 2B are partial enlarged views of some processes of attaching an adhesive tape to its outer surface in the electrode assembly of FIG. 1;

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 젤릴-롤형 전극조립체의 제조과정의 일부 부분 확대도들이다;3A and 3B are partial enlarged views of a part of a manufacturing process of a jellyl-roll type electrode assembly according to one embodiment of the present invention;

도 4는 도 3b에서 미접착부와 분리막의 상단부를 표시한 접착테이프의 측면도이다.4 is a side view of the adhesive tape showing the unbonded portion and the upper end of the separator in FIG. 3b.

본 발명은 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극과 음극 사이에 상대적으로 큰 크기의 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 전극조립체에서, 상기 분리막의 상단이 양극과 음극의 상단으로부터 일부 돌출되어 있 고, 전극조립체의 최외각 전극을 감싼 상태로 부착되는 테이프(접착테이프)가 상기 최외각 전극의 인접 분리막의 상단부에 그것의 최상단의 일부가 미접착된 상태로 부착되어 있는 이차전지를 제공한다.The present invention relates to a secondary battery having improved safety. More particularly, in an electrode assembly in which a separator having a relatively large size is interposed between a cathode and an anode, an upper end of the separator is formed from an upper end of the anode and the anode. A secondary battery, which partially protrudes and has a tape (adhesive tape) attached to the outermost electrode of the electrode assembly in a state where the uppermost part of the outermost electrode is unattached to the upper end of the adjacent separator of the outermost electrode. To provide.

모바일 기기에 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.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries that can meet various demands have been conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, there is a high demand for square and pouch type batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of shape, and lithium ion batteries and lithium polymers having high energy density, discharge voltage and output stability in terms of materials. Demand for lithium secondary batteries such as batteries is high.

이러한 전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 리튬 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다. One of the major research challenges in these cells is to improve safety. For example, a lithium secondary battery may have high temperatures inside the battery, which may be caused by abnormal operating conditions of the battery, such as internal short circuits, overcharge conditions exceeding the allowed currents and voltages, exposure to high temperatures, dropping, or deformation from external shocks. And explosion of the battery by high pressure.

특히, 양극, 음극, 및 그 사이에 분리막을 위치시켜 권취된 젤리-롤형(jelly-roll type) 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지는 구조적 취약성으로 인해, 낙하, 외부 충격 등에 의해 내부 단락이 발생할 가능성이 더욱 높다.In particular, a secondary battery including a jelly-roll type electrode assembly wound by placing a separator between a positive electrode, a negative electrode, and a separator therebetween may have internal short-circuits due to structural weakness due to structural weakness. Is even higher.

도 1에는 젤리-롤형의 전극조립체(20)를 포함하고 있는 이차전지의 안전성을 향상시킨, 일본 특허공개출원 제2002-251866호에 따른 각형 이차전지(10)의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.1 schematically shows the structure of a square secondary battery 10 according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-251866, which improves the safety of a secondary battery including a jelly-roll type electrode assembly 20. .

도 1을 참조하면, 젤리-롤형 각형 이차전지(10)는 젤리-롤형 전극조립체(20)를 각형 케이스(30)에 수납하고, 각형 케이스(30) 내에 전해액을 주입한 후에, 케이스(30)의 개방 상단에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자; 도시하지 않음)가 형성되어 있는 탑 캡(40)을 결합하여 제작한다.Referring to FIG. 1, the jelly-roll type rectangular secondary battery 10 houses the jelly-roll type electrode assembly 20 in the square case 30, and injects electrolyte into the square case 30, and then, the case 30. The top cap 40 is formed by coupling an electrode terminal (for example, a positive electrode terminal; not shown) to an open upper end of the cap.

전극조립체(20)는 권취된 형태를 유지하기 위하여 일차적으로 봉합 테이프(60)로 외면을 감싼 다음, 그것의 상단부에 분리막(도시하지 않음)을 고정시키기 위한 접착테이프(50)를 부착한 상태로 수납되는데, 이는 전지의 구동시 분리막의 용해 및 수축현상에 의한 단락을 방지하기 위함이다.The electrode assembly 20 is first wrapped around the outer surface with a sealing tape 60 to maintain the wound form, and then attached to the upper end thereof with an adhesive tape 50 for fixing a separator (not shown). This is to prevent the short circuit caused by the dissolution and shrinkage of the separator when the battery is driven.

