KR101619424B1 - Electrochemical device including a porous protective material formed junction part between a electrode tap and a electrode lead - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전극탭과 전극리드의 접합부에 형성된 다공성 보호재를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로서, 돌출된 양극탭을 포함하는 양극, 돌출된 음극탭을 포함하는 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 일단이 상기 양극탭과 접합하는 양극리드; 일단이 상기 음극탭과 접합하는 음극리드; 상기 양극리드의 타단과 상기 음극리드의 타단이 외부로 노출되도록 상기 전극조립체를 내측에 수용하는 전지케이스; 상기 전극조립체를 함침시키며 상기 전지케이스에 주입되는 비수 전해액; 및 상기 양극탭과 상기 양극리드가 접합하는 제1 접합부와, 상기 음극탭과 상기 음극리드가 접합하는 제2 접합부 중 적어도 어느 하나의 접합부에 부착하는 다공성 보호재;를 포함하되, 상기 제1 접합부 및 상기 제2 접합부가 상기 전지케이스의 내측에 수용되는 전기화학소자에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전극탭과 전극리드의 접합부에 다공성 보호재를 부착함으로써, 상기 접합부에 형성된 요철구조가 전지케이스를 손상시키지 않도록 보호할 수 있고, 상기 다공성 보호재가 전해액을 흡수하여, 셀 내부로의 전해액 주입량을 증가시킴으로써 전기화학소자의 수명을 개선시킬 수 있다.The present invention relates to an electrochemical device comprising a porous protection material formed on a junction of an electrode tab and an electrode lead, comprising: a positive electrode including a protruded positive electrode tab; a negative electrode including a projected negative electrode tab; An electrode assembly including a separator interposed in the electrode assembly; A positive electrode lead having one end bonded to the positive electrode tab; A negative electrode lead having one end joined to the negative electrode tab; A battery case accommodating the electrode assembly inside the other end of the positive electrode lead and the other end of the negative electrode lead exposed to the outside; A nonaqueous electrolyte solution impregnated with the electrode assembly and injected into the battery case; And a porous protective member attached to at least one of a bonding portion of the positive electrode tab and the positive electrode lead and a bonding portion of the negative electrode tab and the second electrode bonding portion, And the second junction is housed inside the battery case.
According to the present invention, by attaching the porous protective material to the joint portion of the electrode tab and the electrode lead, it is possible to protect the battery case from being damaged by the concavo-convex structure formed in the joint portion, and the porous protective material absorbs the electrolyte solution, The lifetime of the electrochemical device can be improved by increasing the amount of the electrolyte injection.
Description
본 발명은 전극탭과 전극리드의 접합부에 형성된 다공성 보호재를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 전극탭과 전극리드의 접합부에 형성된 요철구조로부터 전지케이스를 보호함과 동시에 셀 내부로의 전해액 주입량을 증가시킴으로써 수명이 개선된 전기화학소자에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical device including a porous protective material formed on a joint portion between an electrode tab and an electrode lead, and more particularly, to an electrochemical device including a porous protective material formed on a surface of the electrode tab, To an electrochemical device having an improved lifetime by increasing the amount of electrolyte injected.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목을 받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, notebook PCs and even electric vehicles are expanding, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified. The electrochemical device has received the most attention in this respect. Of these, the development of a rechargeable secondary battery has become a focus of attention. Recently, in developing such a battery, Research and development on the design of electrodes and batteries are underway.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution .
대표적으로 전기화학소자의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of the shape of an electrochemical device, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness, and a lithium ion battery having high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as batteries, lithium ion polymer batteries and the like.
한편, 도 1은 종래의 전극탭과 전극리드가 연결되어 있는 전기화학소자를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an electrochemical device in which a conventional electrode tab and an electrode lead are connected to each other.
도 1을 참조하면, 전기화학소자(10)의 전극탭들과 전극리드의 결합구조를 확인할 수 있다. 일 예로 양극(121)에서 돌출된 양극탭들은 한쪽으로 밀착되어 양극리드(131)에 연결된다. 양극리드(131)는 일반적으로 용접에 의해 양극탭과 결합되는데, 최상단 양극탭의 상측면에 위치하거나, 최하단 양극탭의 하측면에 위치한 상태로 결합될 수 있다.Referring to FIG. 1, the coupling structure between the electrode tabs and the electrode leads of the
한편, 상기 전극리드와 전극탭의 용접에 의해 형성된 접합부의 요철구조는 파우치형의 전지케이스에 접촉하여 손상을 줄 수 있기 때문에, 수십 ㎛ 두께의 보호 테이프를 부착하여 파우치형의 전지케이스를 보호하고 있다.On the other hand, since the concavo-convex structure of the joint portion formed by welding the electrode lead and the electrode tab can come into contact with and damage the pouch-shaped battery case, it is possible to protect the pouch- have.
