KR101154882B1 - Secondary Battery Having Insulator to Improve Safety of Battery - Google Patents
Secondary Battery Having Insulator to Improve Safety of Battery Download PDFInfo
- Publication number
- KR101154882B1 KR101154882B1 KR1020070045738A KR20070045738A KR101154882B1 KR 101154882 B1 KR101154882 B1 KR 101154882B1 KR 1020070045738 A KR1020070045738 A KR 1020070045738A KR 20070045738 A KR20070045738 A KR 20070045738A KR 101154882 B1 KR101154882 B1 KR 101154882B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- jelly
- roll
- insulator
- secondary battery
- battery
- Prior art date
Links
- 239000012212 insulator Substances 0.000 title claims abstract description 139
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 claims abstract description 41
- 239000008274 jelly Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 27
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 20
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002028 premature Effects 0.000 abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N trimethyl orthoformate Chemical compound COC(OC)OC PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical compound FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon Chemical compound CN1CCN(C)C1=O CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 2-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCCS1(=O)=O PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical group COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007969 Li-Co-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008163 Li1+x Mn2-x O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012722 Li3N-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012716 Li3N-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012734 Li3N—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013043 Li3PO4-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013035 Li3PO4-Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012810 Li3PO4—Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012797 Li3PO4—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012047 Li4SiO4-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012075 Li4SiO4-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012057 Li4SiO4—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015044 LiB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013709 LiNi 1-x M Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012573 LiSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012346 LiSiO4-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012345 LiSiO4-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012348 LiSiO4—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006555 Li—Co—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Natural products C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical class C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDDVNKWVBSLTMB-UHFFFAOYSA-N [Cu]=O.[Li] Chemical compound [Cu]=O.[Li] QDDVNKWVBSLTMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BEKPOUATRPPTLV-UHFFFAOYSA-N [Li].BCl Chemical compound [Li].BCl BEKPOUATRPPTLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002019 disulfides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N germanium monoxide Inorganic materials [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QEXMICRJPVUPSN-UHFFFAOYSA-N lithium manganese(2+) oxygen(2-) Chemical group [O-2].[Mn+2].[Li+] QEXMICRJPVUPSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VROAXDSNYPAOBJ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)nickel Chemical group [Li+].[O-][Ni]=O VROAXDSNYPAOBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical compound [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000005181 nitrobenzenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 description 1
- 239000001008 quinone-imine dye Substances 0.000 description 1
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005608 sulfonated EPDM Polymers 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical group 0.000 description 1
- BDZBKCUKTQZUTL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphite Chemical compound CCOP(OCC)OCC BDZBKCUKTQZUTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015041 whisky Nutrition 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
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
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- 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
- H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- 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
- H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- 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
- H01M50/183—Sealing members
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
본 발명은 권취형의 전극조립체('젤리-롤')가 원통형 케이스에 내장되어 있는 구조의 이차전지로서, 상기 젤리-롤의 상단면과 하단면에 각각 절연체('상부 절연체' 및 '하부 절연체')가 장착되어 있고, 상기 절연체들은 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되면서 일체형 구조를 형성하고 있는 이차전지를 제공한다.The present invention is a secondary battery having a structure in which a wound electrode assembly ('jelly roll') is embedded in a cylindrical case, and an insulator ('top insulator' and 'bottom insulator') is respectively formed on the top and bottom surfaces of the jelly roll. ') Is mounted, and the insulators are coupled to each other through the central hollow of the jelly-roll in the manufacturing process of the battery, thereby providing a secondary battery having an integral structure.
따라서, 본 발명의 이차전지는 상, 하부 절연체의 일체형 구조에 의해 전지의 낙하 등에 의한 외부 충격의 인가 시, 젤리-롤이 유동하여 전지 상부를 압박함으로써 발생할 수 있는 CID 소자의 조기작동을 방지하며, 젤리-롤 중심의 센터 핀이 변형되어 젤리-롤을 압박하거나 관통함으로써 발생할 수 있는 내부단락을 방지할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, the secondary battery of the present invention prevents premature operation of the CID element, which may be caused by the jelly-roll flowing and pressing the upper part of the battery when an external shock is applied due to the drop of the battery due to the integrated structure of the upper and lower insulators. The center pin of the jelly-roll center is deformed to prevent internal short circuits that may occur by pressing or penetrating the jelly-roll.
Description
도 1은 젤리-롤형 전극조립체를 포함하고 있는 종래의 원통형 전지의 수직 단면 사시도이다;1 is a vertical cross-sectional perspective view of a conventional cylindrical battery comprising a jelly-roll type electrode assembly;
도 2는 종래기술에 따른 센터 핀의 수평 단면 사시도이다;2 is a horizontal cross-sectional perspective view of a center pin according to the prior art;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 절연성 부재의 체결 전의 상태의 사시도이고, 도 4는 그것의 결합 상태도이다; 3 is a perspective view of a state before fastening of the insulating member according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of a state of engagement thereof;
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따른 절연부재의 체결 전의 상태의 사시도이고, 도 6은 도 5의 체결부재에 젤리-롤이 장착된 상태의 사시도이다.5 is a perspective view of a state before the fastening of the insulating member according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is a perspective view of a state in which the jelly-roll is mounted to the fastening member of FIG.
본 발명은 전지의 안전성을 향상시키는 절연부재를 포함하고 있는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 권취형의 전극조립체('젤리-롤')가 원통형 케이스에 내장되어 있는 구조의 이차전지로서, 상기 젤리-롤의 상단면과 하단면에 각각 절연체('상부 절연체' 및 '하부 절연체')가 장착되어 있고, 상기 절연체들은 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되면서 일체형 구조를 형성하고 있는 이차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery including an insulating member for improving the safety of the battery, and more particularly, to a secondary battery having a structure in which a wound electrode assembly ('jelly roll') is incorporated in a cylindrical case. Insulators ('top insulator' and 'bottom insulator') are mounted on the top and bottom surfaces of the jelly-roll, respectively, and the insulators are integrally formed by being fastened to each other through the central hollow of the jelly-roll during battery manufacturing. It relates to a secondary battery forming a structure.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries. .
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. According to the shape of the battery case, secondary batteries are classified into cylindrical batteries and rectangular batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch type case of an aluminum laminate sheet. .
또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 전극조립체, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell) 등의 유닛 셀들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다. In addition, the electrode assembly embedded in the battery case is a power generator capable of charging and discharging composed of a laminated structure of the anode / separator / cathode, a jelly-roll type wound through a separator between the long sheet-type anode and cathode coated with the active material An electrode assembly, a plurality of stacked electrode assemblies in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked in a state where a separator is interposed, a bi-cell in which positive and negative electrodes of a predetermined unit are laminated through a separator, or And a stack / foldable electrode assembly having a structure in which unit cells such as a full cell are wound. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has an advantage of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.