도 2a 및 2b에는 종래기술에 따라 젤리-롤형 전극조립체의 최외각부에서 접착테이프를 부착하는 과정의 모식도들이 도시되어 있다. 2A and 2B are schematic views illustrating a process of attaching an adhesive tape at the outermost portion of a jelly-roll type electrode assembly according to the prior art.

이들 도면을 참조하면, 양극(21), 음극(23) 및 그 사이에 개재된 분리막(25)이 개재된 상태로 적층되어 권취된 전극조립체(20)의 외면에 접착테이프(50)가 부착된다. 전극조립체(20)의 최외각은 양극(21)으로 구성되어 있으며, 그러한 양극(21)은 분리막(25) 뿐만 아니라 음극(23)보다도 낮은 높이를 갖는다. 접착테이프(50)는 기재(52)의 일면의 접착층(54)이 양극(21)에 도포되도록 부착되며, 낮은 높이의 양극(21) 뿐만 아니라 분리막(25)의 상단부에도 부착된다. 이와 같이 양극(21) 또는 음극(23)과 그로부터 돌출된 분리막(25)의 상단에 점착성 테이프를 부착하여 분리막(25)의 열수축에 의한 내부 단락을 방지하기 위한 또다른 선행기술로서 일본 특허출원공개 제2003-168411호가 알려져 있다. 이러한 접착테이프(50)의 부 착에 의해 분리막(25)의 이동 또는 수축으로 인한 내부 단락은 방지되지만, 다음과 같은 문제점이 발생하였다.Referring to these drawings, the adhesive tape 50 is attached to the outer surface of the electrode assembly 20 wound by stacking the anode 21, the cathode 23, and the separator 25 interposed therebetween. . The outermost part of the electrode assembly 20 is composed of an anode 21, and the anode 21 has a height lower than that of the cathode 23 as well as the separator 25. The adhesive tape 50 is attached such that the adhesive layer 54 on one surface of the base 52 is applied to the anode 21, and is attached to the upper end of the separator 25 as well as the anode 21 having a low height. As described above, the Japanese Patent Application Publication discloses another prior art for attaching an adhesive tape to the upper end of the anode 21 or the cathode 23 and the separator 25 protruding therefrom to prevent internal short circuit caused by thermal contraction of the separator 25. 2003-168411 is known. Although the internal short circuit due to the movement or shrinkage of the separator 25 is prevented by the adhesion of the adhesive tape 50, the following problems occur.

첫째, 접착테이프(50)의 일면에 도포되어 있는 접착층(54)이 권취 롤의 회복력으로 인한 내부 응력 및 접착층 자체의 흐름성에 의하여, 도 2b에서와 같이, 접착테이프(50)의 외부로 흘러나와, 전극조립체(20)의 상부에 탑재할 탑 캡이나 절연시트 등에 달라 붙음으로써, 이들을 정위치로 고정하기 어렵게 만들어 불량을 유발할 수 있다.First, the adhesive layer 54 applied to one surface of the adhesive tape 50 flows out of the adhesive tape 50 by the internal stress due to the recovery force of the winding roll and the flowability of the adhesive layer itself, as shown in FIG. 2B. By sticking to the top cap or the insulating sheet to be mounted on the electrode assembly 20, it may be difficult to fix them in place, which may cause a defect.

둘째, 도 1에서와 같이 외면에 봉합 테이프(60)와 접착테이프(50)를 이중으로 부착함으로써, 불필요한 공정과 추가된 원자재로 인해 제조 시간 및 비용이 증가하는 단점이 있다.Second, by attaching the sealing tape 60 and the adhesive tape 50 on the outer surface as shown in Figure 1, there is a disadvantage that the manufacturing time and cost increase due to unnecessary processes and added raw materials.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

즉, 본 발명의 목적은 내부 단락을 방지하고 전지의 제조과정에서 불량을 최소화하는 이차전지를 제공하는 것이다.That is, an object of the present invention is to provide a secondary battery that prevents internal short circuit and minimizes defects in the battery manufacturing process.