그러나, 외부에서 압력이 가해질 경우, 상기 요철구조는 보호 테이프를 뚫고 나와 파우치형 전지케이스에 손상을 가할 수 있는 문제점이 여전히 존재한다.However, when the pressure is externally applied, there is still a problem that the concavoconvex structure may damage the pouch-shaped battery case by penetrating the protective tape.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극탭과 전극리드의 접합부에 형성된 요철구조로부터 전지케이스를 보호할 수 있는 전기화학소자를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrochemical device capable of protecting a battery case from a concavo-convex structure formed at a junction portion of an electrode tab and an electrode lead.
그리고, 셀 내부로의 전해액 주입량을 증가시킴으로써 수명이 개선된 전기화학소자를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an electrochemical device having an improved lifetime by increasing the amount of electrolyte injected into a cell.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 돌출된 양극탭을 포함하는 양극, 돌출된 음극탭을 포함하는 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체; 일단이 상기 양극탭과 접합하는 양극리드; 일단이 상기 음극탭과 접합하는 음극리드; 상기 양극리드의 타단과 상기 음극리드의 타단이 외부로 노출되도록 상기 전극조립체를 내측에 수용하는 전지케이스; 상기 전극조립체를 함침시키며 상기 전지케이스에 주입되는 비수 전해액; 및 상기 양극탭과 상기 양극리드가 접합하는 제1 접합부와, 상기 음극탭과 상기 음극리드가 접합하는 제2 접합부 중 적어도 어느 하나의 접합부에 부착하는 다공성 보호재;를 포함하되, 상기 제1 접합부 및 상기 제2 접합부가 상기 전지케이스의 내측에 수용되는 전기화학소자가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly including an anode including a protruded anode tab, a cathode including a protruded anode tab, and a separator interposed between the anode and the cathode; A positive electrode lead having one end bonded to the positive electrode tab; A negative electrode lead having one end joined to the negative electrode tab; A battery case accommodating the electrode assembly inside the other end of the positive electrode lead and the other end of the negative electrode lead exposed to the outside; A nonaqueous electrolyte solution impregnated with the electrode assembly and injected into the battery case; And a porous protective member attached to at least one of a bonding portion of the positive electrode tab and the positive electrode lead and a bonding portion of the negative electrode tab and the second electrode bonding portion, And the second junction is received inside the battery case.
여기서, 상기 다공성 보호재의 두께가, 100 ㎛ 이상일 수 있다.Here, the thickness of the porous protective material may be 100 占 퐉 or more.
그리고, 상기 다공성 보호재는, 고분자, 또는 무기물 및 고분자 바인더의 혼합물로 이루어질 수 있다.The porous protective material may be a polymer, or a mixture of an inorganic material and a polymeric binder.
이때, 상기 고분자는, 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol), 폴리스타이렌 (polystyrene), 폴리이미드 (polyimide) 및 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The polymer may be at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethyleneterephthalate, polyvinylalcohol, polystyrene, polyimide, and polyvinylidene fluoride fluoride), or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 무기물은, 이산화티타늄, 이산화규소, 산화알루미늄 및 티탄산바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The inorganic material may be any one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, aluminum oxide and barium titanate, or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌 (hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리부틸 아크릴레이트 (polybutyl acrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 스티렌부타디엔 고무 (styrene-butadiene rubber), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The polymer binder may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), hexafluoro propylene (HFP), polyvinylidene fluoride-co- hexafluoro propylene, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, polybutyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, But are not limited to, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, , Cellulose acetate butyrate (cellulose acetate butyrate), cellulose acetate phthalate But are not limited to, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, One selected from the group consisting of carboxyl methyl cellulose, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, and polyimide. Or a mixture of two or more of them.
그리고, 상기 다공성 보호재는, 멤브레인구조, 섬유구조 또는 발포구조로 이루어질 수 있다.The porous protective member may have a membrane structure, a fibrous structure, or a foam structure.
한편, 상기 제1 접합부 및 상기 제2 접합부는, 각각 용접에 의해 형성될 수 있으며, 상기 용접은, 초음파 용접, 저항 용접 및 레이저 용접으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상일 수 있다.The first joint portion and the second joint portion may be formed by welding, and the welding may be any one selected from the group consisting of ultrasonic welding, resistance welding, and laser welding, or two or more thereof .