젤리-롤형 전극조립체는 주로 원통형 전지와 각형 전지에 사용되는 바, 도 1에는 젤리-롤형 전극조립체를 포함하고 있는 원통형 전지의 수직 단면 사시도가 모 식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 종래기술에 따른 센터 핀의 수평 단면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.Jelly-roll type electrode assembly is mainly used in cylindrical cells and rectangular cells, Figure 1 is a vertical cross-sectional perspective view of a cylindrical cell including a jelly-roll type electrode assembly is schematically shown, Figure 2 according to the prior art A horizontal cross-sectional perspective view of the center pin is schematically shown.
이들 도면을 참조하면, 원통형 이차전지(10)는 젤리-롤형(권취형) 전극조립체(20)를 원통형 케이스(30)에 수납하고, 원통형 케이스(30) 내에 전해액을 주입한 후에, 케이스(30)의 개방 상단에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자)가 형성되어 있는 탑 캡(40)을 결합하여 제작한다. Referring to these drawings, the cylindrical
전극조립체(20)는 양극(21)과 음극(22), 및 분리막(23)을 차례로 적층하여 젤리-롤의 형태로 감은 구조로서, 그것의 권취 중심(젤리-롤의 중심부)에는 원통형의 센터 핀(50)이 삽입되어 있다. The
센터 핀(50)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 구조를 가지는 바, 하나의 대표적인 예로서, 도 2에서와 같이, 수평 단면상 양 단부들(51)이 서로 접하지 않은 중공형의 원통형 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 센터 핀(50)은 전극조립체를 고정 및 지지하는 역할과, 충방전 또는 작동시 발생되는 가스를 밀집시켜 방출하기 위한 통로 역할을 한다. 그러나, 이러한 구조의 센터 핀(50)은 전지의 낙하 및 압착 등 외부충격이 인가되었을 때, 중공형의 내부구조에 변형이 일어나기 쉽고, 그러한 변형에 의해 센터 핀의 접하지 않은 단부(51)가 분리막을 뚫고 전극에 접촉됨으로써 내부단락을 유발할 수 있다. The
한편, 원통형 전지가 낙하되거나 또는 외부 충격이 가해졌을 경우, 내부의 젤리-롤이 유동하면서 전지의 상부를 압박함으로써 캡 어셈블리의 CID 소자를 조기 작동시키거나, 젤리-롤의 전극시트들이 미끄러지면서 단락이 유발되기도 한다.On the other hand, when the cylindrical battery falls or an external shock is applied, the inner jelly-roll flows and presses the upper part of the battery, thereby prematurely operating the CID element of the cap assembly, or the electrode sheets of the jelly-roll slide and short-circuit. This may be triggered.
따라서, 전지의 낙하 또는 외부충격의 인가 시, 젤리-롤이 유동하거나 전극시트들이 미끄러지는 현상을 억제하고, 센터 핀의 변형에 의한 젤리-롤의 중앙 부위에서의 단락을 방지하여 전지의 안전성을 향상시키는 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.Accordingly, when the battery is dropped or the external shock is applied, the jelly-roll flows or the electrode sheets slip, and the short-circuit at the center of the jelly-roll due to the deformation of the center pin is prevented to improve the safety of the battery. There is a need for improved technology.
이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제1984-112582호는 상부 절연판과 하부 절연판이 일체로 성형된 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 전지를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 전극조립체는 상부 절연판과 하부 절연판을 일체화시킨 연결축을 젤리-롤의 권취 시 권심으로 사용해야 하므로, 종래 사용되던 권취기가 필요하고 그에 따라 공정의 변형이 불가피하여 실제 적용에 한계가 있다. 또한, 젤리-롤의 전극 탭을 권취 전이나 후에 상부 절연판을 관통시켜 캡 어셈블리에 연결하기 위하여 전극 탭을 절곡하는 등의 변형을 가해야 하므로, 전지의 제조과정에서 전극 탭이 손상되는 문제점이 있다. In this regard, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1984-112582 discloses a battery including a jelly-roll type electrode assembly in which an upper insulating plate and a lower insulating plate are integrally formed. However, such an electrode assembly has to be used as a core when winding the jelly-roll, in which the connecting shaft integrated with the upper insulating plate and the lower insulating plate is required, and thus a winding machine used in the prior art is inevitably deformed, and thus there is a limitation in practical application. In addition, since the electrode tab of the jelly-roll must be modified such as bending the electrode tab to penetrate the upper insulating plate before or after winding to connect to the cap assembly, there is a problem that the electrode tab is damaged in the manufacturing process of the battery. .
또한, 일본 특허출원공개 제2000-011981호에는 상부 절연판 또는 하부 절연판이 센터 핀과 일체형으로 결합되어 있는 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 비수 전해질 이차전지를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 전지는 낙하 또는 외부충격이 인가되었을 때, 센터 핀의 변형에 의한 젤리-롤의 중앙 부위에서의 단락을 근본적으로 방지할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-011981 discloses a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a jelly-roll type electrode assembly in which an upper insulating plate or a lower insulating plate is integrally coupled with a center pin. However, such a battery has a problem in that when a drop or an external shock is applied, a short circuit at the center portion of the jelly-roll due to the deformation of the center pin cannot be fundamentally prevented.
한편, 한국 실용신안출원공개 제1998-0062168호는 상부 절연판과 멘드릴(Mandrel)이 일체형으로 구성된 원통형 전지를 개시하고 있다. 그러나 이러한 전지는 낙하 등 외부충격의 인가 시, 젤리-롤의 유동이 발생하여 상부 절연판 및 원통형 전지 상부의 캡 어셈블리를 압박함으로써, CID 소자를 조기 작동시키는 문제점을 가지고 있다.On the other hand, Korean Utility Model Application Publication No. 1998-0062168 discloses a cylindrical battery in which an upper insulating plate and a mendrel are integrally formed. However, such a battery has a problem of prematurely operating the CID element by pressing the cap assembly on the upper insulating plate and the cylindrical battery by generating a flow of jelly rolls when an external shock such as a drop is applied.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 권취형의 전극조립체('젤리-롤')가 원통형 케이스에 내장되어 있는 구조의 이차전지에서, 상기 젤리-롤의 상단면과 하단면에 각각 장착된 절연체('상부 절연체' 및 '하부 절연체')들이 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되면서 일체형 구조를 형성하는 경우, 전지의 낙하 등에 의한 외부 충격의 인가 시에도 젤리-롤의 유동과 전극시트들의 미끄러짐이 억제되고, 센터 핀의 변형에 의한 젤리-롤의 중앙 부위에서의 단락이 방지되어 이차전지의 안전성을 향상시킬 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After repeated studies and various experiments, the inventors of the present application, in a secondary battery having a structure in which a wound electrode assembly ('jelly-roll') is built in a cylindrical case, has an upper surface and a lower surface of the jelly-roll. When the insulators ('upper insulator' and 'lower insulator') respectively mounted on the surface are fastened to each other through the central hollow of the jelly-roll during the manufacturing process of the battery to form an integrated structure, application of an external shock by dropping of the battery, etc. When the flow of the jelly-roll and the sliding of the electrode sheets is also suppressed, and the short circuit at the central portion of the jelly-roll due to the deformation of the center pin is prevented, the safety of the secondary battery can be improved. It was completed.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 권취형의 전극조립체('젤리-롤')가 원통 형 케이스에 내장되어 있는 구조의 이차전지로서, 상기 젤리-롤의 상단면과 하단면에 각각 절연체('상부 절연체' 및 '하부 절연체')가 장착되어 있고, 상기 절연체들은 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되면서 일체형 구조를 형성하고 있는 것으로 구성되어 있다.Therefore, the secondary battery according to the present invention is a secondary battery having a structure in which a wound electrode assembly ('jelly-roll') is built in a cylindrical case, and an insulator (') is formed on the top and bottom surfaces of the jelly-roll, respectively. The upper insulator 'and the' lower insulator 'are mounted, and the insulators are configured to form an integral structure by being fastened to each other through the central hollow of the jelly-roll during the manufacturing of the battery.