본 발명의 또 다른 목적은, 불필요한 제조공정 및 원자재의 추가 사용으로 의한 제조 시간 및 비용의 낭비를 최소화하는 이차전지를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a secondary battery that minimizes waste of manufacturing time and costs due to unnecessary manufacturing processes and additional use of raw materials.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 양극과 음극 사이에 상대적으로 큰 크기의 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 전극조립체에서, 상기 분리막의 상단이 양극과 음극의 상단으로부터 일부 돌출되어 있고, 전극조립체의 최외각 전극을 감싼 상태로 부착되는 테이프(접착테이프)가 상기 최외각 전극의 인접 분리막의 상단부에 그것의 최상단의 일부가 미접착된 상태로 부착되어 있는 전극조립체를 포함하는 것으로 구성되어 있다.In the secondary battery according to the present invention for achieving the above object, in the electrode assembly is wound with a relatively large size of the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, the top of the separator partially protrudes from the top of the positive electrode and the negative electrode And an electrode assembly in which a tape (adhesive tape) attached to the outermost electrode of the electrode assembly is attached to an upper end of an adjacent separation membrane of the outermost electrode without being attached to a part of the uppermost end thereof. It consists of.

본 발명에서 양극, 음극, 및 그 사이에 개재된 분리막이 권취되어 있는 전극조립체는 일반적으로 젤리-롤(jelly-roll type)형 전극조립체로서 칭해진다.In the present invention, the electrode assembly in which the anode, the cathode, and the separator interposed therebetween is wound is generally referred to as a jelly-roll type electrode assembly.

일반적으로 젤리-롤형 전극조립체로 이루어진 전지에서, 분리막은 양극과 음극의 접촉에 의한 단락을 방지하기 위하여 이들 전극보다 크게 제작되고, 양극은 충방전시 음극에서 간헐적으로 발생하는 금속 이온 석출현상을 고려하여 음극보다 약간 작게 제작되므로, 전극조립체에서 구성요소들의 크기는 양극 < 음극 < 분리막의 순으로 이루어진다. 그로 인해, 상기 전극조립체를 권취한 뒤의 상단 돌출부의 높이도 양극 < 음극 < 분리막의 순서가 된다.In general, in a battery composed of a jelly-roll type electrode assembly, the separator is made larger than these electrodes in order to prevent a short circuit caused by the contact between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode considers metal ion precipitation that occurs intermittently in the negative electrode during charging and discharging. Since it is made slightly smaller than the cathode, the size of the components in the electrode assembly is made in the order of the anode <cathode <separator. Therefore, the height of the upper protrusion after winding the electrode assembly is also in the order of positive electrode <negative electrode <separator.

또한, 상기와 같은 구성요소들의 크기 순서는 분리막의 수축현상으로 인한 양극 및 음극의 접촉시간을 지연시키는데도 효과적이다. 즉, 상기 분리막에서 접착테이프가 떨어지고 분리막이 수축하기 시작할 때, 음극이 양극 보다 크기가 작음으로 인해 양극과 음극의 길이 차이만큼으로 접촉시간을 지연시킬 수 있다. 상기 "접촉시간"이란, 상기 분리막이 수축된 다음부터 양극과 음극이 접촉하여 단락이 일어나는데 까지 걸리는 시간을 의미한다.In addition, the size order of the components is effective to delay the contact time of the positive electrode and the negative electrode due to the shrinkage of the separator. That is, when the adhesive tape falls from the separator and the separator starts to shrink, the contact time may be delayed by the difference in length between the anode and the cathode because the cathode is smaller in size than the anode. The "contact time" refers to the time it takes for the positive electrode and the negative electrode to contact and short-circuit after the membrane is shrunk.

상기 전극조립체의 최외각 전극은 권취된 상태에서의 최외각을 의미하며 양극의 극성을 가진 전지 케이스에서 양극이 바람직하다.The outermost electrode of the electrode assembly is the outermost electrode in the wound state, and the positive electrode is preferable in the battery case having the polarity of the positive electrode.