그리고, 상기 양극탭, 상기 음극탭, 상기 양극리드 및 상기 음극리드 중 적어도 어느 하나는 알루미늄, 구리, 니켈 및 은으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.At least one of the positive electrode tab, the negative electrode tab, the positive electrode lead, and the negative electrode lead may be formed of any one selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, and silver, or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 양극은, 리튬 함유 산화물을 포함하는 양극 활물질을 구비할 수 있고, 상기 리튬 함유 산화물은, 리튬 함유 전이금속 산화물일 수 있다.The positive electrode may include a positive electrode active material containing a lithium-containing oxide, and the lithium-containing oxide may be a lithium-containing transition metal oxide.
이때, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1 -yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2 -zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2 -zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.At this time, the lithium-containing transition metal oxides, Li x CoO 2 (0.5 < x <1.3), Li x NiO 2 (0.5 <x <1.3), Li x MnO 2 (0.5 <x <1.3), Li x Mn 2 O 4 (0.5 <x <1.3 ), Li x (Ni a Co b Mn c) O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), Li x Ni 1 -y Co y O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <y <1), Li x Co 1 -y Mn y O 2 <1), Li x Ni 1 -y Mn y O 2 (0.5 <x <1.3, O≤y <1), Li x (Ni a Co b Mn c) O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <a <2, 0 <b <2 , 0 <c <2, a + b + c = 2), Li x Mn 2 -z Ni z O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <z <2), Li x Selected from the group consisting of Mn 2 -z Co z O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <z <2), Li x CoPO 4 (0.5 <x <1.3) and Li x FePO 4 Or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 음극은, 리튬 금속, 탄소재, 금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 음극 활물질을 구비할 수 있다.The negative electrode may include a negative electrode active material containing lithium metal, a carbon material, a metal compound, or a mixture thereof.
이때, 상기 금속 화합물은, Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, Sr, 및 Ba로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The metal compound may be at least one selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Or a mixture of two or more thereof.
한편, 상기 전지케이스는 파우치형일 수 있다.Meanwhile, the battery case may be a pouch type.
그리고, 상기 전기화학소자는, 리튬 이차전지일 수 있다.The electrochemical device may be a lithium secondary battery.
본 발명에 따르면, 전극탭과 전극리드의 접합부에 다공성 보호재를 부착함으로써, 상기 접합부에 형성된 요철구조가 전지케이스를 손상시키지 않도록 보호할 수 있다.According to the present invention, by attaching the porous protective material to the joint portion of the electrode tab and the electrode lead, it is possible to protect the battery case from being damaged by the concavo-convex structure formed in the joint portion.
나아가, 상기 다공성 보호재가 전해액을 흡수하여, 셀 내부로의 전해액 주입량을 증가시킴으로써 전기화학소자의 수명을 개선시킬 수 있다.Furthermore, the life of the electrochemical device can be improved by increasing the amount of the electrolyte injected into the cell by absorbing the electrolyte solution.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 전극탭과 전극리드가 연결되어 있는 전기화학소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭과 전극리드의 접합부에 형성된 다공성 보호재를 포함하는 전기화학소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭과 전극리드의 접합부에 형성된 다공성 보호재를 포함하는 전극조립체를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 전기화학소자의 셀 내부에 전해액의 주입량을 증가시켰을 때 용량 퇴화율이 낮아지는 것을 나타내는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given above, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a cross-sectional view schematically showing an electrochemical device to which a conventional electrode tab and an electrode lead are connected.