KR101308329B1 - Electrode assembly and Lithium rechargeable battery using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음극무지부의 면적을 줄이고 여기에 음극활물질층을 코팅함으로써 음극판의 발열량을 줄이고 용량을 향상시킬 수 있는 전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and a lithium secondary battery using the same, and more particularly, to reduce the area of the negative electrode non-coating portion and to coat the negative electrode active material layer thereon, an electrode assembly capable of reducing the calorific value of the negative electrode plate and improving its capacity, and lithium using the same. It relates to a secondary battery.

리튬 이차전지, 전극조립체, 음극판, 음극무지부, 발열량, 용량 Lithium secondary battery, electrode assembly, negative electrode plate, negative electrode non-coating portion, calorific value, capacity

Description

전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지{Electrode assembly and Lithium rechargeable battery using the same}Electrode assembly and lithium secondary battery using same {Electrode assembly and Lithium rechargeable battery using the same}

도 1a는 권취되기 전의 일반적인 음극판의 사시도1A is a perspective view of a typical negative electrode plate before being wound up

도 1b는 도 1a의 음극판을 뒤집은 상태의 사시도FIG. 1B is a perspective view of an inverted state of the negative electrode plate of FIG. 1A

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도2 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 도 2 중 양극판과 음극판의 사시도3A and 3B are perspective views of a positive electrode plate and a negative electrode plate of FIG.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

200 - 리튬 이차전지 210 - 캔200-Lithium Secondary Battery 210-Can

220 - 전극조립체 225 - 세퍼레이터220-Electrode Assembly 225-Separator

230 - 양극판 232 - 양극집전체230-positive electrode plate 232-positive electrode collector

234 - 양극활물질층 236 - 양극무지부234-anode active material layer

238 - 양극탭 240 - 음극판238-Positive Tab 240-Negative Plate

242 - 음극집전체 244 - 음극활물질층242-Cathode collector 244-Cathode active material layer

246 - 음극무지부 248 - 음극탭246-Cathode Plain Section 248-Cathode Tab

250 - 캡조립체250-cap assembly

본 발명은 전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음극무지부의 면적을 줄이고 여기에 음극활물질층을 코팅함으로써 음극판의 발열량을 줄이고 용량을 향상시킬 수 있는 전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and a lithium secondary battery using the same, and more particularly, to reduce the area of the negative electrode non-coating portion and to coat the negative electrode active material layer thereon, an electrode assembly capable of reducing the calorific value of the negative electrode plate and improving its capacity, and lithium using the same. It relates to a secondary battery.

일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] Portable wireless devices such as video cameras, portable phones, portable computers, and the like are generally made lighter and more sophisticated. Such secondary batteries include, for example, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries are rechargeable, compact, and large-capacity, and are widely used in advanced electronic devices because of their high operating voltage and high energy density per unit weight.

도 1a는 권취되기 전의 일반적인 음극판의 사시도를 나타내며, 도 1b는 도 1a의 음극판을 뒤집은 상태의 사시도를 나타낸다.FIG. 1A shows a perspective view of a general negative electrode plate before being wound up, and FIG. 1B shows a perspective view of an inverted state of the negative electrode plate of FIG. 1A.

상기 음극판(140)은, 도 1a를 참조하면, 화학반응에 의해 발생한 전자를 모아서 외부 회로로 전달해주는 음극집전체(142)와, 상기 음극집전체(142)의 일측면 혹은 양측면에 코팅되며 리튬 이온을 흡장 또는 탈리할 수 있는 구조로 되어 있는 음극활물질부(144), 상기 음극집전체(142) 중 음극활물질이 코팅되어 있지 않아 음극집전체(142)가 그대로 드러나 있는 음극무지부(146)가 형성되어 있다. 상기 음극집전체(142)는 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)과 같은 금속 재질로 형성되며, 여기서 음극 집전체(142)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 음극활물질부(144)는 탄소재료에 도전재와 바인더를 혼합하여 형성된다.Referring to FIG. 1A, the negative electrode plate 140 is coated on one or both sides of the negative electrode current collector 142 and the negative electrode current collector 142 that collects and transfers electrons generated by a chemical reaction to an external circuit. The negative electrode active material portion 144 having a structure capable of occluding or desorbing ions and the negative electrode active material portion 146 in which the negative electrode current collector 142 is not exposed because the negative electrode active material is not coated in the negative electrode current collector 142 is exposed. Is formed. The negative electrode current collector 142 is formed of a metal material such as copper (Cu) or nickel (Ni), and the material of the negative electrode current collector 142 is not limited thereto. In addition, the negative electrode active material part 144 is formed by mixing a conductive material and a binder with a carbon material.