상기 "최외각 전극의 인접 분리막의 상단부"란, 예를 들어, 최외각 전극을 양극으로 구성하였을 때, 상기 양극의 크기가 분리막의 크기보다 상대적으로 작기 때문에 양극에 의해 감싸지지 못함으로써 외면으로 노출된 분리막의 상단부를 의미한다.The "upper end of the adjacent separator of the outermost electrode" is, for example, when the outermost electrode is configured as an anode, because the size of the anode is relatively smaller than the size of the separator, it is not covered by the anode and thus exposed to the outer surface. It means the upper end of the separator.

상기 접착테이프의 미접착부는 접착테이프의 상단의 일부로서, 상기 노출된 분리막의 상단부에 위치하며, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 mm이다.The non-adhesive portion of the adhesive tape is a part of the upper end of the adhesive tape, and is located at the upper end of the exposed separator, preferably 0.5 to 1.0 mm.

본 발명에서 접착테이프는 최외각 전지의 외면 전체 또는 상부만을 감싸며 부착될 수 있으며, 바람직하게는 권취된 형태를 유지하는 기능을 겸할 수 있도록 최외각 전지의 외면 전체를 감싼 상태로 부착된다. 따라서, 별도의 봉합 테이프가 필요치 않으므로 종래기술에 비해 구성요소 및 제조공정의 수를 줄일 수 있다. In the present invention, the adhesive tape may be attached covering only the entire outer surface or the upper portion of the outermost battery, and preferably attached to the entire outer surface of the outermost battery so as to serve as a function of maintaining a wound form. Therefore, since a separate sealing tape is not required, the number of components and manufacturing processes can be reduced as compared with the prior art.

상기 접착테이프는, 예를 들어, 강직한 폴리에스테르 등의 기재에 접착층이 형성되어 있는 필름으로서, 전극조립체에 대해 높은 부착력을 발휘하는 접착테이프가 바람직하다. The adhesive tape is, for example, a film in which an adhesive layer is formed on a substrate such as rigid polyester, and an adhesive tape that exhibits high adhesion to the electrode assembly is preferable.

본 발명에서 이차전지는 형상 면으로는 각형 또는 파우치형 이차전지가 바람직하며, 재료면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 기반 이차전지가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 젤리-롤형 전극조립체를 포함하고 있는 각형 리튬 이차전지일 수 있다.In the present invention, the secondary battery is preferably a square or pouch type secondary battery in shape, and a lithium-based secondary battery having high energy density, discharge voltage, and output stability in terms of materials. More preferably, it may be a rectangular lithium secondary battery including a jelly-roll type electrode assembly.

본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 구성요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.Other components of the lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail below.

일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다. In general, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte, and the like.

양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 결착제의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is produced by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder onto a positive electrode current collector, followed by drying, and optionally, a filler is further added.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The positive electrode current collector is generally made to a thickness of 3 to 500 μm. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, the surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or aluminum or stainless steel Surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like can be used. The current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The positive electrode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2 - x M x O 2 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 and the like, but are not limited to these.

상기 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 양극 활물질에 도전성의 제 2 피복층이 부가됨으로 인해 상기 도전제의 첨가를 생략할 수도 있다.The conductive agent is typically added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive agent is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the conductive agent include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used. In some cases, since the conductive second coating layer is added to the positive electrode active material, the addition of the conductive agent may be omitted.

상기 결착제는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 결착제의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive agent to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, Polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers, and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for inhibiting expansion of the positive electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery. Examples of the filler include olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials, such as glass fiber and carbon fiber, are used.

음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode material on the negative electrode current collector, and if necessary, the components as described above may be further included.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to a thickness of 3 to 500 ㎛. Such a negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel Surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, and the like, aluminum-cadmium alloy, and the like can be used. In addition, like the positive electrode current collector, fine concavities and convexities may be formed on the surface to enhance the bonding strength of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.

상기 음극 재료는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등 의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode material may be, for example, carbon such as hardly graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1), Li x WO 2 (0 ≦ x ≦ 1), Sn x Me 1-x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, halogen, 0 <x ≦ 1; 1 ≦ y ≦ 3; 1 ≦ z ≦ 8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator is interposed between the cathode and the anode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 ㎛ ㎛, thickness is generally 5 ~ 300 ㎛. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets or non-woven fabrics made of glass fibers or polyethylene are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해액과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte consists of a non-aqueous electrolyte and lithium. As the nonaqueous electrolyte, a liquid nonaqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used.