본 발명에 따르면, 젤리-롤형 전극조립체의 상부 절연체와 하부 절연체가 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되어 일체형 구조를 형성함으로써, 상부 절연체와 하부 절연체 사이에 젤리-롤이 고정되어 젤리-롤의 유동과 전극시트들의 미끄러짐이 억제된다. 따라서, 전지가 낙하되거나 외부 충격이 가해졌을 경우, 젤리-롤이 유동하여 전지 상부의 캡 어셈블리를 압박함으로써 발생할 수 있는 CID 소자의 조기 작동과 전극시트들의 미끄러짐으로 인한 내부단락을 방지할 수 있다. According to the present invention, the upper insulator and the lower insulator of the jelly-roll type electrode assembly are fastened to each other through the central hollow of the jelly-roll in the manufacturing process of the battery to form an integrated structure, whereby the jelly-roll is formed between the upper insulator and the lower insulator. It is fixed to suppress the flow of the jelly-roll and the slipping of the electrode sheets. Therefore, when the battery is dropped or an external impact is applied, it is possible to prevent the internal short circuit due to the early operation of the CID element and the sliding of the electrode sheets, which may be caused by the jelly-roll flows to press the cap assembly on the top of the battery.
또한, 젤리-롤의 중앙 중공부를 관통하면서 형성되어 있는 상부 절연체와 하부 절연체의 연결부에 의해 센터 핀이 생략될 수도 있으며, 이러한 연결부의 중공 내측에 센터 핀이 삽입되는 경우, 센터 핀과 젤리-롤의 내측 중앙 부위가 연결부에 의해 서로 격리됨으로써, 외부 충격의 인가 시 변형된 센터 핀의 단부나 모서리 부분에 의한 분리막의 관통이 억제되어, 그로 인한 내부단락을 방지할 수 있으므로, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. In addition, the center pin may be omitted by the connection portion between the upper insulator and the lower insulator formed while penetrating the central hollow portion of the jelly-roll, and when the center pin is inserted into the hollow inside the connection portion, the center pin and the jelly-roll By separating the inner central portions of each other from each other by the connecting portion, penetration of the separator by the end portion or the corner portion of the deformed center pin during the application of an external impact can be suppressed, thereby preventing internal short circuit, thereby ultimately the safety of the battery. Can improve.
본 발명에서, 상기 절연체들의 체결 부위는 젤리-롤의 중앙 중공부를 관통하여 형성되어 있는 상, 하부 절연체들의 연결부 중에서 어느 위치에라도 형성될 수 있으나, 전지 제조 공정의 효율성을 감안할 때, 절연체들의 체결이 상대적으로 용 이한 상부 절연체 또는 하부 절연체 상에 위치하는 것이 바람직하다.In the present invention, the fastening portion of the insulators may be formed at any position among the connection portions of the upper and lower insulators formed through the central hollow portion of the jelly-roll, but considering the efficiency of the battery manufacturing process, the fastening of the insulators is It is desirable to be located on a relatively easy upper or lower insulator.
하나의 바람직한 예에서, 상기 상부 절연체는, In one preferred example, the upper insulator,
(a) 젤리-롤의 상단면을 감싸는 형상으로 이루어져 있고, 중앙에 관통구가 형성되어 있으며, 일측에 젤리-롤의 전극 탭이 관통할 수 있는 홀이 형성되어 있는 상판; 및 (A) a top plate formed of a shape surrounding the top surface of the jelly-roll, a through-hole is formed in the center, a hole through which the electrode tab of the jelly-roll is formed; And
(b) 젤리-롤의 중앙 중공부에 삽입되는 원통형 형상으로 이루어져 있고, 상기 상판에 일체로 연결되어 있으며, 하단에 하부 절연체와 조립방식으로 결합되는 체결부가 형성되어 있는 연결 실린더;(b) a connecting cylinder having a cylindrical shape inserted into the central hollow portion of the jelly-roll, which is integrally connected to the upper plate, and has a lower end insulator coupled to the lower insulator;
를 포함하는 구조로 이루어진 것일 수 있다.It may be made of a structure including a.
따라서, 상판 및 연결 실린더로 이루어진 이러한 상부 절연체는 수직단면상으로 중심의 기둥이 연통되어 있는 T자 형상으로서, 상판 중앙의 관통구를 통해 상판과 일체화되어 있는 연결 실린더에 센터 핀이 삽입되는 바, 센터 핀의 삽입 시, 젤리-롤과 센터 핀이 연결 실린더에 의해 완벽하게 격리됨으로써 외부 충격이 인가되었을 경우에도 센터 핀의 변형에 의한 내부단락이 방지될 수 있다. 또한, 젤리-롤 상단의 전극 탭이 상판의 일측에 형성된 전극 탭 관통홀과 정위치에서 삽입될 수 있으므로 젤리-롤과의 합체 시 전극 탭을 손상시키지 않으며, 연결 실린더의 하단에 위치한 체결부에 의해 하부 절연체와 용이하게 연결되어 젤리-롤을 단단히 고정함으로써, 젤리-롤의 유동과 전극시트들의 미끄러짐을 방지할 수 있다. Therefore, the upper insulator composed of the upper plate and the connecting cylinder has a T-shape in which the center column is in communication with each other in a vertical section, and the center pin is inserted into the connecting cylinder integrated with the upper plate through the through hole in the center of the upper plate. When the pin is inserted, the jelly-roll and the center pin are completely isolated by the connecting cylinder, so that an internal short circuit due to deformation of the center pin can be prevented even when an external impact is applied. In addition, since the electrode tab on the top of the jelly-roll can be inserted in position with the electrode tab through-hole formed on one side of the top plate, it does not damage the electrode tab when coalescing with the jelly-roll. By being easily connected to the lower insulator and firmly fixing the jelly roll, it is possible to prevent the flow of the jelly roll and the slipping of the electrode sheets.