도 1a 및 도 1b에서 점선은 상기 음극판(140)이 권취된 후 프레스 되었을 때의 라운드부를 나타낸다. 각형 리튬 이차전지, 파우치형 리튬 이차전지 등은 전극조립체가 권취되고 프레스에 의해 압착된 후에 캔에 삽입된다. 따라서, 전극조립체에는 곡률반경이 매우 작은 라운드부가 형성된다. 전극조립체의 권취는 맨드릴에 의해 이루어진다. 일반적으로 맨드릴은 대략 반타원통 형상 2개가 1조를 이루게 된다. 상기 2개의 반타원통 사이에 양극판과 음극판 및 세퍼레이터를 물려 권취가 이루어진다. 이때, 음극판의 음극무지부가 맨드릴에 물리게 되므로, 음극무지부는 소정의 면적이 확보되어야 한다. 일반적으로 현재 양산되고 있는 리튬 이차전지는 도 1a와 같이 음극무지부가 음극탭이 부착되어 있는 부분으로부터 3칸 조금 넘는 면적으로 형성된다. 또한, 음극탭이 부착되어 있는 면의 반대측 면에는 1칸 조금 넘는 면적으로 형성된다. 상기 음극무지부는 음극집전체에 모인 전자들이 음극탭으로 이동할 수 있는 통로가 되는 부분이다. 따라서, 음극무지부는 음극활물질층이 덮여있는 부분에 비해 상대적으로 발열량이 많게 된다. 음극무지부의 면적이 크면 그에 따라 발열량도 많아지며, 그 결과 세퍼레이터의 용융으로 인해 쇼트가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 발열량이 많아지면 전지 내부에 다량의 가스가 발생하여 폭발, 발화의 위험이 있다는 문제점이 있다. 또한, 음극무지부의 면적이 크면 그만큼 음극활물질층의 면적이 작아지므로, 전지의 용량이 줄어들 수 밖에 없다는 문제점이 있다.In FIG. 1A and FIG. 1B, a dotted line indicates a round part when the negative electrode plate 140 is wound and then pressed. A square lithium secondary battery, a pouch type lithium secondary battery, and the like are inserted into a can after the electrode assembly is wound and pressed by a press. Accordingly, the electrode assembly is provided with a round portion having a very small radius of curvature. The winding of the electrode assembly is made by a mandrel. In general, the mandrel is roughly two semi-elliptical shapes. The positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator are wound between the two semi-elliptic cylinders to form a winding. At this time, since the negative electrode non-coating portion of the negative electrode plate is bitten by the mandrel, the negative electrode non-coating portion should secure a predetermined area. In general, lithium secondary batteries that are currently in mass production are formed with an area of a little more than three spaces from a portion where the negative electrode non-coating portion is attached to the negative electrode tab as shown in FIG. 1A. In addition, the surface opposite to the surface on which the negative electrode tab is attached is formed with an area of a little more than one space. The negative electrode non-coating portion is a portion that becomes a passage through which electrons collected in the negative electrode current collector move to the negative electrode tab. Therefore, the negative electrode non-coating portion has a relatively large amount of heat generation as compared with the portion covered with the negative electrode active material layer. If the area of the negative electrode non-coating portion is large, the amount of heat generated accordingly, there is a problem that a short may occur due to the melting of the separator. In addition, when the calorific value increases, a large amount of gas is generated inside the battery, and there is a problem that there is a risk of explosion and fire. In addition, if the area of the negative electrode non-coating portion is large, the area of the negative electrode active material layer decreases, so that the capacity of the battery is inevitably reduced.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 음극무지부의 면적을 줄이고 여기에 음극활물질층을 코팅함으로써 음극판의 발열량을 줄이고 용량을 향상시킬 수 있는 전극조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, by reducing the area of the negative electrode non-coating portion and coating the negative electrode active material layer thereon provides an electrode assembly and a lithium secondary battery using the same to reduce the calorific value of the negative electrode plate and improve its capacity Its purpose is to.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 전극조립체는 양극집전체와, 상기 양극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 양극활물질부와, 상기 양극집전체가 외부로 드러나 있는 양극무지부를 구비하는 양극판; 음극집전체와, 상기 음극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 음극활물질부와, 상기 음극집전체가 외부로 드러나 있는 음극무지부를 구비하는 음극판; 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터가 권취되어 이루어지는 전극조립체에 있어서, 상기 전극조립체는 다른 부분에 비해 곡률반경이 작게 형성되는 라운드부와, 상기 라운드부에 의해 구획되는 복수개의 칸들을 포함하며, 상기 음극판은 음극탭이 부착된 면의 음극무지부가 2칸 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the electrode assembly of the present invention includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material portion coated on at least one surface of the positive electrode current collector, and a positive electrode non-coating portion that the positive electrode current collector is exposed to the outside. Positive plate; A negative electrode plate including a negative electrode current collector, a negative electrode active material portion coated on at least one surface of the negative electrode current collector, and a negative electrode non-coating portion in which the negative electrode current collector is exposed to the outside; And an electrode assembly in which a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate is wound, wherein the electrode assembly includes a round part having a smaller radius of curvature than other parts, and a plurality of compartments partitioned by the round part. The negative electrode plate is characterized in that the negative electrode non-coating portion of the surface attached to the negative electrode tab is formed in less than two spaces.

또한, 상기 음극판은 상기 음극탭이 부착된 면의 반대면의 음극무지부가 1칸 이하로 형성될 수 있다. 또한, 상기 음극판은 상기 음극탭이 부착된 면의 반대면의 음극무지부가 0.5칸 이하로 형성될 수 있다.In addition, the negative electrode plate may have a negative electrode non-coating portion on the opposite side of the surface on which the negative electrode tab is attached. In addition, the negative electrode plate may have a negative electrode non-coating portion on the opposite side of the surface on which the negative electrode tab is attached to be 0.5 square or less.