상기 액상 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As said liquid nonaqueous electrolyte, N-methyl- 2-pyrrolidinone, a propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma- Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxorone, formamide, dimethylformamide, dioxorone, Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxorone derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Aprotic organic solvents such as derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolytes include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, polyedgetion lysine, polyester sulfides, polyvinyl alcohols, polyvinylidene fluorides, Polymers containing ionic dissociating groups and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a good material to be dissolved in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우 에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, etc. Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, etc. It may be. In some cases, in order to impart nonflammability, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be produced by conventional methods known in the art. That is, it may be prepared by inserting a porous separator between the anode and the cathode and injecting the electrolyte therein.

양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 탄소 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.The positive electrode may be manufactured by, for example, applying a slurry containing the lithium transition metal oxide active material, the conductive material, and the binder described above onto a current collector and then drying. Similarly, the negative electrode can be prepared by, for example, applying a slurry containing the above-described carbon active material, a conductive material and a binder onto a thin current collector and then drying it.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 3a 및 3b에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 젤리-롤형 전극조립체에서 접착테이프를 도포하는 과정의 일부 모식도들이 부분 확대도로서 도시되어 있다.3A and 3B are partially enlarged views of some schematic diagrams of a process of applying an adhesive tape in a jelly-roll type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

우선 도 3a를 참조하면, 전극조립체(100)는 양극(110), 분리막(130) 및 음극(120)의 순서로 적층된 후 권취되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전극조립체(100)를 구성하는 이들 구성요소들의 크기는 양극(110) < 음극(120) < 분리막(130) 순이며, 최외각층은 양극(110)으로 구성된다.First, referring to FIG. 3A, the electrode assembly 100 is stacked in the order of the anode 110, the separator 130, and the cathode 120, and then wound. The size of these components constituting the electrode assembly 100 is in order of anode 110 <cathode 120 <separator 130, and the outermost layer is composed of anode 110.

기재(210)의 일면에 접착층(220)이 도포되어 있는 접착테이프(200)는 최외각 층인 양극(110)에 직접 부착되며, 그것의 일부가 양극(110)에 인접한 분리막(130)의 상단부(132)에도 부착된다. The adhesive tape 200 having the adhesive layer 220 applied to one surface of the substrate 210 is directly attached to the anode 110, which is the outermost layer, and a portion of the adhesive tape 200 is attached to the upper end portion of the separator 130 adjacent to the anode 110. 132 is also attached.

접착테이프(200)에서 접착층(220)은 분리막(130)에 부착되는 부위에서 그것의 상단 일부에 미도포 부위(점선 표시)가 존재한다. 따라서, 도 3b에서와 같이, 분리막(130)에 부착된 상태에서 그것의 상단 일부에 미접착부(134)가 만들어진다. 이는 도 3b의 제조공정으로 만들어진 전극조립체의 측면도가 도시되어 있는 도 4에서도 확인할 수 있다. 즉, 도 4에서 보는 바와 같이, 양극 상단(112)으로부터 노출되는 분리막 상단부(132)에는 접착테이프의 접착면(136)의 일부 상단에 미접착부(134)가 남게 된다.In the adhesive tape 200, the adhesive layer 220 has an uncoated portion (dotted line) at a portion of the upper portion of the adhesive layer 220 attached to the separator 130. Accordingly, as shown in FIG. 3B, the unbonded portion 134 is formed at a portion of the upper end thereof in the state of being attached to the separator 130. This can be seen in FIG. 4, in which a side view of the electrode assembly made of the manufacturing process of FIG. 3B is shown. That is, as shown in FIG. 4, the unbonded portion 134 remains on a part of the adhesive surface 136 of the adhesive tape on the separator upper end portion 132 exposed from the upper end of the anode 112.