경우에 따라서는, 상기 상부 절연체의 외주부가 젤리-롤의 상단 외주면을 적어도 일부 감쌀 수 있도록 하향 절곡되어 있는 구조일 수 있다. 이 경우, 상부 절 연체 외주부의 하향 절곡된 길이는 젤리-롤 전체 높이를 기준으로 5 내지 30% 정도인 것이 바람직하다.In some cases, the outer circumferential portion of the upper insulator may be bent downward so as to surround at least a portion of the upper outer circumferential surface of the jelly-roll. In this case, it is preferable that the downward bent length of the upper circumferential outer peripheral portion is about 5 to 30% based on the total height of the jelly-roll.
이와 같이, 상부 절연체의 외주부가 젤리-롤의 상단을 감쌀 수 있도록 하향 절곡되어 있는 경우, 하향 절곡된 부분에 의해 젤리-롤과 금속 소재의 전지케이스 사이에 절연 상태가 확보되므로, 이들의 접촉에 의한 단락이 방지되며, 하향 절곡된 부분이 젤리-롤의 상단 외주면을 감싸 고정하여 주므로 젤리-롤의 풀림이 억제된다. 따라서, 종래 젤리-롤과 금속 소재의 전지케이스와의 단락을 방지하고 젤리-롤의 풀림을 억제하기 위해, 젤리-롤의 권취가 끝나는 부분에 상대적으로 큰 크기로 부착하던 보호 테이프를 작은 보호 테이프로 대체할 수 있으므로, 전지 제조의 효율성이 향상되며, 유기 용제인 전해액에 의해 보호 테이프가 접착력을 잃게 되는 경우에도 보호 테이프의 기능을 대체하거나 보완할 수 있다.As such, when the outer circumferential portion of the upper insulator is bent downward so as to surround the top of the jelly roll, the insulation state is secured between the jelly roll and the metal battery case by the downward bent portion. Short-circuit is prevented, and the downward bent portion wraps around and fixes the upper outer circumferential surface of the jelly-roll, thereby preventing loosening of the jelly-roll. Therefore, in order to prevent a short circuit between the conventional jelly-roll and the battery case made of metal and to suppress the loosening of the jelly-roll, a protective tape, which has been attached with a relatively large size at the end of the winding of the jelly-roll, is small Since it can be replaced with, the efficiency of the battery manufacturing is improved, even if the protective tape loses the adhesive force by the organic solvent electrolyte can replace or supplement the function of the protective tape.
한편, 상기 하부 절연체는, 바람직하게는, 젤리-롤의 하단면을 감싸는 형상으로 이루어져 있고, 중앙에 관통구가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 중앙의 관통구를 통해 전지 캔의 하단과 전극 탭이 접속될 수 있으며, 센터 핀이 삽입되어 전지 내부의 가스 배출을 용이하게 할 수 있다. 또한, 이러한 하부 절연체는 상기 상부 절연체와 일체형으로 체결됨으로써, 젤리-롤을 단단히 고정하여 젤리-롤의 유동과 전극시트들의 미끄러짐을 방지하여 안전성 향상에 기여하게 된다. On the other hand, the lower insulator, preferably, has a shape surrounding the lower surface of the jelly-roll, it may be made of a structure in which a through hole is formed in the center. Accordingly, the lower end of the battery can and the electrode tab may be connected through the center through hole, and a center pin may be inserted to facilitate gas discharge inside the battery. In addition, the lower insulator is integrally fastened with the upper insulator, thereby firmly fixing the jelly roll to prevent the flow of the jelly roll and the sliding of the electrode sheets, thereby contributing to the improvement of safety.
상기 하부 절연체의 외주부는, 앞서 설명한 상부 절연체에서와 같이, 젤리-롤의 하단 외주면을 적어도 일부 감쌀 수 있도록 상향 절곡되어 있는 구조일 수 있 으며, 이 경우, 하부 절연체 외주부의 상향 절곡된 길이는 젤리-롤 전체 높이를 기준으로 5 내지 30% 정도인 것이 바람직하다.The outer circumferential portion of the lower insulator may have a structure that is bent upward to cover at least a portion of the lower outer circumferential surface of the jelly-roll as in the upper insulator described above, and in this case, the upper bent length of the outer circumference of the lower insulator is jelly It is preferably about 5 to 30% based on the total roll height.
이러한 상향 절곡된 하부 절연체의 외주부는, 하향 절곡된 상부 절연체의 외주부에서와 같이, 젤리-롤과 금속 소재 사이의 단락 방지, 젤리-롤의 풀림 억제 등의 효과를 발휘한다.The outer periphery of the upwardly bent lower insulator exhibits effects such as short circuit prevention between the jelly-roll and the metal material, and suppression of loosening of the jelly-roll as in the outer periphery of the downwardly bent upper insulator.
상기 체결 부위는 상부 절연체와 하부 절연체의 물리적 성질에 영향을 미치지 않으면서 이들을 상호 체결할 수 있는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 후크 구조로 이루어질 수 있다. The fastening portion is not particularly limited as long as it is a structure that can be fastened to each other without affecting the physical properties of the upper insulator and the lower insulator, it may be preferably made of a hook structure.
또한, 상기 절연체는 젤리-롤과 전지의 상, 하부의 전기절연성을 유지하고, 외부 충격에 의해 변형된 센터 핀의 단부나 모서리에 의한 절연체의 압박이나 관통, 전극 시트들의 미끄러짐 등의 내부 단락 요인이 발생했을 경우에도 절연성을 유지할 수 있도록 전기절연성 고분자 수지로 이루어진 것이 바람직한 바, 이러한 전기절연성 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지 등의 다양한 종류의 고분자 수지들 중에 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 가격, 기계적 물성, 가공성 등을 고려했을 때 가장 바람직한 예는 폴리프로필렌이다. In addition, the insulator maintains electrical insulation of the upper and lower parts of the jelly roll and the battery, and causes internal short circuits such as pressure or penetration of the insulator by the end or edge of the center pin deformed by external impact, and slipping of the electrode sheets. In this case, it is preferable that the insulating material is made of an electrically insulating polymer resin so that the insulating property can be maintained. The electrically insulating polymer resin is a polymer of various kinds such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyurethane, epoxy resin, phenol resin and melamine resin. It may be one or two or more selected from among resins, but the most preferable example is polypropylene in consideration of price, mechanical properties, processability, and the like.