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an electrochemical device including a porous protection material formed at a junction between an electrode tab and an electrode lead according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view illustrating an electrode assembly including a porous protection member formed at a junction between an electrode tab and an electrode lead according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing that the capacity degradation rate is decreased when the amount of electrolyte injected into the cell of the electrochemical device is increased.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.In addition, since the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭과 전극리드의 접합부에 부착하여 형성된 다공성 보호재를 포함하는 전기화학소자를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭과 전극리드의 접합부에 부착하여 형성된 다공성 보호재를 포함하는 전극조립체를 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an electrochemical device including a porous protection member formed by attaching to an electrode tab and an electrode tab according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross- And a porous protection member formed by adhering to a bonding portion between the electrode lead and the electrode lead.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전기화학소자(100)는, 돌출된 양극탭을 포함하는 양극(121), 돌출된 음극탭을 포함하는 음극(122), 및 상기 양극(121)과 상기 음극(122) 사이에 개재된 세퍼레이터(123)를 포함하는 전극조립체(120); 일단이 상기 양극탭과 접합하는 양극리드(131); 일단이 상기 음극탭과 접합하는 음극리드(132); 상기 양극리드(131)의 타단과 상기 음극리드(132)의 타단이 외부로 노출되도록 상기 전극조립체(120)를 내측에 수용하는 전지케이스(110); 상기 전극조립체(120)를 함침시키며 상기 전지케이스(110)에 주입되는 비수 전해액; 및 상기 양극탭과 상기 양극리드(131)가 접합하는 제1 접합부(141)와, 상기 음극탭과 상기 음극리드(132)가 접합하는 제2 접합부(142) 중 적어도 어느 하나의 접합부에 부착하는 다공성 보호재(150);를 포함하되, 상기 제1 접합부(141) 및 상기 제2 접합부(142)가 상기 전지케이스(110)의 내측에 수용된다.2 and 3, an
전술한 바와 같이, 전극리드와 전극탭의 용접에 의해 형성된 접합부의 요철구조는 파우치형의 전지케이스에 손상을 줄 수 있기 때문에, 수십 ㎛ 두께의 보호 테이프를 부착하여 파우치형의 전지케이스를 보호하고 있지만, 외부에서 압력이 가해질 경우, 상기 요철구조는 보호 테이프를 뚫고 나와 파우치형 전지케이스에 손상을 가할 수 있는 문제점이 있다.As described above, since the concavo-convex structure of the joint portion formed by welding the electrode lead and the electrode tab can damage the pouch-shaped battery case, it is possible to protect the pouch-shaped battery case by attaching a protective tape having a thickness of several tens of 탆 However, when pressure is externally applied, the protruding and contracting structure may break the protective tape and damage the pouch-shaped battery case.
따라서, 본 발명에서는 접합부의 요철구조로부터 상기 전지케이스를 손상시키지 않도록 보호하기 위해 상기 접합부에 부착된 다공성 보호재를 포함한다. 이때, 상기 다공성 보호재는 상기 접합부에 형성된 요철구조에 대응되는 부위에만 부착될 수도 있지만, 상기 접합부의 모든 부위를 둘러싸며 부착될 수도 있다.Accordingly, the present invention includes a porous protective member attached to the joint portion to protect the battery case from damage from the concavo-convex structure of the joint portion. At this time, the porous protective member may be attached only to a portion corresponding to the concavo-convex structure formed on the joining portion, but may be attached to surround all portions of the joining portion.
한편, 상기 접합부는, 전지케이스 내부에서의 존재위치 등, 여러 가지 요인에 의해 비수 전해액을 충분히 공급받지 못할 수도 있는데, 본 발명에서와 같이 상기 접합부에 부착된 다공성 보호재는 전지케이스 내부의 비수 전해액을 흡수하고 있다가, 셀 내부로의 전해액 주입량을 증가시키게 되며, 이로써 전기화학소자의 수명을 개선시킬 수 있다.Meanwhile, the connection portion may not be sufficiently supplied with the nonaqueous electrolyte due to various factors such as the position of the inside of the battery case. However, as in the present invention, the porous protective member attached to the connection portion may be a non- Thereby increasing the amount of electrolyte injected into the cell, thereby improving the lifetime of the electrochemical device.
도 4는 전기화학소자의 셀 내부에 전해액의 주입량을 증가시킬 때, 전기화학소자의 용량 퇴화율이 낮아진다는 점을 나타내는 그래프이다. 이를 참조하면, 전해액의 주입량을 약 6 중량%를 증가시키기 되면, 10 % 정도의 수명 개선 효과가 나타남을 알 수 있다.4 is a graph showing that the capacity degradation rate of the electrochemical device is lowered when the amount of electrolyte injected into the cell of the electrochemical device is increased. Referring to this, when the amount of the electrolyte injected is increased by about 6% by weight, the lifetime improvement effect is about 10%.