따라서, 전극조립체(100)의 권취 구조로 인해 유발되는 내부 응력, 즉, 감겨 있는 용수철이 풀리려고 하는 것과 같은 회복력로 인해 전극조립체(100)와 기재(210) 사이의 접착층(220)이 압박을 받아 접착층(220)의 일부가 상향 이동하거나 수축되더라도, 미접착부(134)이 잉여부분으로 작용하여 접착테이프(200)의 상단으로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기재(210)에 접착층(220)을 도포하는 과정에서 공정상의 한계로 일부 접착층(220)이 기재(210)의 상단 이상으로 도포되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 현상은 결과적으로, 전극조립체(100)의 상부에 탑재될 탑 캡(도시하지 않음), 절연 필름(도시하지 않음)에 접착층(220)이 달라 붙음으로써 발생되는 문제점을 해결할 수 있다. Therefore, due to the internal stress caused by the winding structure of the electrode assembly 100, that is, the restoring force such that the coiled spring is to be released, the adhesive layer 220 between the electrode assembly 100 and the substrate 210 is pressed. Even if a portion of the adhesive layer 220 is moved upward or contracted, the unbonded portion 134 may act as a surplus portion to prevent the adhesive layer 200 from leaking to the upper end of the adhesive tape 200. In addition, in the process of applying the adhesive layer 220 to the substrate 210, it may be prevented that some of the adhesive layer 220 is applied to the upper end of the substrate 210 due to a process limit. As a result, the phenomenon caused by the adhesion of the adhesive layer 220 to the top cap (not shown) and the insulating film (not shown) to be mounted on the electrode assembly 100 may be solved.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 접착테이프가 미접착부를 포함한 상태로 분리막의 상단에 부착됨으로써, 외부 충격에 의한 내부 단락 및 전지의 제조과정에서의 불량을 최소화함과 동시에 전지 조립과정에서의 불량 가능성을 방지할 수 있으며, 바람직하게는 봉합 테이프와 접착테이프를 일체화함으로써, 제조 시간 및 비용의 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention is attached to the upper end of the separator with the adhesive tape including the non-adhesive portion, thereby minimizing the internal short circuit due to external impact and defects in the manufacturing process of the battery and at the same time the battery assembly process It is possible to prevent the possibility of defects in the, preferably by integrating the sealing tape and the adhesive tape, there is an effect that can minimize the waste of manufacturing time and cost.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (9)

양극과 음극 사이에 상대적으로 큰 크기의 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 전극조립체에서, 상기 분리막의 상단이 양극과 음극의 상단으로부터 돌출되어 있고, 전극조립체의 최외각 전극을 감싼 상태로 부착되는 테이프(접착테이프)가 상기 최외각 전극의 인접 분리막의 상단부에 그것의 최상단의 일부가 미접착된 상태로 부착되어 있는 이차전지.In an electrode assembly in which a separator having a relatively large size is interposed between a positive electrode and a negative electrode, an upper end of the separator protrudes from an upper end of the positive electrode and the negative electrode, and is attached to cover the outermost electrode of the electrode assembly. A secondary battery in which a tape (adhesive tape) is attached to an upper end of an adjacent separator of the outermost electrode with a portion of the uppermost end thereof unbonded. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체에서 상대적 크기는 양극 < 음극 < 분리막의 순서이며, 그에 따라 상단 돌출부의 높이도 양극 < 음극 < 분리막의 순서인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the relative size of the electrode assembly is in the order of positive electrode <negative electrode <separator, and accordingly, the height of the upper protrusion is in order of positive electrode <negative electrode <separator. 제 1 항에 있어서, 상기 최외각 전극은 양극인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the outermost electrode is a positive electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 미접착부는 0.5 내지 1.0 mm인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the non-bonded portion is 0.5 to 1.0 mm. 제 1 항에 있어서, 상기 접착테이프는 최외각 전지의 외면 전체 또는 상부만을 감싸며 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the adhesive tape is attached to cover only the entire outer surface or the upper portion of the outermost battery. 제 5 항에 있어서, 상기 접착테이프는 최외각 전지의 외면 전체를 감싸며, 하단의 일부가 미접착된 상태로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 5, wherein the adhesive tape surrounds the entire outer surface of the outermost battery and is attached to a part of the lower end in an unbonded state. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는 각형 또는 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the battery is a square or pouch type battery. 제 7 항에 있어서, 상기 전지는 각형 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.8. The secondary battery as claimed in claim 7, wherein the battery is a square battery. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 1, wherein the battery is a lithium secondary battery.
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