또한, 상기 양극판은 양극탭이 부착된 면의 양극무지부가 2칸 이하로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극판은 상기 양극탭이 부착된 면의 양극무지부가 1.5칸 이 하로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극판은 상기 양극탭이 부착된 면의 반대면의 양극무지부가 2칸 이하로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극판은 상기 양극탭이 부착된 면의 반대면의 양극무지부가 1.5칸 이하로 형성될 수 있다.In addition, the positive electrode plate may be formed of two or less positive electrode non-coating portion of the surface attached to the positive electrode tab. In addition, the positive electrode plate may be formed in the positive electrode non-coating portion of the surface is attached to the positive electrode tab less than 1.5 squares. In addition, the positive electrode plate may have a positive electrode non-coating portion on the opposite side of the surface on which the positive electrode tab is attached to have two or less spaces. In addition, the positive electrode plate may have a positive electrode non-coating portion on the opposite side of the surface on which the positive electrode tab is attached to be 1.5 squares or less.

또한, 본 발명의 리튬 이차전지는 양극집전체와, 상기 양극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 양극활물질부와, 상기 양극집전체가 외부로 드러나 있는 양극무지부를 구비하는 양극판과, 음극집전체와, 상기 음극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 음극활물질부와, 상기 음극집전체가 외부로 드러나 있는 음극무지부를 구비하는 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터가 권취되어 이루어지는 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 전극조립체는 다른 부분에 비해 곡률반경이 작게 형성되는 라운드부와, 상기 라운드부에 의해 구획되는 복수개의 칸들을 포함하며, 상기 음극판은 음극탭이 부착된 면의 음극무지부가 2칸 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the lithium secondary battery of the present invention is a positive electrode current collector, a positive electrode plate having a positive electrode active material portion coated on at least one surface of the positive electrode current collector, the positive electrode non-coating portion that the positive electrode current collector is exposed to the outside, a negative electrode current collector and An electrode assembly including a negative electrode active material portion coated on at least one surface of the negative electrode current collector, a negative electrode plate including a negative electrode non-coating portion in which the negative electrode current collector is exposed to the outside, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate; In the lithium secondary battery comprising a case for accommodating the electrode assembly, the electrode assembly includes a round portion formed with a smaller radius of curvature than the other portion, and a plurality of compartments partitioned by the round portion, The negative electrode plate is characterized in that the negative electrode non-coating portion of the surface attached to the negative electrode tab is formed in two or less spaces.

또한, 상기 전극조립체는 상기에서 언급된 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있다.In addition, the electrode assembly may be formed in any one of the above-mentioned shape.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면에서는 각형 리튬 이차전지의 경우만 도시하였으나, 파우치형 리튬 이차전지의 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, only the case of a rectangular lithium secondary battery is illustrated, but in the case of a pouch-type lithium secondary battery, the present invention may be applied.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대해 설명한다.First, a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분리 사시도를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b는 도 2 중 양극판과 음극판의 사시도를 나타낸다.2 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. 3A and 3B illustrate perspective views of the positive electrode plate and the negative electrode plate of FIG. 2.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(200)는, 도 2를 참조하면, 양극판(230), 음극판(240) 및 세퍼레이터(225)로 구성되는 전극조립체(220)를 전해액과 함께 캔(210)에 수납하고, 이 캔(210)의 상단개구부(210a)를 캡조립체(250)로 밀봉함으로써 형성된다. 상기 리튬 이차전지(200)는 장변을 포함하며 서로 마주보도록 형성되는 정면과 배면, 단변을 포함하며 서로 마주보도록 형성되는 양 측면, 상기 캡플레이트(254)가 위치하는 상면과 상기 상면과 마주보는 하면(210b)을 포함하여 이루어진다.In the lithium secondary battery 200 according to the exemplary embodiment of the present invention, referring to FIG. 2, the electrode assembly 220 including the positive electrode plate 230, the negative electrode plate 240, and the separator 225 may be filled with an electrolyte ( And the upper end opening 210a of the can 210 is sealed with the cap assembly 250. The lithium secondary battery 200 includes a long side and a front surface and a rear surface formed to face each other, a short side, and both sides formed to face each other, a top surface on which the cap plate 254 is located and a bottom surface facing the top surface. And 210b.

상기 전극조립체(220)는 양극판(230)과 음극판(240) 사이에 세퍼레이터(225)가 개재되면서 권취되어 형성된다. 상기 전극조립체(220)는 각형 캔(210)의 내부에 삽입되기 위해 다른 부분에 비해 곡률반경이 작게 형성되는 라운드부(222)를 구비한다. 또한, 상기 전극조립체(220)는 상기 라운드부(222)에 의해 구획되는 복수개의 칸(234, 244)들을 구비한다. 상기 칸(234, 244)은 라운드부(222)와 라운드부(222) 사이의 대략 평면 영역을 의미한다. 또한, 상기 칸(234, 244)은 권취된 전극조립체(220)를 다시 펼쳤을 때 권취와 프레스에 의해 접히는 부분들에 의해 영역이 구획된다. 상기 칸(234, 244)은 대략 직사각형상으로 형성되며, 대략 유사한 폭으로 형성된다.The electrode assembly 220 is formed by winding a separator 225 between the positive electrode plate 230 and the negative electrode plate 240. The electrode assembly 220 includes a round portion 222 having a smaller radius of curvature than other portions to be inserted into the rectangular can 210. In addition, the electrode assembly 220 includes a plurality of compartments 234 and 244 defined by the round part 222. The compartments 234 and 244 mean an approximately planar region between the round portion 222 and the round portion 222. In addition, the compartments 234 and 244 are divided by regions folded by the winding and the press when the wound electrode assembly 220 is unfolded again. The compartments 234 and 244 are formed in a substantially rectangular shape and have a substantially similar width.