여기서, 상기 다공성 보호재(150)의 두께는, 100 ㎛ 이상일 수 있으며, 상기와 같은 두께를 만족하게 되면, 외부에서 압력이 가해지더라도 접합부에 형성된 요철구조가 상기 다공성 보호재를 뚫고 나오기 힘들어지기 때문에, 전지케이스가 손상되는 것을 더욱 방지할 수 있게 된다.The thickness of the porous
이때, 상기 다공성 보호재(150)는, 고분자, 또는 무기물 및 고분자 바인더의 혼합물로 이루어질 수 있다.At this time, the porous
여기서, 상기 고분자는, 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol), 폴리스타이렌 (polystyrene), 폴리이미드 (polyimide) 및 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The polymer may be at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethyleneterephthalate, polyvinylalcohol, polystyrene, polyimide, and polyvinylidene fluoride fluoride), or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 무기물은, 이산화티타늄, 이산화규소, 산화알루미늄 및 티탄산바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌 (hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리부틸 아크릴레이트 (polybutyl acrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 스티렌부타디엔 고무 (styrene-butadiene rubber), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The inorganic material may be any one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, aluminum oxide, and barium titanate, or a mixture of two or more thereof. The polymeric binder may include polyvinylidene fluoride, (PVDF), hexafluoro propylene (HFP), polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene, polyvinylidene fluoride -co-trichlorethylene, polybutyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene Polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, ene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanohexanoate, But are not limited to, ethyl polyvinyl alcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, styrene-butadiene rubber, Acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, and polyimide, or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 다공성 보호재(150)는, 멤브레인구조, 직포구조나 부직포구조 등의 섬유구조, 발포구조 또는 무기물이 코팅된 테이프 형태 등으로 이루어질 수 있으며, 다수의 기공을 포함하는 구조로 이루어진 것이라면 그 형상에 제한되는 것은 아니다.The porous
한편, 상기 제1 접합부(141) 및 상기 제2 접합부(142)는, 각각 용접에 의해 형성될 수 있으며, 이때, 상기 용접은, 초음파 용접, 저항 용접 및 레이저 용접으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상일 수 있다.The first
그리고, 상기 양극탭, 상기 음극탭, 상기 양극리드(131) 및 상기 음극리드(132) 중 적어도 어느 하나는 알루미늄, 구리, 니켈 및 은으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.At least one of the positive electrode tab, the negative electrode tab, the
한편, 상기 양극(121)은, 양극 집전체와 그의 일면 또는 양면에 도포된 양극 활물질층으로 구성될 수 있다. 여기서 양극 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있고, 상기 양극 활물질층은 양극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.On the other hand, the
상기 양극 활물질로는, 리튬 함유 산화물을 포함할 수 있으며, 리튬 함유 전이금속 산화물이 바람직하게 사용될 수 있다. 예를 들면, LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1 -yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2 -zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2 -zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될 수도 있다. 또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용될 수 있다.The cathode active material may include a lithium-containing oxide, and a lithium-containing transition metal oxide may be preferably used. For example, Li x CoO 2 (0.5 < x <1.3), Li x NiO 2 (0.5 <x <1.3), Li x MnO 2 (0.5 <x <1.3), Li x Mn 2 O 4 (0.5 <x 1, 0 <c <1, a + b + c = 1), Li x (Ni a Co b Mn c ) O 2 Li x Ni 1 -y Co y O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <y <1), Li x Co 1 -y Mn y O 2 (0.5 <x <1.3, 0≤y <1), Li x Ni 1 -y Mn y O 2 (0.5 <x <1.3, 0≤y <1), Li x (Ni a Co b Mn c ) O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <a <2, 0 <b <2, 0 <c <2 , a + b + c = 2), Li x Mn 2 -z Ni z O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <z <2), Li x Mn 2 -z Co z O 4 (0.5 <x <1.3 , 0 <z <2), Li x CoPO 4 (0.5 <x <1.3) , and any one thereof is selected from the group consisting of Li x FePO 4 (0.5 <x <1.3) of The lithium-containing transition metal oxide may be coated with a metal such as aluminum (Al) or a metal oxide. In addition to the lithium-containing transition metal oxide, sulfide, selenide and halide may also be used.
상기 도전재로서는 전기화학소자에서 화학변화를 일으키지 않는 전자 전도성 물질이면 특별한 제한이 없다. 일반적으로 카본블랙(carbon black), 흑연, 탄소섬유, 카본 나노튜브, 금속분말, 도전성 금속산화물, 유기 도전재 등을 사용할 수 있고, 현재 도전재로 시판되고 있는 상품으로는 아세틸렌 블랙계열 (쉐브론 케미컬 컴퍼니(Chevron Chemical Company) 또는 걸프 오일 컴퍼니 (Gulf Oil Company) 제품 등), 케트젠블랙 (Ketjen Black) EC 계열(아르막 컴퍼니 (Armak Company) 제품), 불칸 (Vulcan) XC-72(캐보트 컴퍼니(Cabot Company) 제품) 및 수퍼 P (엠엠엠(MMM)사 제품)등이 있다. 예를 들면 아세틸렌블랙, 카본블랙, 흑연 등을 들 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change in an electrochemical device. In general, carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotube, metal powder, conductive metal oxide, organic conductive material and the like can be used. Commercially available products as the conductive material include acetylene black series (manufactured by Chevron Chemical Co., (Chevron Chemical Company or Gulf Oil Company products), Ketjen Black EC series (Armak Company), Vulcan XC-72 (Cabot Company) and Super P (MM (MMM)). For example, acetylene black, carbon black and graphite.
