KR102468048B1 - Cylindrical Battery Cell Having Low Resistance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 권취된 형태의 젤리-롤형 전극조립체;
상기 젤리-롤형 전극조립체를 수납하는 금속 소재의 전지 캔; 및
상기 전지 캔의 개방 상단에 장착되는 캡 어셈블리;
를 포함하고,
상기 젤리-롤형 전극조립체는 전지 캔의 바닥을 향하도록 2개의 음극 탭이 부착되어 있고,
상기 상기 음극 탭이 결합하는 전지 캔의 하면에 저저항부가 위치하는 원통형 전지셀에 대한 것이다.The present invention is a jelly-roll type electrode assembly in a form wound in a state in which a separator is interposed between a long sheet-type positive electrode and a negative electrode;
a metal battery can accommodating the jelly-roll type electrode assembly; and
a cap assembly mounted on an open top of the battery can;
including,
The jelly-roll type electrode assembly has two negative electrode tabs attached to the bottom of the battery can,
It relates to a cylindrical battery cell in which a low resistance part is located on a lower surface of a battery can to which the negative electrode tab is coupled.
Description
본 발명은 낮은 저항의 원통형 전지셀에 대한 것으로서, 구체적으로, 전지 캔의 바닥을 향하도록 2개의 음극 탭이 부착된 젤리-롤형 전극조립체를 수납하는 전지 캔의 하면에 저저항부가 위치하는 원통형 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a low-resistance cylindrical battery cell, and specifically, a cylindrical battery in which a low-resistance part is located on the lower surface of a battery can accommodating a jelly-roll type electrode assembly to which two negative electrode tabs are attached toward the bottom of the battery can. It's about cells.
충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 디바이스의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.Secondary batteries that can be charged and discharged are not only widely used as energy sources for wireless mobile devices, but also electric vehicles, which are proposed as a way to solve air pollution such as existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. It is also attracting attention as an energy source for hybrid electric vehicles and the like. Therefore, the types of devices using secondary batteries are diversifying due to the advantages of secondary batteries, and it is expected that secondary batteries will be applied to more fields and products than now.
일반적으로, 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. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.In general, secondary batteries include a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and a pouch-type battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case. are classified as Among them, the cylindrical battery has the advantage of having a relatively large capacity and structural stability.
전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.The electrode assembly built into the battery case is a power generating device capable of charging and discharging, consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. It is classified into a jelly-roll type and a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked in a state in which a separator is interposed. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has advantages of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.
최근에는 다기능 복합 디바이스의 등장으로 인해 고용량의 이차전지에 대한 수요가 증가하고, 전지의 수명 향상이 주요 관심의 대상이 되고 있다.Recently, demand for high-capacity secondary batteries has increased due to the emergence of multifunctional composite devices, and the improvement of battery life has become a subject of major interest.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 세퍼레이터를 사이에 두고 양극판과 음극판을 포함하는 극판을 권취해서 이루어진 전극군에 결합되는 음극 집전판을 포함하고, 상기 음극 집전판이 부분적으로 코팅된 제 1 접착부를 통해 상기 전극군에 고정되고, 코팅되지 않은 제 2 접착부를 통해 상기 캔에 고정되는 구조의 이차전지를 개시하고 있다.In this regard, Patent Document 1 includes a negative electrode collector plate coupled to an electrode group formed by winding an electrode plate including a positive electrode plate and a negative electrode plate with a separator therebetween, and the negative electrode collector plate is partially coated through a first adhesive portion. Disclosed is a secondary battery having a structure fixed to an electrode group and fixed to the can through an uncoated second adhesive portion.
그러나, 상기 특허문헌 1은 전극군과 전지 캔을 결합하기 위하여 별도의 음극 집전판을 추가로 포함하고, 구리 재질로 이루어진 상기 음극 집전판의 무지부와 음극 집전판 사이 용접이 용이하게 이루어질 수 있도록 니켈 코팅층을 형성하고 있다.However, Patent Document 1 further includes a separate negative electrode current collector plate in order to combine the electrode group and the battery can, and makes it easy to weld between the uncoated portion of the negative electrode current collector made of copper and the negative electrode current collector. A nickel coating layer is formed.