상기 음극판(240)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극집전체(242)와, 그 양면에 코팅된 음극활물질부(243)를 포함 하고 있다. 상기 음극판(240)의 양 말단은 음극활물질부(244)가 형성되지 않은 음극집전체 영역, 즉 음극무지부(246)가 형성된다. 상기 음극무지부(246)의 일단에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며, 전극조립체(220)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극탭(248)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극조립체(220)의 하부에는 캔(210)과의 접촉을 방지하기 위한 절연판(도시되지 않음)이 더 포함되어 형성될 수 있다.The negative electrode plate 240 includes a negative electrode current collector 242 made of a conductive metal thin plate, for example, copper (Cu) or nickel (Ni) foil, and a negative electrode active material portion 243 coated on both surfaces thereof. Both ends of the negative electrode plate 240 are provided with a negative electrode current collector region where the negative electrode active material portion 244 is not formed, that is, the negative electrode non-coating portion 246. One end of the negative electrode non-coating portion 246 is generally formed of nickel (Ni), and the negative electrode tab 248 protruding to a lower portion of the electrode assembly 220 is joined. In addition, an insulating plate (not shown) may be further included below the electrode assembly 220 to prevent contact with the can 210.

상기 음극판(240)은, 도 3a의 아래 그림을 참조하면, 음극탭(248)이 부착된 면의 음극무지부(246)가 2칸 이하로 형성될 수 있다. 즉, 상기 음극판(240)은 음극탭(248)을 포함하고 있는 음극무지부(246)가 2칸 이하로 되도록 음극활물질층(244)이 코팅될 수 있다. 따라서, 상기 음극판(240)은 일반적인 경우에 비해 음극활물질층(244)이 코팅되는 면적이 넓게 형성된다. 이는 전극조립체를 권취하는 맨드릴의 구조를 변경하거나, 맨드릴에 물리게 되는 부분의 간격을 조정함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 상기 음극판(240)은, 도 3b의 아래 그림을 참조하면, 음극탭(248)이 부착된 면의 반대면의 음극무지부(246)가 1칸 이하로 형성될 수 있다. 또한, 상기 음극판(240)은 음극탭(248)이 부착된 면의 반대면의 음극무지부(246)가 0.5칸 이하로 형성될 수도 있다. 이와 같이 음극무지부(246)의 면적을 최소화함으로써 발열면적을 줄이고 그에 따라 음극판(240)의 발열량을 줄일 수 있게 된다. 또한, 음극무지부(246)의 면적이 감소한 만큼 음극활물질층(244)을 보다 넓게 코팅할 수 있어 전지의 용량이 향상될 수 있다.Referring to the bottom of FIG. 3A, the negative electrode plate 240 may have a negative electrode non-coating portion 246 on a surface on which the negative electrode tab 248 is attached. That is, the negative electrode plate 240 may be coated with the negative electrode active material layer 244 such that the negative electrode non-coating portion 246 including the negative electrode tab 248 is 2 spaces or less. Accordingly, the negative electrode plate 240 is formed to have a larger area to be coated with the negative electrode active material layer 244 than in the general case. This can be done by changing the structure of the mandrel winding the electrode assembly, or by adjusting the spacing of the parts to be bitten by the mandrel. In addition, referring to the lower figure of FIG. 3B, the negative electrode plate 240 may have a negative electrode non-coating portion 246 opposite to a surface on which the negative electrode tab 248 is attached, having one or less spaces. In addition, the negative electrode plate 240 may have a negative electrode non-coating portion 246 on the opposite side of the surface on which the negative electrode tab 248 is attached to be 0.5 square or less. As such, by minimizing the area of the negative electrode non-coating portion 246, the heat generating area may be reduced, thereby reducing the heat generation amount of the negative electrode plate 240. In addition, as the area of the negative electrode non-coating portion 246 is reduced, the negative electrode active material layer 244 may be coated more widely, so that the capacity of the battery may be improved.

상기 양극판(230)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극집전체(232)와, 그 양면에 코팅된 양극활물질부(234)를 포함하고 있다. 상기 양극활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬산화물이 사용되고 있다. 상기 양극판(230)의 양 말단에는 양극활물질부(234)가 형성되지 않은 양극집전체 영역, 즉 양극무지부(236)가 형성된다. 상기 양극무지부(236)의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 전극조립체(220)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극탭(238)이 접합되어 있다. The positive electrode 230 includes a positive electrode collector 232 made of a thin metal plate having excellent conductivity, for example, aluminum (Al) foil, and a positive electrode active material portion 234 coated on both surfaces thereof. Lithium oxides such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , and LiMnO 2 are used as the cathode active material. At both ends of the positive electrode plate 230, a positive electrode current collector region in which the positive electrode active material portion 234 is not formed, that is, the positive electrode non-coating portion 236 is formed. One end of the positive electrode non-coating portion 236 is generally formed of aluminum (Al), and the positive electrode tab 238 protruding a predetermined length to the upper portion of the electrode assembly 220 is bonded.