한편, 전지의 제조과정에서 상기 연결 실린더의 중앙 중공부에 센터 핀이 삽입되는 것이 바람직한 바, 센터 핀을 상기 연결 실린더에 삽입함으로써, 젤리-롤의 중심에서 전극조립체를 고정 및 지지하는 역할과, 충방전 또는 작동 시 발생되는 가스를 밀집시켜 방출하기 위한 통로 역할을 하는 센터 핀의 역할이 상기 연결 실 린더에 의해 더욱 보강되는 상승효과를 얻을 수 있다. On the other hand, it is preferable that the center pin is inserted into the central hollow portion of the connection cylinder in the manufacturing process of the battery, by inserting the center pin into the connection cylinder, the role of fixing and supporting the electrode assembly at the center of the jelly-roll, The synergistic effect of the center pin, which serves as a passage for discharging and discharging the gas generated during charging and discharging or operation, may be further reinforced by the connection cylinder.
반면에, 상판과 연결 실린더의 일체형 구조에 의해 상부 절연체를 형성하는 구조에서, 연결 실린더 내측에 삽입되는 센터 핀을 생략할 수도 있는 바, 센터 핀을 생략하기 위해서는 센터 핀을 대신하는 상기 연결 실린더가 내부 단락 등에 의해 발생할 수 있는 전지 내부의 고온 조건에서 용융되거나 변형되지 않고 그 형태를 유지할 수 있는 내구성이 있어야 한다. 따라서, 이와 같은 조건을 충족할 수 있도록 150 내지 200도의 고온에서 형태 유지성을 갖는 전기 절연성 소재의 상부 절연체를 사용함으로써, 별도의 센터 핀이 사용되지 않는 전지를 제조할 수 있다. 예를 들어, 약 150℃의 챔버에 10 분 정도 전지를 두는 핫 박스-테스트(Hot Box Test)를 통해 150℃ 이상의 고온 조건에서 젤리-롤의 중앙 중공 부위가 막히면서 가스 배출이 방해를 받아 전지가 발화 또는 폭발하는 현상이 나타나는 지의 여부를 확인할 수 있다.On the other hand, in the structure in which the upper insulator is formed by the integral structure of the upper plate and the connecting cylinder, the center pin inserted into the connecting cylinder may be omitted. In order to omit the center pin, the connecting cylinder instead of the center pin may be omitted. It should be durable to maintain its shape without melting or deforming under high temperature conditions inside the battery which may be caused by an internal short circuit. Therefore, by using the upper insulator of the electrically insulating material having a shape retention at a high temperature of 150 to 200 degrees to satisfy such conditions, it is possible to manufacture a battery that does not use a separate center pin. For example, the Hot Box Test, which puts a battery in a chamber at about 150 ° C. for 10 minutes, blocks the central hollow area of the jelly-roll at high temperatures of 150 ° C. or higher, preventing the gas from being discharged. You can check whether a fire or explosion occurs.
따라서, 하나의 바람직한 예에서, 상부 절연체가 상판 및 연결 실린더의 일체형 구조로 이루어져 있고, 150 내지 200℃의 고온에서 형태 유지성을 갖는 전기절연성 소재로 이루어져 있으며, 전지의 제조과정에서 상기 연결 실린더의 중앙 중공부에 별도의 센터 핀이 삽입되지 않는 구조일 수 있다.Therefore, in one preferred example, the upper insulator is composed of an integral structure of the upper plate and the connecting cylinder, and is made of an electrically insulating material having shape retention at a high temperature of 150 to 200 ° C., and the center of the connecting cylinder in the manufacturing process of the battery. It may be a structure in which a separate center pin is not inserted into the hollow part.
본 발명에 따른 전지에서 상부 절연체의 두께는 하부 절연체의 두께보다 두꺼운 것이 바람직한 바, 외부 충격의 인가 시 젤리-롤의 유동과 전극시트들의 미끄러짐은 주로 전지의 상부를 향해 발생함으로써 내부 단락을 일으키게 되므로, 상대적으로 힘을 많이 받는 상부 절연체가 하부 절연체에 비해 두꺼운 것이 바람직하 다.In the battery according to the present invention, it is preferable that the thickness of the upper insulator is thicker than the thickness of the lower insulator. Since the flow of jelly-roll and the sliding of the electrode sheets mainly occur toward the upper part of the battery when an external impact is applied, an internal short circuit occurs. For example, it is preferable that the upper insulator, which is relatively stressed, is thicker than the lower insulator.
본 발명에 따른 전지는 특히, 젤리-롤 전극조립체를 전지케이스에 내장한 상태에서 리튬 함유 전해액을 함침시켜 제조되는 리튬 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다. The battery according to the present invention may be particularly preferably applied to a lithium secondary battery prepared by impregnating a lithium-containing electrolyte in a state in which a jelly-roll electrode assembly is embedded in a battery case.
본 발명에 따른 리튬 이차전지의 기타 성분들에 대해 이하에서 자세히 설명한다.Other components of the lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail below.
리튬 이차전지용 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 슬러리의 형태로 도포한 후 건조 및 압축하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode for a lithium secondary battery is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder in the form of a slurry on a positive electrode current collector, followed by drying and compressing the filler, and optionally adding a filler to the mixture. It can also be added.
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 cathode 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. However, the present invention is not limited to these.
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 cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. 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 have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 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 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof 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 fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀 룰로우즈, 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 material 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 suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
리튬 이차전지용 음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조 및 압축하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 양극의 성분들(바인더, 도전재, 충진제 등)이 더 포함될 수도 있다.The negative electrode for a lithium secondary battery is manufactured by coating, drying, and compressing a negative electrode material on a negative electrode current collector, and if necessary, components of the positive electrode (binder, conductive material, filler, etc.) 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 collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or 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) 등의 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 금속 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 metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
리튬 이차전지용 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬 염으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The nonaqueous electrolyte for lithium secondary batteries consists of a nonaqueous electrolyte and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.
상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 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 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylo lactone, and 1,2-dimethoxy ethane. , Tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolon, formamide, dimethylformamide, dioxolon, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate , Phosphoric acid triester, trimethoxy methane, dioxolon derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ether, methyl pyroionate Aprotic organic solvents, such as ethyl propionate, can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지 테이션 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, poly edgementation 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.As the inorganic solid electrolyte, for example, 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 리튬 염은 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. 경우에 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, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.
본 발명은 또한, 권취형의 전극조립체('젤리-롤')의 상단면과 하단면의 절연을 위해 사용되는 이차전지용 절연부재로서, 상부 절연체와 하부 절연체는 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되면서 일체형 구조를 형성하며, 상기 상부 절연체는,The present invention also relates to a secondary battery insulating member used for insulating the upper and lower surfaces of a wound electrode assembly ('jelly roll'), wherein the upper insulator and the lower insulator are formed of a jelly roll in a battery manufacturing process. Interlocked through the central hollow to form an integral structure, the upper insulator,
젤리-롤의 상단면을 감싸는 형상으로 이루어져 있고, 중앙에 관통구가 형성되어 있으며, 일측에 젤리-롤의 전극 탭이 관통할 수 있는 홀이 형성되어 있는 상판; 및 젤리-롤의 중앙 중공부에 삽입되는 원통형 형상으로 이루어져 있고, 상기 상판에 일체로 연결되어 있으며, 하단에 하부 절연체와 조립방식으로 결합되는 체결부가 형성되어 있는 연결 실린더;를 포함하는 구조로 이루어져 있고,The top plate is formed in a shape surrounding the top surface of the jelly-roll, the through-hole is formed in the center, the upper plate is formed on one side of the hole through which the electrode tab of the jelly-roll; And a connecting cylinder formed of a cylindrical shape inserted into the central hollow portion of the jelly-roll and integrally connected to the top plate, and having a fastening portion formed at the bottom thereof and coupled to the lower insulator in an assembly manner. There is,
상기 하부 절연체는, 젤리-롤의 하단면을 감싸는 형상으로 이루어져 있고, 중앙에 관통구가 형성되어 있는 구조로 이루어진 절연부재를 제공한다.The lower insulator is formed in a shape surrounding the bottom surface of the jelly-roll and provides an insulating member having a structure in which a through hole is formed in the center thereof.