특허문헌 2는 전극조립체의 음극 탭이 접합, 고정된 상태에서 원통형 캔의 하면판에 접촉된 회전 부재를 포함하는 이차전지를 개시하고, 상기 회전 부재에 의해 전극조립체의 회전에 의해 발생할 수 있는 음극 탭의 변형 및 음극 전극판과 양극 전극판의 쇼트 문제를 방지할 수 있음을 나타내고 있다.Patent Document 2 discloses a secondary battery including a rotating member in contact with the bottom plate of a cylindrical can in a state in which the negative electrode tab of the electrode assembly is bonded and fixed, and the negative electrode that can be generated by the rotation of the electrode assembly by the rotating member It shows that it is possible to prevent the deformation of the tab and the short circuit between the negative electrode plate and the positive electrode plate.
그러나, 특허문헌 2는 전지의 단락을 방지하기 위한 구조로서 회전 부재를 포함하고 있을 뿐, 전지의 발열 현상을 낮춤으로써 전지의 수명을 향상시키기 위한 기술을 개시하지 못하고 있다.However, Patent Document 2 only includes a rotating member as a structure for preventing a short circuit of the battery, but fails to disclose a technique for improving battery life by lowering the heat generation phenomenon of the battery.
따라서, 전지의 발열 현상에 따른 활물질의 열화 현상을 방지하여 궁극적으로 전지의 수명을 향상시킬 수 있으며, 방열성을 높임으로써 발열 현상을 완화시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology that can ultimately improve the lifespan of a battery by preventing deterioration of the active material due to heat generation of the battery and alleviate the heat generation phenomenon by increasing heat dissipation.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하기 위하여, 낮은 저항을 갖는 소재로 이루어진 전지셀의 경우 전지셀의 수명이 낮아지는 것을 방지할 수 있음을 발견하고, 전지셀의 비정상적인 사용시 열화 현상이 집중되는 전극 탭 용접 부분에 저저항 소재를 사용함으로서, 전지셀의 열화 현상을 억제할 수 있다.In order to solve the problems of the prior art and the technical problems that have been requested from the past, the present invention has discovered that, in the case of a battery cell made of a material having low resistance, it is possible to prevent the lifespan of the battery cell from being lowered, Deterioration of the battery cell can be suppressed by using a low-resistance material in the welding portion of the electrode tab where deterioration is concentrated when the cell is used abnormally.
또한, 전지 캔의 하면에 위치하는 저저항부에 열전도성이 좋은 소재를 사용함으로써, 방열성을 향상시킬 수 있다.In addition, heat dissipation can be improved by using a material having good thermal conductivity for the low resistance part located on the lower surface of the battery can.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원통형 전지셀은,The cylindrical battery cell according to the present invention for achieving this object,
긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 권취된 형태의 젤리-롤형 전극조립체;A jelly-roll type electrode assembly wound in a state in which a separator is interposed between a long sheet-type positive electrode and a negative electrode;
상기 젤리-롤형 전극조립체를 수납하는 금속 소재의 전지 캔; 및a metal battery can accommodating the jelly-roll type electrode assembly; and
상기 전지 캔의 개방 상단에 장착되는 캡 어셈블리;a cap assembly mounted on an open top of the battery can;
를 포함하고,including,
상기 젤리-롤형 전극조립체는 전지 캔의 바닥을 향하도록 2개의 음극 탭이 부착되어 있고,The jelly-roll type electrode assembly has two negative electrode tabs attached to the bottom of the battery can,
상기 음극 탭이 결합하는 전지 캔의 하면에 저저항부가 위치하는 구조로 이루어진다.It consists of a structure in which a low resistance part is located on the lower surface of the battery can to which the negative electrode tab is coupled.
즉, 본 발명에 따른 원통형 전지셀은 젤리-롤형 전극조립체를 수납하는 금속 전지 캔 및 상기 전지 캔의 개방 상단에 캡 어셈블리가 장착된 구조로 이루어지고, 상기 젤리-롤형 전극조립체는 전지 캔의 바닥을 향하도록 2개의 음극 탭이 부착되어 있으며, 상기 전지 캔의 하면에 저저항부가 위치하는 구조로 이루어진다.That is, the cylindrical battery cell according to the present invention has a structure in which a metal battery can accommodating a jelly-roll electrode assembly and a cap assembly are mounted on an open top of the battery can, and the jelly-roll electrode assembly is at the bottom of the battery can. It has a structure in which two negative electrode tabs are attached so as to face, and a low-resistance portion is located on the lower surface of the battery can.