상기 양극판(230)은, 도 3a의 윗 그림을 참조하면, 양극탭(238)이 부착된 면의 양극무지부(236)가 2칸 이하로 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 양극판(230)은 양극탭(238)이 부착된 면의 양극무지부(236)가 1.5칸 이하로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극판(230)은, 도 3b의 윗 그림을 참조하면, 양극탭(238)이 부착된 면의 반대면의 양극무지부(236)가 2칸 이하로 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 양극판(230)은 양극탭(238)이 부착된 면의 반대면의 양극무지부(236)가 1.5칸 이하로 형성될 수 있다. 상기 양극판(230)과 음극판(240)의 코팅이 이와 같이 이루어지는 것은 다음과 같은 이유 때문이다. 리튬 이차전지의 충전시 리튬 이온은 양극판에서 음극판으로 이동하게 된다. 이러한 리튬 이온의 이동은 극판의 중앙 부분에서 대부분 이루어지나, 극판의 가장 자리에서도 많은 수의 리튬 이온이 이동하게 된다. 따라서, 양극판의 가장자리(상단과 하단, 좌단과 우단)로부터 음극판의 음극활물질층으로 리튬 이온이 원활하게 이동하기 위해서는 음극활물질층의 코팅 면적이 양극활물질층의 코팅 면적보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 실제 양산되는 전지에 있 어서는 양극판의 상단과 하단으로부터 리튬 이온이 음극판으로 원활하게 이동할 수 있도록 음극판의 폭이 양극판의 폭보다 약간 크도록 형성된다. 또한, 상기 양극탭(238)과 음극탭(248)은 서로 겹치지 않도록 배치되어야 한다. 이러한 조건들을 만족하기 위해서는 양극활물질층(234)과 음극활물질층(244)은 도 3a 및 도 3b와 같이 코팅되는 것이 바람직하다.Referring to the upper picture of FIG. 3A, the positive electrode plate 230 may have a positive electrode non-coating portion 236 on a surface on which the positive electrode tab 238 is attached. Preferably, the positive electrode plate 230 may have a positive electrode non-coating portion 236 having a surface where the positive electrode tab 238 is attached to be 1.5 or less. In addition, referring to the upper picture of FIG. 3B, the positive electrode plate 230 may have a positive electrode non-coating portion 236 opposite to a surface on which the positive electrode tab 238 is attached, having two or less spaces. Preferably, the positive electrode plate 230 may have a positive electrode non-coating portion 236 on the opposite side of the surface on which the positive electrode tab 238 is attached to be 1.5 squares or less. The coating of the positive electrode 230 and the negative electrode 240 is thus performed for the following reasons. During charging of the lithium secondary battery, lithium ions move from the positive electrode plate to the negative electrode plate. Most of the movement of lithium ions is performed in the center portion of the electrode plate, but a large number of lithium ions also move at the edge of the electrode plate. Therefore, in order for lithium ions to smoothly move from the edges (top and bottom, left and right ends) of the positive electrode plate to the negative electrode active material layer of the negative electrode plate, the coating area of the negative electrode active material layer is preferably larger than the coating area of the positive electrode active material layer. In actual production batteries, the width of the negative electrode plate is formed to be slightly larger than the width of the positive electrode plate so that lithium ions can move smoothly from the top and bottom of the positive electrode plate to the negative electrode plate. In addition, the positive electrode tab 238 and the negative electrode tab 248 should be disposed so as not to overlap each other. In order to satisfy these conditions, the cathode active material layer 234 and the cathode active material layer 244 are preferably coated as shown in FIGS. 3A and 3B.

상기 세퍼레이터(225)는 상기 양극판(230)과 음극판(240) 사이에 개재되며 상기 전극조립체(220)의 외주면을 둘러싸도록 연장되어 형성될 수도 있다. 상기 세퍼레이터(225)는 상기 양극판(230)과 음극판(240)의 단락을 방지하며, 리튬 이온을 통과시킬 수 있도록 다공막 고분자물질로 형성된다.The separator 225 may be interposed between the positive electrode plate 230 and the negative electrode plate 240 and extend to surround the outer circumferential surface of the electrode assembly 220. The separator 225 is formed of a porous membrane polymer material to prevent short circuit between the positive electrode plate 230 and the negative electrode plate 240 and to allow lithium ions to pass therethrough.