한편, 상기 음극(122)은, 음극 집전체와 그의 일면 또는 양면에 도포된 음극 활물질층으로 구성될 수 있다. 여기서 음극 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있고, 상기 음극 활물질층은 음극 활물질, 도전재 및 바인더를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 음극 활물질로는, 리튬 금속, 탄소재, 금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.As the negative electrode active material, a lithium metal, a carbon material, a metal compound, or a mixture thereof may be used.
구체적으로는 상기 탄소재로는 저결정 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소(hard carbon)가 대표적이며, 고결정성 탄소로는 천연 흑연, 키시흑연(Kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(Mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소가 대표적이다.Concretely, as the carbon material, both low-crystalline carbon and highly-crystalline carbon may be used. Examples of the low crystalline carbon include soft carbon and hard carbon. Examples of highly crystalline carbon include natural graphite, Kish graphite, pyrolytic carbon, liquid crystal pitch carbon fiber high temperature sintered carbon such as mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches and petroleum or coal tar pitch derived cokes.
상기 금속 화합물로는 Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, Sr, Ba 등의 금속 원소를 1종 이상 함유하는 화합물을 들 수 있다. 이들 금속 화합물은 단체, 합금, 산화물(TiO2, SnO2 등), 질화물, 황화물, 붕화물, 리튬과의 합금 등, 어떤 형태로도 사용할 수 있지만, 단체, 합금, 산화물, 리튬과의 합금은 고용량화될 수 있다. 그 중에서도, Si, Ge 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유할 수 있고, Si 및 Sn으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 것이 전지를 더 고용량화할 수 있다.Examples of the metal compound include metal elements such as Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, , And the like. These metal compounds may be a single substance, an alloy, an oxide (TiO 2 , SnO 2 Or the like), a nitride, a sulfide, a boride, an alloy with lithium, or the like, but an alloy with a single substance, an alloy, an oxide, and lithium can be increased in capacity. Among them, it may contain at least one element selected from Si, Ge and Sn, and it may further increase the capacity of the battery including at least one element selected from Si and Sn.
상기 양극 및 음극에 사용되는 바인더는 양극 활물질 및 음극 활물질을 집전체에 유지시키고, 또 활물질들 사이를 이어주는 기능을 갖는 것으로서, 통상적으로 사용되는 바인더가 제한 없이 사용될 수 있다.The binder used for the positive electrode and the negative electrode has a function of holding the positive electrode active material and the negative electrode active material on the current collector and connecting the active materials, and a commonly used binder may be used without limitation.
예를 들면, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 스티렌-부타디엔 고무 (SBR, styrene butadiene rubber), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (CMC, carboxyl methyl cellulose) 등의 다양한 종류의 바인더가 사용될 수 있다.For example, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate various kinds of binders such as polymethyl methacrylate, styrene butadiene rubber (SBR), and carboxyl methyl cellulose (CMC) can be used.
한편, 상기 세퍼레이터(123)는 다공성 기재로 이루어질 수 있는데, 상기 다공성 기재는, 통상적으로 전기화학소자에 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the
상기 폴리올레핀계 다공성 막의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 막(membrane)을 들 수 있다.Examples of the polyolefin-based porous film include polyolefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene, such as high density polyethylene, linear low density polyethylene, low density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene, One membrane can be mentioned.
상기 부직포로는 폴리올레핀계 부직포 외에 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르 (polyester), 폴리아세탈 (polyacetal), 폴리아미드 (polyamide), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone), 폴리페닐렌 옥사이드 (polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌 설파이드 (polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌 나프탈렌 (polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포를 들 수 있다. 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다.The nonwoven fabric may include, in addition to the polyolefin nonwoven fabric, for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate ), Polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylenesulfide, and polyethylenenaphthalene, which may be used alone or in combination, And nonwoven fabrics formed by mixing these polymers. The structure of the nonwoven fabric may be a spun bond nonwoven fabric or a meltblown nonwoven fabric composed of long fibers.
상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 50 ㎛이다.The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but it is 1 탆 to 100 탆, or 5 탆 to 50 탆.
다공성 기재에 존재하는 기공의 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.001㎛ 내지 50㎛ 및 10% 내지 95%일 수 있다.The size and porosity of the pores existing in the porous substrate are also not particularly limited, but may be 0.001 탆 to 50 탆 and 10% to 95%, respectively.
그리고, 본 발명에서 사용될 수 있는 비수 전해액에 포함되는 전해질 염은 리튬염이다. 상기 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.The electrolyte salt included in the nonaqueous electrolyte solution which can be used in the present invention is a lithium salt. The lithium salt can be used without limitation as those conventionally used in an electrolyte for a lithium secondary battery. For example is the above lithium salt anion F -, Cl -, Br - , I -, NO 3 -, N (CN) 2 -, BF 4 -, ClO 4 -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, CF 3 SO 3 -, CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2) 2 N -, (FSO 2) 2 N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, ( CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - .
전술한 비수 전해액에 포함되는 유기용매로는 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 에테르, 에스테르, 아미드, 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent included in the above-mentioned non-aqueous electrolyte include those commonly used in electrolytic solutions for lithium secondary batteries, such as ether, ester, amide, linear carbonate, cyclic carbonate, etc., Can be mixed and used.
그 중에서 대표적으로는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 또는 이들의 혼합물인 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다.Among them, a carbonate compound which is typically a cyclic carbonate, a linear carbonate, or a mixture thereof may be included.
상기 환형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 있다. 이들의 할로겐화물로는 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, Propylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, and halides thereof, or a mixture of two or more thereof. Examples of such halides include, but are not limited to, fluoroethylene carbonate (FEC) and the like.
또한 상기 선형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the linear carbonate compound include any one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate and ethyl propyl carbonate And mixtures of two or more of them may be used as typical examples, but the present invention is not limited thereto.
특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 환형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 보다 더 잘 해리시킬 수 있으며, 이러한 환형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 보다 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있다.In particular, ethylene carbonate and propylene carbonate, which are cyclic carbonates in the carbonate-based organic solvent, are high-viscosity organic solvents having a high dielectric constant and can dissociate the lithium salt in the electrolyte more easily. In addition, such cyclic carbonates can be used as dimethyl carbonate and diethyl carbonate When a low viscosity, low dielectric constant linear carbonate is mixed in an appropriate ratio, an electrolyte having a higher electric conductivity can be produced.
또한, 상기 유기 용매 중 에테르로는 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르 및 에틸프로필 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the ether in the organic solvent, any one selected from the group consisting of dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether and ethyl propyl ether or a mixture of two or more thereof may be used , But is not limited thereto.
그리고 상기 유기 용매 중 에스테르로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the ester in the organic solvent include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate,? -Butyrolactone,? -Valerolactone,? -Caprolactone,? -Valerolactone and? -Caprolactone, or a mixture of two or more thereof, but the present invention is not limited thereto.
상기 비수 전해액의 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전기화학소자의 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전기화학소자 조립 전 또는 전기화학소자 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.The injection of the nonaqueous electrolyte solution can be performed at an appropriate stage of the manufacturing process of the electrochemical device according to the manufacturing process and required properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the electrochemical device or in the final stage of assembling the electrochemical device.
한편, 상기 전기화학소자는, 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 슈퍼 커패시터 소자와 같은 커패시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 이차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다.The electrochemical device includes all devices that perform an electrochemical reaction. Examples of the electrochemical device include capacitors such as all types of secondary cells, fuel cells, solar cells, and super-capacitor devices. Particularly, a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery among the above secondary batteries is preferable.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
10, 100: 전기화학소자 110: 전지케이스
120: 전극조립체 121: 양극
122: 음극 123: 세퍼레이터
131: 양극리드 132: 음극리드
141: 제1 접합부 142: 제2 접합부
150: 다공성 보호재10, 100: electrochemical device 110: battery case
120: electrode assembly 121: anode
122: cathode 123: separator
131: positive electrode lead 132: negative electrode lead
141: first connection part 142: second connection part
150: Porous protection material
Claims (17)
일단이 상기 양극탭과 접합하는 양극리드;
일단이 상기 음극탭과 접합하는 음극리드;
상기 양극리드의 타단과 상기 음극리드의 타단이 외부로 노출되도록 상기 전극조립체를 내측에 수용하는 전지케이스;
상기 전극조립체를 함침시키며 상기 전지케이스에 주입되는 비수 전해액; 및
상기 양극탭과 상기 양극리드가 접합하는 제1 접합부와, 상기 음극탭과 상기 음극리드가 접합하는 제2 접합부 중 적어도 어느 하나의 접합부에 부착하는 두께가 100 ㎛ 이상인 다공성 보호재;를 포함하되,
상기 제1 접합부 및 상기 제2 접합부가 상기 전지케이스의 내측에 수용되는 전기화학소자.An electrode assembly including a positive electrode including a protruded positive electrode tab, a negative electrode including a projected negative electrode tab, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
A positive electrode lead having one end bonded to the positive electrode tab;
A negative electrode lead having one end joined to the negative electrode tab;
A battery case accommodating the electrode assembly inside the other end of the positive electrode lead and the other end of the negative electrode lead exposed to the outside;
A nonaqueous electrolyte solution impregnated with the electrode assembly and injected into the battery case; And
And a porous protective material having a thickness of at least 100 mu m which adheres to at least one of a bonding portion between the positive electrode tab and the positive electrode lead and a second bonding portion between the negative electrode tab and the negative electrode lead,
Wherein the first junction and the second junction are housed inside the battery case.