일반적으로, 저항이 높은 소재로 이루어진 전지셀은 수명이 저하되는 문제가 발생한다.In general, a battery cell made of a material with high resistance has a problem in that lifespan is reduced.
구체적으로, 전지셀의 정상적인 사용 환경에서도, 저항이 높은 전지셀은 발열 현상이 심화될 수 있는 바, 전극에 코팅된 전극 활물질은 열화에 따른 손상으로 설계된 용량보다 낮은 용량을 갖는 전지가 될 수 있으며, 결과적으로 전지의 사이클 특성이 떨어지면서 수명특성도 저하될 수 있다.Specifically, even in a normal use environment of a battery cell, a battery cell with high resistance may intensify heat generation, and the electrode active material coated on the electrode may be a battery with a lower capacity than the designed capacity due to damage due to deterioration, As a result, cycle characteristics of the battery may deteriorate and life characteristics may also deteriorate.
또한, 전지의 비정상적인 사용의 경우, 전류가 흐르는 전극 탭 및 상기 전극 탭과 결합하는 용접부에 열화 현상이 집중될 수 있는 바, 상기 전극 탭 및 전극 탭과 결합하는 용접부는 낮은 저항을 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the case of abnormal use of the battery, deterioration may be concentrated on the electrode tab through which current flows and the weld portion coupled to the electrode tab, so that the electrode tab and the weld portion coupled to the electrode tab use a material having low resistance. It is desirable to do
따라서, 본 발명과 같이 음극 탭이 결합하는 전지 캔의 하면에 저저항부가 위치하는 경우에는, 종래의 원통형 전지셀에 비하여 음극 탭과의 결합 부분에 열화 현상이 집중되는 것을 완화시킬 수 있다.Therefore, when the low-resistance part is located on the lower surface of the battery can to which the negative electrode tab is bonded, as in the present invention, concentration of deterioration on the bonding portion with the negative electrode tab can be alleviated compared to conventional cylindrical battery cells.
일반적으로 젤리-롤형 전극조립체에서 음극 시트에 부착되는 음극 탭으로서 니켈 소재의 음극 탭을 사용하나, 구리의 저항률(= 1.7241 μΩㅇm)을 1이라고 할 때, 니켈의 저항률(= 7.24 μΩㅇm)은 약 4.2가 된다. 즉, 구리가 니켈에 비하여 매우 낮은 저항값을 갖는 것을 알 수 있다.In general, a negative electrode tab made of nickel is used as a negative electrode tab attached to a negative electrode sheet in a jelly-roll type electrode assembly, but when the resistivity of copper (= 1.7241 μΩㅇm) is 1, the resistivity of nickel (= 7.24 μΩㅇm) ) is about 4.2. That is, it can be seen that copper has a very low resistance value compared to nickel.
따라서, 본 발명과 같이 상기 음극 탭이 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 경우, 종래에 니켈 소재의 음극 탭을 사용하는 경우와 비교할 때, 전지셀의 발열 온도를 현저히 낮출 수 있고, 열에너지로 소모되는 전기에너지의 양을 줄임으로써, 고효율의 전지셀을 제공할 수 있다.Therefore, when the negative electrode tab is made of copper or a copper alloy as in the present invention, compared to the case of using a conventional nickel negative electrode tab, the heating temperature of the battery cell can be significantly lowered, and the electrical energy consumed as thermal energy By reducing the amount of, it is possible to provide a high-efficiency battery cell.
상기 음극 탭의 개수 내지 부착 위치는 전지셀의 C-rate 및 전극 탭들 간의 간섭 내지 자기장을 고려하여 적절한 위치를 선택할 수 있는 바, 예를 들어, 상기 음극 탭은 젤리-롤형 전극조립체의 권취 시작부의 무지부에 부착된 제 1 음극 탭 및 권취 종료부의 무지부에 부착된 제 2 음극 탭으로 이루어질 수 있다.The number or attachment position of the negative electrode tabs may be appropriately selected in consideration of the C-rate of the battery cell and the interference between the electrode tabs or the magnetic field. For example, the negative electrode tab is the starting portion of the jelly-roll electrode assembly. It may consist of a first negative electrode tab attached to the uncoated portion and a second negative electrode tab attached to the uncoated portion of the winding end portion.