이러한 이차전지용 절연부재의 구조는 그 자체로 종래기술에는 존재하지 않는 신규한 구조이며, 젤리-롤형 전극조립체를 내장한 이차전지에 적용될 경우, 전지 내부에서 젤리-롤을 고정시켜 전지의 낙하 등에 의한 외부 충격의 인가 시, 젤리-롤이 유동하여 전지 상부를 압박함으로써 발생할 수 있는 CID 소자의 조기작동을 방지하며, 젤리-롤 중심의 센터 핀이 변형되어 젤리-롤을 압박하거나 관통함으로써 발생할 수 있는 내부단락을 방지하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.The secondary battery insulation member is a novel structure which does not exist in the prior art by itself, and when applied to a secondary battery having a jelly-roll type electrode assembly, the jelly-roll is fixed inside the battery to prevent the battery from falling. When an external impact is applied, it prevents premature operation of the CID element, which may occur due to the flow of the jelly roll to press the top of the cell, and the center pin of the jelly roll may be deformed to press or penetrate the jelly roll. By preventing the internal short circuit can improve the safety of the battery.
경우에 따라서는, 상기 상부 절연체의 상판은 젤리-롤의 상단면을 감싸면서 그것의 외주부가 젤리-롤의 상단 외주면을 적어도 일부 감쌀 수 있도록 하향 절곡된 형상으로 이루어져 있고, 상기 하부 절연체는, 젤리-롤의 하단면을 감싸면서 그것의 외주부가 젤리-롤의 하단 외주면을 적어도 일부 감쌀 수 있도록 상향 절곡된 형상으로 이루어질 수 있다.In some cases, the upper plate of the upper insulator has a shape bent downward so that its outer circumference surrounds at least part of the upper outer circumferential surface of the jelly-roll while surrounding the upper surface of the jelly-roll, wherein the lower insulator is jelly The outer periphery of the roll may be formed in an upwardly bent shape so as to surround at least a portion of the outer periphery of the jelly roll.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 절연성 부재의 체결 전의 상태가 도시되어 있고, 도 4에는 이의 결합 상태도가 도시되어 있다. 3 shows a state before the insulating member is fastened according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a state diagram of the bonding thereof.
이들 도면을 참조하면, 이차전지용 절연부재(100)는, 젤리-롤(도시하지 않음)의 상단면과 하단면에 각각 장착되는 상부 절연체(200)와 하부 절연체(300)로 이루어져 있으며, 이들 상하부 절연체들(200, 300)은 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되면서 일체형 구조를 형성하게 된다. Referring to these drawings, the secondary
상부 절연체(200)는 일체로 성형되어 있는 상판(210)과 연결 실린더(220)로 이루어져 있다. 상판(210)은 젤리-롤의 상단면을 감싸는 형상으로 이루어져 있고, 중앙에 관통구(212)가 형성되어 있으며, 일측에 젤리-롤의 전극 탭이 관통할 수 있는 홀(214)이 형성되어 있다. 연결 실린더(220)는 젤리-롤의 중앙 중공부에 삽입되는 원통형 형상으로 이루어져 있고, 상판(210)에 일체로 연결되어 있으며, 하단에 하부 절연체(300)와 조립방식으로 결합되는 후크(222)가 형성되어 있다. 도 3의 구조에서, 후크(222)는 연결 실린더(220)의 외주면에 연속적으로 형성되어 있는 구조로 이루어져 있지만, 기타 다양한 구조가 가능함은 물론이다. The
연결 실린더(220)의 후크(222)가 하부 절연체(300)의 관통구(310)에 체결되면서 상부 절연체(200)가 하부 절연체(300)와 일체의 형상을 이루게 되어, 젤리-롤 이 일체화된 상부 절연체(200)와 하부 절연체(300) 사이에 고정되어 젤리-롤의 유동과 전극시트들의 미끄러짐이 억제되므로, 전지가 낙하되거나 외부 충격이 가해졌을 때, 젤리-롤이 유동하여 전지 상부의 캡 어셈블리(도시하지 않음)를 압박함으로써 발생할 수 있는 CID 소자의 조기 작동과 전극시트들의 미끄러짐으로 인한 내부단락을 방지할 수 있다As the
도 5에는 본 발명의 또 다른 예에 따른 절연부재의 체결 전의 상태에 대한 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 체결부재에 젤리-롤이 장착된 상태의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 5 is a perspective view schematically showing a state before the insulating member is fastened according to another example of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view of a state in which a jelly-roll is mounted on the fastening member of FIG. 5. Is shown.