상기 다공성 보호재는,
고분자; 또는
무기물 및 고분자 바인더의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to claim 1,
The porous protective member may be formed,
Polymer; or
An inorganic material and a polymer binder.
상기 고분자는, 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol), 폴리스타이렌 (polystyrene), 폴리이미드 (polyimide) 및 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method of claim 3,
The polymer may be at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyethyleneterephthalate, polyvinylalcohol, polystyrene, polyimide, and polyvinylidene fluoride. , Or a mixture of two or more thereof.
상기 무기물은, 이산화티타늄, 이산화규소, 산화알루미늄 및 티탄산바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method of claim 3,
Wherein the inorganic material is any one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, aluminum oxide, and barium titanate, or a mixture of two or more thereof.
상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌 (hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리부틸 아크릴레이트 (polybutyl acrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 스티렌부타디엔 고무 (styrene-butadiene rubber), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method of claim 3,
The polymer binder may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), hexafluoro propylene (HFP), polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene ), Polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, polybutyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, But are not limited to, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, Cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate But are not limited to, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, But is not limited to any one selected from the group consisting of carboxyl methyl cellulose, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer and polyimide. Wherein the electrochemical device is a mixture of two or more.
상기 다공성 보호재는, 멤브레인구조, 섬유구조 또는 발포구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to claim 1,
Wherein the porous protective member comprises a membrane structure, a fiber structure, or a foam structure.
상기 제1 접합부 및 상기 제2 접합부는, 각각 용접에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to claim 1,
Wherein the first joint and the second joint are formed by welding, respectively.
상기 용접은, 초음파 용접, 저항 용접 및 레이저 용접으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.9. The method of claim 8,
Wherein the welding is selected from the group consisting of ultrasonic welding, resistance welding and laser welding, or two or more of them.
상기 양극탭, 상기 음극탭, 상기 양극리드 및 상기 음극리드 중 적어도 어느 하나는 알루미늄, 구리, 니켈 및 은으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the positive electrode tab, the negative electrode tab, the positive electrode lead and the negative electrode lead is made of any one selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, and silver, or a mixture of two or more thereof. device.
상기 양극은, 리튬 함유 산화물을 포함하는 양극 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to claim 1,
Wherein the positive electrode comprises a positive electrode active material containing a lithium-containing oxide.
상기 리튬 함유 산화물은, 리튬 함유 전이금속 산화물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.12. The method of claim 11,
Wherein the lithium-containing oxide is a lithium-containing transition metal oxide.
상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixNi1 -yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1 -yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2 -zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2 -zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixCoPO4(0.5<x<1.3) 및 LixFePO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.13. The method of claim 12,
The lithium-containing transition metal oxides, Li x CoO 2 (0.5 < x <1.3), Li x NiO 2 (0.5 <x <1.3), Li x MnO 2 (0.5 <x <1.3), Li x Mn 2 O 4 (0.5 <x <1.3), Li x (Ni a Co b Mn c) O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c 1), Li x Ni 1- y Co y O 2 (0.5 <x <1.3, 0 <y <1), Li x Co 1 -y Mn y O 2 ), Li x Ni 1 -y Mn y O 2 (0.5 <x <1.3, O≤y <1), Li x (Ni a Co b Mn c) O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <a <2 , 0 <b <2, 0 <c <2, a + b + c = 2), Li x Mn 2 -z Ni z O 4 (0.5 <x <1.3, 0 <z <2), Li x Mn 2 in -z Co z O 4 (0.5 < x <1.3, 0 <z <2), Li x CoPO 4 (0.5 <x <1.3) and Li x FePO 4 (0.5 <x <1.3) which is selected from the group consisting of Or a mixture of two or more thereof.
상기 음극은, 리튬 금속, 탄소재, 금속 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 음극 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode comprises a negative electrode active material comprising lithium metal, a carbon material, a metal compound, or a mixture thereof.
상기 금속 화합물은, Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Mg, Sr, 및 Ba로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.15. The method of claim 14,
The metal compound may be at least one selected from the group consisting of Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Or a mixture of two or more thereof.
상기 전지케이스는 파우치형인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to claim 1,
Wherein the battery case is of a pouch type.
상기 전기화학소자는, 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to claim 1,
Wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
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: 20190401 Year of fee payment: 4 |