따라서, 상기 제 1 음극 탭은 권취된 상태에서 젤리-롤형 전극조립체의 중심부에서 전지 캔의 바닥을 향하도록 연장되고, 상기 제 2 음극 탭은 젤리-롤형 전극조립체의 외면부에서 전지 캔의 바닥을 향하도록 연장될 수 있다.Therefore, the first negative electrode tab extends from the center of the jelly-roll type electrode assembly toward the bottom of the battery can in a rolled state, and the second negative electrode tab extends from the outer surface of the jelly-roll type electrode assembly to the bottom of the battery can. can be extended towards
즉, 음극 탭들이 전지 캔의 하면에 위치하는 저저항부와 결합하는 점을 고려할 때, 젤리-롤형 전극조립체의 중심부에서 하향 연장된 상기 제 1 음극 탭은 직선형으로 이루어지고, 젤리-롤형 전극조립체의 외면부에서 하향 연장된 제 2 음극 탭은 수직으로 절곡된 형상으로 이루어지는 바, 전지케이스와 인접하도록 부착된 상기 제 2 음극 탭이 전지 캔의 중심부에 있는 제 1 음극 탭 방향으로 절곡된다.That is, considering that the negative electrode tabs are coupled to the low-resistance portion located on the lower surface of the battery can, the first negative electrode tab extending downward from the center of the jelly-roll-type electrode assembly is formed in a straight line, and the jelly-roll-type electrode assembly The second negative electrode tab extending downward from the outer surface of is formed in a vertically bent shape, so that the second negative electrode tab attached to be adjacent to the battery case is bent toward the first negative electrode tab at the center of the battery can.
구체적으로, 상기 제 1 음극 탭 방향으로 절곡된 제 2 음극 탭은 제 1 음극 탭까지 연장되는 바, 상기 제 1 음극 탭과 제 2 음극 탭이 결합된 상태에서 상기 저저항부에 용접으로 부착될 수 있다.Specifically, the second negative electrode tab bent in the direction of the first negative electrode tab extends to the first negative electrode tab, and is attached to the low resistance part by welding in a state in which the first negative electrode tab and the second negative electrode tab are coupled. can
상기 용접은 저항 용접, 초음파 용접, 레이저 용접 또는 마찰 용접으로 이루어질 수 있으며, 하기에서 설명하는 바와 같이, 상기 저저항부가 구리 또는 구리 합금 소재로 이루어지거나, 구리 도금이 이루어진 구조인 경우, 구리 소재의 음극 탭을 상기 저저항부에 저항 용접으로 부착하는 경우, 용접 강도가 낮아지는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 용접은 초음파 용접, 레이저 용접 또는 마찰 용접으로 이루어질 수 있다.The welding may be performed by resistance welding, ultrasonic welding, laser welding, or friction welding. As will be described below, when the low-resistance part is made of copper or a copper alloy material or has a copper plating structure, the copper material When attaching the negative electrode tab to the low-resistance part by resistance welding, since there may be a problem in that welding strength is lowered, the welding may be performed by ultrasonic welding, laser welding, or friction welding.
하나의 구체적인 예에서, 상기 저저항부는, 전지 캔의 하면이 구리 또는 구리 합금 소재로 이루어진 구조로 이루어질 수 있다.In one specific example, the low resistance part may have a structure in which the lower surface of the battery can is made of copper or a copper alloy material.
즉, 상기 저저항부는 전지 캔의 하면이 전지 캔의 측면과는 상이한 소재로 이루어진 구조일 수 있고, 서로 다른 소재로 이루어진 전지 캔의 하면과 전지 캔의 측면이 결합되는 구조일 수 있다.That is, the low resistance part may have a structure in which the lower surface of the battery can is made of a material different from the side surface of the battery can, and the lower surface of the battery can made of a different material and the side surface of the battery can are coupled.