상기 캔(210)는 대략 직사각형 형상의 한 쌍의 장측벽(212)과, 한 쌍의 단측벽(213) 및 하면판(210b)을 포함하여 대략 박스 형상으로 형성되며, 상부는 개구되어 상단개구부(210a)를 이루고 있다. 또한, 상기 캔(210)는 대략 박스형상으로 형성될 때 수평방향으로의 단면의 형상이 사각형상 또는 타원형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상단개구부(210a)로는 상기 전극조립체(220)가 삽입된다. 또한, 상기 전극조립체(220) 사이로 함침하여 리튬 이온의 이동을 가능하게 해 주는 전해액이 주입된다. 캔(210)의 재질은 주로 가벼운 알루미늄(Al)이 사용된다. 상기 캔(210)의 상부는 캡조립체(250)에 의해 밀봉되어, 전해액의 누출이 방지된다. 상기 캔(210)의 장측벽(212)과 단측벽(213)의 두께는 대략 0.2 내지 0.4mm로 형성되며, 상기 하면판(210b)의 두께는 대략 0.2 내지 0.7mm로 형성된다. 다만, 여기서 상기 장측벽(212)과 단측벽(213) 및 하면판(210b)의 두께를 한정하는 것은 아 니다. 상기 캔(210)는 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 방식에 의하여 형성되며, 상기 장측벽(212)과 단측벽(213) 및 상기 하면판(210b)은 일체형으로 형성된다. 다만, 여기서 상기 캔(210)의 형성 방법을 한정하는 것은 아니다.The can 210 is formed in a substantially box shape including a pair of long side walls 212 having a substantially rectangular shape, a pair of short side walls 213 and a bottom plate 210b, and an upper portion thereof is opened to open the upper opening. (210a). In addition, when the can 210 is formed in a substantially box shape, the cross section in the horizontal direction may be formed in various shapes such as a rectangular shape or an elliptical shape. The electrode assembly 220 is inserted into the upper opening 210a. In addition, an electrolyte solution is impregnated between the electrode assemblies 220 to enable the movement of lithium ions. The material of the can 210 is mainly light aluminum (Al). The upper portion of the can 210 is sealed by the cap assembly 250, to prevent leakage of the electrolyte. The long side wall 212 and the short side wall 213 of the can 210 have a thickness of about 0.2 to 0.4 mm, and the thickness of the bottom plate 210b is about 0.2 to 0.7 mm. However, the thickness of the long side wall (212), the short side wall (213) and the bottom plate (210b) is not limited here. The can 210 is preferably formed by a deep drawing method, and the long side wall 212, the short side wall 213, and the bottom plate 210b are integrally formed. However, the method of forming the can 210 is not limited thereto.

상기 캡조립체(250)는 캡플레이트(254)와 절연 플레이트(257)와 터미널플레이트(260) 및 전극단자(252)를 포함하여 구성된다. 캡조립체(250)는 별도의 절연케이스(270)와 결합되어 캔(210)의 상단 개구부(210a)에 결합되어 캔(210)을 밀봉하게 된다. The cap assembly 250 includes a cap plate 254, an insulating plate 257, a terminal plate 260, and an electrode terminal 252. The cap assembly 250 is combined with a separate insulating case 270 to be coupled to the upper opening 210a of the can 210 to seal the can 210.

상기 캡플레이트(254)는 상기 캔(210)의 상단개구부에 용접되어 상기 캔(210)을 밀봉한다. 상기 캡플레이트(254)는 일측에 전해액주입구(256)가 형성되어 있으며, 상기 전해액주입구(256)는 볼 등으로 압입, 용접되어 있다. 상기 캡플레이트(254)의 대략 중앙에는 단자통공1(255)이 형성되어 있으며, 상기 단자통공1(255)에는 개스킷 튜브(263)에 의해 절연된 전극단자(252)가 삽입된다.The cap plate 254 is welded to the upper opening of the can 210 to seal the can 210. The cap plate 254 has an electrolyte injection hole 256 formed at one side thereof, and the electrolyte injection hole 256 is press-fitted and welded with a ball or the like. The terminal hole 1 255 is formed in the center of the cap plate 254, and the electrode terminal 252 insulated by the gasket tube 263 is inserted into the terminal hole 1 255.

상기 절연플레이트(257)는 개스킷과 같은 절연물질로 형성되며, 캡플레이트(254)의 하면에 결합된다. 절연플레이트(257)에는 상기 캡플레이트(254)의 단자통공1(255)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(252)가 삽입되는 단자통공2(258)가 형성되어 있다. 상기 절연플레이트(257)의 하면에는 상기 터미널플레이트(260)가 안착되도록 터미널플레이트(260)의 크기에 상응하는 안착홈(259)이 형성된다.The insulating plate 257 is formed of an insulating material such as a gasket and is coupled to the bottom surface of the cap plate 254. Insulating plate 257 is formed with a terminal through-hole 258 in which the electrode terminal 252 is inserted at a position corresponding to the terminal through-hole 1 (255) of the cap plate 254. A mounting groove 259 corresponding to the size of the terminal plate 260 is formed on the bottom surface of the insulating plate 257 so that the terminal plate 260 is seated.