이들 도면을 참조하면, 이차전지용 절연부재(101)는, 젤리-롤(400)의 상단면과 하단면에 각각 장착되는 상부 절연체(201)와 하부 절연체(301)로 이루어져 있고, 이들 상하부 절연체들(201, 301)은 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되면서 일체형 구조를 형성하며, 상부 절연체(201)는 일체로 성형되어 있는 상판(211)과 연결 실린더(221)로 이루어져 있다는 점에서는 도 3의 절연부재(100)와 동일하다. Referring to these drawings, the secondary
그러나, 상부 절연체(201)의 상판(211) 외주부(216)가 젤리-롤(400)의 상단 외주면을 일부 감쌀 수 있도록 하향 절곡되어 있고, 그에 대응하여, 하부 절연체(301)의 외주부(321)에도 젤리-롤(400)의 하단 외주면을 일부 감쌀 수 있도록 상향 절곡되어 있다는 점에서 차이가 있다. However, the outer
상부 절연체(201)와 하부 절연체(301)의 외주부(216, 321)에서 수직 절곡 길이는 젤리-롤(400)의 전체 높이를 기준으로 5 내지 30% 정도이다.The vertical bending lengths at the
이러한 수직 절곡 외주부(216, 321)는 젤리-롤(400)과 금속 소재의 전지케이스(도시하지 않음) 사이에 절연 상태를 확보하여 이들의 접촉에 의한 단락을 방지하며, 젤리-롤(400)의 상단 및 하단 외주면을 각각 감싸 고정하여 주므로 젤리-롤의 풀림을 억제한다. 따라서, 종래 젤리-롤과 금속 소재의 전지케이스와의 단락을 방지하고 젤리-롤의 풀림을 억제하기 위해, 젤리-롤의 권취가 끝나는 부분에 상대적으로 큰 크기로 부착하던 보호 테이프를 작은 보호 테이프(410)로 대체할 수 있으므로, 전지 제조의 효율성이 향상되며, 유기 용제인 전해액에 의해 보호 테이프(410)가 접착력을 잃게 되는 경우에도 보호 테이프의 기능을 대체하거나 보완할 수 있다.The vertical bending outer
젤리-롤(400)에 상부 절연체(201)와 하부 절연체(301)를 장착한 상태에서, 젤리-롤(400)의 양극 탭(420)은 상부 절연체(201)의 홀(214)을 통해 상판(211)으로부터 돌출되고, 관통구들(212, 310) 사이의 연통된 중앙 중공부에 센터 핀(430)를 삽입하여 장착한다. 경우에 따라서는 센터 핀(430)을 생략할 수도 있음은 물론이다. With the
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
[실시예 1]Example 1
1-1.1-1. 음극의 제조Preparation of Cathode
음극 활물질로서 탄소 분말을 사용하였고, 탄소 분말과 아세틸렌 블랙(도전재) 및 PVdF를 중량비 85: 5: 10으로 혼합하고, 상기 혼합물 100 중량부를 70 중량부의 유기용매 NMP(N-methyl pyrrolidene)에 첨가하여 음극 슬러리를 제조하였다. 이를 구리 집전체 상에 도포하여 건조, 압연하여 두께 200 ㎛, 길이 510 mm, 폭 56 mm의 음극을 제조하였다. Carbon powder was used as the negative electrode active material, and carbon powder, acetylene black (conductive material), and PVdF were mixed in a weight ratio of 85: 5: 10, and 100 parts by weight of the mixture was added to 70 parts by weight of an organic solvent N-methyl pyrrolidene (NMP). To prepare a negative electrode slurry. This was applied onto a copper current collector, dried, and rolled to prepare a negative electrode having a thickness of 200 μm, a length of 510 mm, and a width of 56 mm.
1-2.1-2. 양극의 제조Manufacture of anode
양극 활물질로서 LiCoO2를 사용하였고, LiCoO2, 아세틸렌 블랙(도전재) 및 PVdF를 중량비 85: 7.5: 7.5로 혼합하였다. 상기 혼합물 100 중량비에 대하여 40 중량비를 NMP에 첨가하여 양극 슬러리를 제조하였다. 이를 알루미늄 집전체 상에 도포하고 건조, 압연하여 두께 200 ㎛, 길이 450 mm, 폭 54 mm의 양극을 제조하였다. LiCoO 2 was used as the positive electrode active material, and LiCoO 2 , acetylene black (conductive material), and PVdF were mixed in a weight ratio of 85: 7.5: 7.5. 40 weight ratio was added to NMP with respect to 100 weight ratio of the said mixture, and the positive electrode slurry was prepared. This was applied onto an aluminum current collector, dried, and rolled to produce a positive electrode having a thickness of 200 μm, a length of 450 mm, and a width of 54 mm.
1-3.1-3. 절연부재의Insulation 제조 Produce
중앙에 관통구가 형성되어 있고 일측에 젤리-롤의 전극 탭이 관통할 수 있는 홀이 형성되어 있는 상판과, 젤리-롤의 중앙 중공부에 삽입되는 원통형 형상으로 이루어져 있고 상판에 일체로 연결되어 있으며 하단부에 후크 구조의 체결부를 갖는 연결 실린더로 이루어진 상부 절연체를 제조하였다. The through-hole is formed in the center and the upper plate is formed on one side of the hole through which the electrode tab of the jelly-roll is formed, and the cylindrical shape inserted into the central hollow of the jelly-roll is integrally connected to the upper plate And the upper insulator made of a connecting cylinder having a fastening portion of the hook structure at the bottom.
또한, 젤리-롤의 하단면을 감싸는 형상으로 이루어져 있고, 중앙에 관통구가 형성되어 있는 폴리프로필렌 소재의 하부 절연체를 제조하였다.In addition, a lower insulator made of a polypropylene material having a shape surrounding the bottom surface of the jelly-roll and having a through hole formed in the center thereof was manufactured.
1-4.1-4. 전지의 제조Manufacture of batteries
구리 코팅된 외경 18 mm, 높이 65 mm인 원통형 캔의 하단에 상기 1-3에서 제조한 하부 절연체를 삽입한 후, 상기 1-1 및 1-2에서 각각 제조된 양극과 음극 사이에 폴리에틸렌의 다공성 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤을 탑재하고, 젤리-롤의 음극 탭을 캔의 하단 내면에 용접하였다. 그런 다음, 상기 1-3에서 제조한 상부 절연체를 탑재하여 하부 절연체와 체결함으로써 일체형으로 만든 다음, LiPF6의 리튬염이 녹아있는 부피비 1: 2의 에틸렌 카보네이트(EC)와 에틸메틸 카보네이트(EMC)가 용액을 전해질로 주입하여 원통형 리튬 이차전지를 제조하였다. After inserting the lower insulator prepared in the above 1-3 into the bottom of the cylindrical can having a copper coated outer diameter of 18 mm and height of 65 mm, the porosity of polyethylene between the anode and the cathode prepared in 1-1 and 1-2, respectively The jelly-roll wound up through the separator was mounted, and the negative electrode tab of the jelly-roll was welded to the bottom inner surface of the can. Then, the upper insulator prepared in 1 to 3 was mounted to be integrally formed by fastening with the lower insulator, and then ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) having a volume ratio of 1: 2 in which lithium salt of LiPF 6 was dissolved. The solution was injected into the electrolyte to prepare a cylindrical lithium secondary battery.
[비교예 1]Comparative Example 1
젤리-롤의 상, 하부에 탑재되는 절연체로 원반형의 일반적인 절연체들을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that disc-shaped general insulators were used as insulators mounted on upper and lower parts of the jelly-roll.
[실험예 1]Experimental Example 1
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 각각 제조된 만충전 상태의 원통형 전지들 각각 30 개씩을 610±25 mm 높이에서 낙하시켜 발화 또는 폭발의 발생 여부를 확인하는 충격 실험을 실시하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Impact experiments were conducted to determine whether ignition or explosion occurred by dropping 30 cylinders each of the fully charged cylindrical batteries manufactured in Examples 1 and 1, respectively, at a height of 610 ± 25 mm. 1 is shown.
<표 1>TABLE 1
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1에 따른 모든 전지들은 발열 또는 발화가 일어나지 않은 반면에, 비교예 1에 따른 전지들 중 5 개의 전지들에서 발열 또는 발화가 확인되었다.As shown in Table 1, all the batteries according to Example 1 did not generate heat or ignition, whereas heat generation or ignition was confirmed in five of the cells according to Comparative Example 1.