다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 저저항부는 전지 캔의 하면 전체 또는 중심부에 구리 도금이 이루어진 구조일 수 있다.In another specific example, the low-resistance part may have a structure in which copper is plated on the entire lower surface or the center of the battery can.
즉, 상기 저저항부는 일단의 부재로 이루어진 전지 캔에서, 전지 캔의 하면 내측 전체 또는 하면의 중심부에만 구리 도금이 이루어진 구조일 수 있는 바, 원통형 전지 캔을 성형한 후, 상기 전지 캔의 하면 내측에 구리 도금 처리를 하여 제조할 수 있다.That is, the low-resistance part may have a structure in which copper plating is performed on the entire inner side of the lower surface of the battery can or only in the center of the lower surface of the battery can made of one member. After forming the cylindrical battery can, the inner lower surface of the battery can It can be manufactured by copper plating treatment.
상기 구리 도금을 전지 캔의 하면 내측 전체에 하는 경우에는, 열전도도가 높은 구리의 특성 상, 전지 캔 내부에서 발생하는 열을 전지 캔 외측으로 빠르게 방출할 수 있으므로, 고온화에 따른 발화 현상을 방지할 수 있다.When the copper plating is applied to the entire inner side of the lower surface of the battery can, heat generated inside the battery can can be quickly released to the outside of the battery can due to the characteristics of copper having high thermal conductivity, thereby preventing ignition due to high temperature. can
또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 저저항부는 전지 캔의 하면 중심부에 구리 소재의 기둥 구조가 위치하는 구조로 이루어질 수 있다.In another specific example, the low-resistance part may be made of a structure in which a column structure made of copper is located at the center of the lower surface of the battery can.
즉, 전지 캔의 하면 중심부에는 상향 돌출된 원기둥 형상의 저저항부가 형성되어 있는 바, 젤리-롤형 전극조립체에서 하향 연장된 음극 탭들은 상기 돌출된 원기둥 형상의 저저항부의 상면에 결합하여 전기적인 연결이 이루어질 수 있다.That is, a columnar low-resistance portion protruding upward is formed at the center of the lower surface of the battery can, and negative electrode tabs extending downward from the jelly-roll type electrode assembly are electrically connected by being coupled to the upper surface of the protruding columnar low-resistance portion. this can be done
이와 같이, 열전도도가 높은 구리 소재로 이루어진 기둥 구조가 전지 캔의 하면 중심부에 위치하는 경우에는, 전지셀 내부의 열을 배출하는 기능이 더욱 향상될 수 있다.As such, when the column structure made of copper material having high thermal conductivity is located at the center of the lower surface of the battery can, the function of discharging heat from the inside of the battery cell can be further improved.
한편, 상기 음극 탭이 결합하는 상기 저저항부의 음극 탭 용접 부위는 용접성 향상을 위한 요철 구조가 형성된 구조일 수 있다.Meanwhile, a welding portion of the negative electrode tab of the low-resistance portion to which the negative electrode tab is coupled may have a concavo-convex structure for improving weldability.
본 발명은 또한, 상기 원통형 전지셀을 포함하는 전지모듈을 제공하고, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery module including the cylindrical battery cell, and provides a battery pack including the battery module.
상기 원통형 전지셀은 소형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The cylindrical battery cell can be used not only as a power source for small-sized devices, but also preferably as a unit battery for a medium-large battery module including a plurality of battery cells used as a power source for medium-large devices.