상기 터미널플레이트(260)는 일반적으로 Ni합금으로 형성되며, 상기 절연플레이트(257)의 하면에 장착된다. 상기 터미널플레이트(260)에는 캡플레이트(254)의 단자통공1(255)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(252)가 삽입되는 단자통공3(261) 이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(252)가 상기 개스킷 튜브(263)에 의하여 절연되면서 캡플레이트(254)의 단자통공1(255)을 통하여 결합되므로 상기 터미널플레이트(260)는 상기 캡플레이트(254)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(252)와 전기적으로 연결된다.The terminal plate 260 is generally formed of Ni alloy, and is mounted on the bottom surface of the insulating plate 257. The terminal plate 260 is provided with a terminal through hole 3261 into which the electrode terminal 252 is inserted at a position corresponding to the terminal through hole 1 255 of the cap plate 254, and the electrode terminal 252. Is insulated by the gasket tube 263 and coupled through the terminal through hole 1 255 of the cap plate 254, so that the terminal plate 260 is electrically insulated from the cap plate 254, and the electrode terminal 252. Is electrically connected).

상기 터미널플레이트(260)의 일측에는 상기 음극판(240)에 결합된 음극탭(248)이 용접되며, 캡플레이트(254)의 타측에는 상기 양극판(230)에 결합된 양극탭(238)이 용접된다. 상기 음극탭(248)과 양극탭(238)을 결합시키는 용접방법으로는 저항용접, 레이저 용접 등이 사용되며 일반적으로는 저항용접이 사용된다.The negative electrode tab 248 coupled to the negative electrode plate 240 is welded to one side of the terminal plate 260, and the positive electrode tab 238 coupled to the positive electrode plate 230 is welded to the other side of the cap plate 254. . Resistance welding, laser welding, or the like is used as a welding method for coupling the negative electrode tab 248 and the positive electrode tab 238, and resistance welding is generally used.

상기 전극단자(252)는 상기 음극판(240)의 음극탭(248) 또는 상기 양극판(230)의 양극탭(238)에 연결되어 음극단자 또는 양극단자로 작용하게 된다. The electrode terminal 252 is connected to the negative electrode tab 248 of the negative electrode plate 240 or the positive electrode tab 238 of the positive electrode plate 230 to act as a negative electrode terminal or a positive electrode terminal.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 작용에 대해 설명한다.Next, the operation of the lithium secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 실시예에 따른 양극판(230)과 음극판(240)은 도 3a 및 도 3b와 같이 활물질층이 코팅된 후 양극탭(238)과 음극탭(248)이 서로 겹치지 않도록 배치된 채로 맨드릴에 의해 권취된다. 이때, 상기 음극판(240)은 발열부인 음극무지부(246)의 면적이 최소가 되도록 음극활물질층(244)이 코팅된다. 또한, 리튬 이차전지의 충전시 양극판(230)의 가장 자리로부터 음극판(240)으로 리튬 이온이 원활하게 이동할 수 있도록 음극활물질층(244)이 양극활물질층(234)보다 넓도록 코팅된다. 리튬 이차전지(200)는 충전시에 리튬 이온이 양극판(230)으로부터 음극판(240)으로 이동하게 된다. 이때, 음극판(240)은 리튬 이온의 인터칼레이 션(intercalation)으로 인해 발열량이 많아지게 된다. 특히, 음극집전체(242)가 외부로 그대로 드러나 있는 음극무지부(246)는 음극활물질층(244)이 코팅된 부분에 비해 상대적으로 발열량이 많게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 음극판(240)은 음극무지부(246)의 면적을 최소화하였으므로, 발열량이 감소하게 된다. 따라서, 발열에 의해 세퍼레이터(225)가 용융하여 양극판(230)과 음극판(240)이 직접 접촉되는 것이 방지되므로, 쇼트가 방지될 수 있다. 또한, 발열에 의해 전지 내부에서 다량의 가스가 발생되는 것이 방지되므로, 전지의 발화, 폭발이 방지될 수 있다.The positive electrode plate 230 and the negative electrode plate 240 according to the embodiment of the present invention are coated on the active material layer as shown in FIGS. 3A and 3B, and the positive electrode tab 238 and the negative electrode tab 248 are disposed on the mandrel so as not to overlap each other. Is wound up by. At this time, the negative electrode plate 240 is coated with a negative electrode active material layer 244 so that the area of the negative electrode non-coating portion 246, which is a heat generating portion, is minimized. In addition, the cathode active material layer 244 is coated to be wider than the cathode active material layer 234 so that lithium ions may smoothly move from the edge of the cathode plate 230 to the anode plate 240 during charging of the lithium secondary battery. In the lithium secondary battery 200, lithium ions move from the positive electrode plate 230 to the negative electrode plate 240 during charging. In this case, the negative electrode plate 240 may generate a large amount of heat due to intercalation of lithium ions. In particular, the negative electrode non-coating portion 246, in which the negative electrode current collector 242 is exposed to the outside, has a relatively higher heat generation amount than the portion where the negative electrode active material layer 244 is coated. Since the negative electrode plate 240 according to the embodiment of the present invention minimizes the area of the negative electrode non-coating portion 246, the amount of heat generated is reduced. Therefore, since the separator 225 is melted by heat generation and the positive electrode 230 and the negative electrode 240 are prevented from directly contacting each other, a short can be prevented. In addition, since a large amount of gas is prevented from being generated inside the battery due to heat generation, ignition and explosion of the battery can be prevented.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and any person skilled in the art may apply the present invention without departing from the gist of the present invention. It is to be understood that various changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims.