따라서, 전지의 제조 과정에서 상부 절연체가 하부 절연체와 일체화 되는 본 발명에 따른 전지는, 원반형의 일반적인 상, 하부 절연체가 젤리-롤 상단 및 하단에 단순 탑재되어 있는 전지보다 외부 충격에 대한 크게 안전성이 향상되었음을 알 수 있다.Therefore, the battery according to the present invention in which the upper insulator is integrated with the lower insulator during the manufacturing process of the battery has a greater safety against external impact than a battery in which a disk-shaped general upper and lower insulators are simply mounted on the upper and lower jelly-rolls. It can be seen that the improvement.
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 perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 젤리-롤의 상단면과 하단면의 각각 절연체('상부 절연체' 및 '하부 절연체')가 전지의 제조과정에서 젤리-롤의 중앙 중공부를 통해 상호 체결되면서 일체형 구조를 형성하고 있음으로써, 전지의 낙하 등에 의한 외부 충격의 인가 시, 젤리-롤이 유동하여 전지 상부를 압박함으로써 발생할 수 있는 CID 소자의 조기작동을 방지하며, 젤리-롤 중심의 센터 핀이 변형되어 젤리-롤을 압박하거나 관통하여 발생할 수 있는 내부단락을 방지할 수 있으므로, 궁극적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention has an insulator ('top insulator' and 'bottom insulator') of the top and bottom surfaces of the jelly-roll through the central hollow of the jelly-roll in the manufacturing process of the battery. By forming a unitary structure while being mutually fastened, it prevents premature operation of the CID element, which can be caused by the jelly-roll flowing and pressing the upper part of the battery when an external shock is applied due to the drop of the battery. Since the center pin is deformed to prevent the internal short circuit that may occur by pressing or penetrating the jelly-roll, there is an effect that can ultimately improve the safety of the battery.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070045738A KR101154882B1 (en) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | Secondary Battery Having Insulator to Improve Safety of Battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070045738A KR101154882B1 (en) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | Secondary Battery Having Insulator to Improve Safety of Battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080099889A KR20080099889A (en) | 2008-11-14 |
| KR101154882B1 true KR101154882B1 (en) | 2012-06-18 |
Family
ID=40286718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070045738A KR101154882B1 (en) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | Secondary Battery Having Insulator to Improve Safety of Battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101154882B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018199604A1 (en) | 2017-04-27 | 2018-11-01 | 주식회사 엘지화학 | Insulating member, method for manufacturing insulating member, and method for manufacturing cylindrical battery comprising insulating member |
| KR20180120100A (en) | 2017-04-26 | 2018-11-05 | 주식회사 엘지화학 | Insulating Member and Cylindrical Battery Cell Comprising Insulating Member |
| KR20180120600A (en) | 2017-04-27 | 2018-11-06 | 주식회사 엘지화학 | Insulating Member, Manufacturing Method Thereof and Cylindrical Battery Comprising Thereof |
| KR101948626B1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-31 | 주식회사 민테크 | Hollow shaped battery protective circuit module and battery having the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101893954B1 (en) | 2012-01-16 | 2018-08-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | Secondary battery |
| KR101958762B1 (en) * | 2015-07-17 | 2019-03-15 | 주식회사 엘지화학 | Cylindrical secondary battery |
| CN115275538A (en) * | 2022-08-17 | 2022-11-01 | 湖北亿纬动力有限公司 | Bottom support assembly, battery module and battery pack |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060059694A (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Cylinder type secondary battery |
-
2007
- 2007-05-11 KR KR1020070045738A patent/KR101154882B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060059694A (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Cylinder type secondary battery |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180120100A (en) | 2017-04-26 | 2018-11-05 | 주식회사 엘지화학 | Insulating Member and Cylindrical Battery Cell Comprising Insulating Member |
| WO2018199604A1 (en) | 2017-04-27 | 2018-11-01 | 주식회사 엘지화학 | Insulating member, method for manufacturing insulating member, and method for manufacturing cylindrical battery comprising insulating member |
| KR20180120600A (en) | 2017-04-27 | 2018-11-06 | 주식회사 엘지화학 | Insulating Member, Manufacturing Method Thereof and Cylindrical Battery Comprising Thereof |
| KR101948626B1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-31 | 주식회사 민테크 | Hollow shaped battery protective circuit module and battery having the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20080099889A (en) | 2008-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100921347B1 (en) | Electrode Assembly Prepared in longitudinal Folding Manner and Electrochemical Cell Employing the Same | |
| KR100911999B1 (en) | Battery having enhanced electrical insulation | |
| KR100933427B1 (en) | Electrochemical device consisting of cross separator | |
| US8895169B2 (en) | Secondary battery of novel structure | |
| US20140331485A1 (en) | Method for fabricating a nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| US20110111276A1 (en) | Electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| KR101152651B1 (en) | Secondary Battery of Improved Stability by Both Sides Adhesive Tape | |
| KR100825207B1 (en) | Secondary Battery of Improved Safety | |
| KR101154882B1 (en) | Secondary Battery Having Insulator to Improve Safety of Battery | |
| KR101634772B1 (en) | Battery Cell Comprising Zigzag Type Electrode Assembly | |
| KR101481993B1 (en) | Electrode Comprising Compound Having Cyano group and Lithium Secondary Battery Comprising The Same | |
| KR100875607B1 (en) | Improved safety secondary battery including stacked electrode assembly | |
| KR20100082704A (en) | Pouch type secondary battery having enhanced stability | |
| KR101156954B1 (en) | Electrode Assembly with Excellent Weldability between Electrode Lead and Electrode Tabs and Secondary Battery Comprising the Same | |
| KR100895204B1 (en) | Lithium Ion Polymer Battery of Improved Safety on Falling | |
| KR20160074963A (en) | Cylindrical Secondary Battery Comprising Cathode Tab and Anode Tab Protruding toward the Same direction | |
| KR101112446B1 (en) | Secondary Battery of Improved Overcharge Safety | |
| KR101064236B1 (en) | Cylindrical Secondary Battery Containing Center Pin of Improved Safety to External Impact | |
| KR101163391B1 (en) | Secondary Battery Having Separator Coated with Solid Phase Particle at Core Region | |
| KR102201630B1 (en) | Battery Cell with Less Modification of External Form of Battery Case | |
| KR100858416B1 (en) | Lithium Secondary Battery of Improved Stability | |
| KR101026748B1 (en) | Secondary Battery Improved Safety for External-Impact and Internal-Short | |
| KR20100043727A (en) | Pouch type secondary battery | |
| KR20100016705A (en) | Secondary batteries having enhanced durability and safety | |
| KR101080125B1 (en) | Cylindrical Secondary Battery Containing Center Pin of Noble Structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150416 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160601 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170328 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180418 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190401 Year of fee payment: 8 |