상기 디바이스의 구체적인 예로는. 모바일 전자기기(mobile device), 웨어러블 전자기기(wearable device), 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.A specific example of the device is. A mobile device, a wearable device, or a power tool powered by an omniscient motor; electric vehicles, including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and the like; electric two-wheeled vehicles including electric bicycles (E-bikes) and electric scooters (E-scooters); electric golf carts; Power storage devices (Energy Storage System) and the like may be mentioned, but is not limited thereto.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 전지셀은, 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 권취된 형태의 젤리-롤형 전극조립체로서, 2개의 음극 탭이 전지 캔의 바닥을 향하도록 부착되어 있고, 상기 음극 탭이 결합하는 전지 캔의 하면에 저저항부가 위치하는 구조로 이루어지는 바, 상기 음극 탭 및 전지 캔의 하면에 낮은 저항의 소재를 적용함으로써, 전지의 발열 현상을 억제하여 활물질이 손상되는 것을 방지하고, 전지셀의 수명을 향상시킬 수 있다.As described above, the cylindrical battery cell according to the present invention is a jelly-roll type electrode assembly in which a separator is interposed between a long sheet-shaped positive electrode and a negative electrode, and two negative electrode tabs cover the bottom of a battery can. facing the negative electrode tab and having a structure in which a low-resistance part is located on the lower surface of the battery can to which the negative electrode tab is coupled, by applying a low-resistance material to the negative electrode tab and the lower surface of the battery can, the heat generation phenomenon of the battery is suppressed. Thus, it is possible to prevent the active material from being damaged and improve the lifespan of the battery cell.
또한, 저항이 낮을 뿐 아니라 열전도성이 우수한 소재를 전지 캔의 하면에 적용함으로써, 전지셀 내부의 열을 빠르게 배출하여 온도가 증가하는 것을 완화할 수 있는 바, 전지셀의 열화에 따른 폭발 내지 발화를 방지할 수 있다.In addition, by applying a material with low resistance and excellent thermal conductivity to the lower surface of the battery can, heat inside the battery cell can be quickly discharged to alleviate the increase in temperature, resulting in explosion or ignition due to deterioration of the battery cell. can prevent
도 1은 하나의 실시예에 따른 젤리-롤형 전극조립체의 제조를 위해 권취 하기 전의 전극조립체의 평면도이다.
도 2는 하나의 실시예에 따른 원통형 전지 캔의 투시 사시도이다.
도 3은 다른 하나의 실시예에 따른 원통형 전지 캔의 투시 사시도이다.
도 4는 또 다른 하나의 실시예에 따른 원통형 전지 캔의 투시 사시도이다.1 is a plan view of an electrode assembly before winding for manufacturing a jelly-roll type electrode assembly according to one embodiment.
2 is a perspective perspective view of a cylindrical battery can according to one embodiment.
3 is a perspective view of a cylindrical battery can according to another embodiment.
4 is a perspective view of a cylindrical battery can according to another embodiment.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, an embodiment in which a person skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described as a detailed embodiment with reference to the drawings.
도 1은 하나의 실시예에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 권취하기 전의 양극 시트, 분리막 및 음극 시트가 적층된 상태의 전극조립체의 평면도를 모식적으로 도시하고 있다.1 schematically illustrates a plan view of an electrode assembly in a state in which a cathode sheet, a separator, and a cathode sheet are stacked before winding a jelly-roll type electrode assembly according to one embodiment.
도 1을 참조하면, 전극조립체(100)는 양극(110), 분리막(190) 및 음극(160)이 순차적으로 적층되어 있고, 분리막(190)은 양극(110) 및 음극(160) 보다 상대적으로 더 큰 면적으로 이루어진다.Referring to FIG. 1 , in the
양극(110)은 양극 시트(111) 상에 양극 합제층(112)이 코팅되어 있고, 양극 시트(111)의 일측으로부터 3분의 1 지점과 3분의 2 지점 각각에 제 1 미코팅부(121) 및 제 2 미코팅부(122)가 형성되어 있다. 제 1 미코팅부(121)에는 제 1 양극 탭(131)이 부착되어 있고, 제 2 미코팅부(122)에는 제 2 양극 탭(132)이 부착되어 있다. 제 1 양극 탭(131) 및 제 2 양극 탭(132)은 평면상 직사각형 형태로 이루어져 있다.In the
도 1은 2개의 양극 탭이 부착된 구조를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 양극 탭의 개수는 1개 또는 3개 이상 부착될 수 있으며, 양극 탭의 부착을 위한 미코팅부는 상기 양극 탭의 개수와 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 또한, 양극 탭이 부착되는 위치는 도 1과 같이 한정되지 않으며, 음극 탭의 개수 및 음극 탭과의 이격 거리 등을 고려하여, 설정될 수 있음은 물론이다.1 shows a structure in which two positive electrode tabs are attached, but is not limited thereto, and the number of positive electrode tabs may be one or three or more, and the uncoated portion for attaching the positive electrode tab is of the positive electrode tab. It may be formed in a number corresponding to the number. In addition, the position where the positive electrode tab is attached is not limited as shown in FIG. 1 and may be set in consideration of the number of negative electrode tabs and the separation distance from the negative electrode tab.