본 발명에 따른 전극조립체와 이를 이용한 리튬 이차전지에 의하면, 음극무지부의 면적을 최소화할 수 있도록 음극활물질층의 코팅 면적을 크게 함으로써 음극판의 발열량을 감소시켜 쇼트를 방지하고, 전지의 발화, 폭발을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the electrode assembly according to the present invention and the lithium secondary battery using the same, the coating area of the negative electrode active material layer is increased so as to minimize the area of the negative electrode non-coating portion to reduce the calorific value of the negative electrode plate to prevent the short, to ignite, explosion There is an effect that can be prevented.

또한, 본 발명에 의하면 음극활물질층의 코팅 면적을 크게 함으로써 전지의 용량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the capacity of the battery by increasing the coating area of the negative electrode active material layer.

Claims (9)

양극집전체와, 상기 양극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 양극활물질부와, 상기 양극집전체가 외부로 드러나 있는 양극무지부를 구비하는 양극판;A positive electrode plate including a positive electrode current collector, a positive electrode active material portion coated on at least one surface of the positive electrode current collector, and a positive electrode non-coating portion in which the positive electrode current collector is exposed to the outside; 음극집전체와, 상기 음극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 음극활물질부와, 상기 음극집전체가 외부로 드러나 있는 음극무지부를 구비하는 음극판; 및A negative electrode plate including a negative electrode current collector, a negative electrode active material portion coated on at least one surface of the negative electrode current collector, and a negative electrode non-coating portion in which the negative electrode current collector is exposed to the outside; And 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터가 권취되어 이루어지는 전극조립체에 있어서,In the electrode assembly formed by winding a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, 상기 전극조립체는 다른 부분에 비해 곡률반경이 작게 형성되는 라운드부와, 상기 라운드부에 의해 구획되는 복수개의 칸들을 포함하며,The electrode assembly includes a round portion formed with a smaller radius of curvature than other portions, and a plurality of compartments partitioned by the round portion, 상기 음극판은 음극탭이 부착된 면의 음극무지부가 2칸 이하로 형성되고, 상기 음극탭이 부착된 면의 반대면의 음극무지부가 0.5칸 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The negative electrode plate is an electrode assembly, characterized in that the negative electrode non-coating portion of the surface attached to the negative electrode tab is formed in less than 2 spaces, the negative electrode non-coating portion on the opposite side of the surface attached to the negative electrode tab is formed in less than 0.5 spaces. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양극판은 양극탭이 부착된 면의 양극무지부가 2칸 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The positive electrode plate is an electrode assembly, characterized in that the positive electrode non-coating portion of the surface attached to the positive electrode tab is formed less than two spaces. 제 4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 양극판은 상기 양극탭이 부착된 면의 양극무지부가 1.5칸 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The positive electrode plate is an electrode assembly, characterized in that the positive electrode non-coating portion of the surface attached to the positive electrode tab is formed in less than 1.5 spaces. 제 4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 양극판은 상기 양극탭이 부착된 면의 반대면의 양극무지부가 2칸 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The positive electrode plate is an electrode assembly, characterized in that the positive electrode non-coating portion on the opposite side of the surface attached to the positive electrode tab is formed less than two spaces. 제 4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 양극판은 상기 양극탭이 부착된 면의 반대면의 양극무지부가 1.5칸 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The positive electrode plate is an electrode assembly, characterized in that the positive electrode non-coating portion on the opposite side of the surface attached to the positive electrode tab is formed in less than 1.5 spaces. 양극집전체와, 상기 양극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 양극활물질부와, 상기 양극집전체가 외부로 드러나 있는 양극무지부를 구비하는 양극판과,A positive electrode plate including a positive electrode current collector, a positive electrode active material portion coated on at least one surface of the positive electrode current collector, and a positive electrode non-coating portion in which the positive electrode current collector is exposed to the outside; 음극집전체와, 상기 음극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 음극활물질부와, 상기 음극집전체가 외부로 드러나 있는 음극무지부를 구비하는 음극판 및A negative electrode plate including a negative electrode current collector, a negative electrode active material portion coated on at least one surface of the negative electrode current collector, and a negative electrode non-coating portion in which the negative electrode current collector is exposed to the outside; 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터가 권취되어 이루어지는 전극조립체; 및 An electrode assembly formed by winding a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate; And 상기 전극조립체를 수용하는 케이스;를 포함하여 이루어지는 리튬 이차전지에 있어서,A lithium secondary battery comprising: a case accommodating the electrode assembly. 상기 전극조립체는 다른 부분에 비해 곡률반경이 작게 형성되는 라운드부와, 상기 라운드부에 의해 구획되는 복수개의 칸들을 포함하며,The electrode assembly includes a round portion formed with a smaller radius of curvature than other portions, and a plurality of compartments partitioned by the round portion, 상기 음극판은 음극탭이 부착된 면의 음극무지부가 2칸 이하로 형성되고, 상기 음극탭이 부착된 면의 반대면의 음극무지부가 0.5칸 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The negative electrode plate is a lithium secondary battery, characterized in that the negative electrode non-coating portion of the side on which the negative electrode tab is attached, the negative electrode non-coating portion on the opposite side of the surface attached to the negative electrode tab is formed less than 0.5 space. 제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 전극조립체는 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The electrode assembly is a lithium secondary battery, characterized in that formed in the shape according to any one of claims 4 to 7.
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