음극(160)은 음극 시트(161) 상에 음극 합제층(162)이 코팅되어 있고, 음극 시트(161)의 권취 시작부에는 제 1 미코팅부(171)가 형성되어 있으며, 음극 시트(161)의 권취 종료부에는 제 2 미코팅부(172)가 형성되어 있다.In the
제 1 미코팅부(171)에는 제 1 음극 탭(181)이 부착되어 있고, 및 제 2 미코팅부(172)에는 제 2 음극 탭(182)이 부착되어 있다.The first
제 1 음극 탭(181)은 평면상 직사각형 형태로 이루어지고, 제 2 음극 탭(182)은 직각으로 절곡된 형태로 이루어진다.The first
전극조립체(100)는 화살표 방향으로 권취된 후, 제 2 음극 탭의 끝단(183)은 제 1 음극 탭(181)과 결합한 상태로 전지 캔의 하면 저저항부에 용접된다.After the
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 원통형 전지 캔의 사시도를 투시도로 도시하였다.2 to 4 are perspective views of a cylindrical battery can according to the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 원통형 캔(200)은 니켈 도금 강(Nickel plated steel, NPS) 소재로 이루어진 원통형 전지케이스로서, 원기둥으로 이루어진 측면(210)과 하면(220)으로 이루어진다. 측면(210)은 NPS 소재로 이루어져 있으나, 하면(220)은 구리 또는 구리 합금 소재로 이루어져 있다.Referring to FIGS. 2 to 4 , the cylindrical can 200 is a cylindrical battery case made of nickel plated steel (NPS), and includes a
원통형 캔(200)은 원기둥 형태의 측면(210)과 원형의 하면(220)을 각각 준비한 후, 이들을 결합하는 방법에 의해 제조될 수 있다.The cylindrical can 200 may be manufactured by preparing a
원통형 캔(310)은 NPS 소재의 측면(311)과 하면(312)으로 이루어진 전지케이스로 이루어지고, 전지 캔의 하면 내측의 전체에 구리 도금(313)이 이루어져 있으며, 원통형 캔(320)은 NPS 소재의 측면(321)과 하면(322)으로 이루어진 전지케이스로 이루어지고, 전지 캔의 하면 내측의 중심부에 구리 도금(323)이 이루어져 있다.The cylindrical can 310 is made of a battery case composed of a
원통형 캔(310, 320)은 NPS 소재의 판재에 딥드로잉 방법에 의해 젤리-롤형 전극조립체 수납부를 형성하여 전지케이스를 제조하고, 상기 전지케이스의 하면 전체 또는 중심부에 구리 도금을 실시하는 방법에 의해 제조될 수 있다.In the
상기 구리 도금의 두께는 수십 마이크로미터의 범위로 이루어진다.The thickness of the copper plating is in the range of several tens of micrometers.
원통형 캔(400)은 NPS 소재의 측면(411)과 하면(412)으로 이루어진 전지케이스로 이루어지고, 전지 캔의 하면 내측의 중심부에는 구리 소재의 기둥(413)이 형성되어 있다.The cylindrical can 400 is made of a battery case composed of a
상기 젤리-롤형 전극조립체(100)의 음극 탭들(181, 182)은 서로 결합한 상태에서 원통형 캔(200)의 하면(220), 원통형 캔(310)의 구리 도금(313), 원통형 캔(320)의 구리 도금(323) 또는 원통형 캔(400)의 구리 기둥(413)에 결합한다.The
이와 같이, 본 발명에 따른 원통형 전지셀은 과전류가 흘러 발열이 생기기 쉬운 음극 탭 및 전지 캔 하면에 낮은 전기저항을 갖는 구리 또는 구리 합금을 적용하고 있는 바, 전지셀의 열화 현상이 일어나는 것을 억제할 수 있으므로, 수명 특성 및 안전성이 향상된 전지셀을 제공할 수 있다.As described above, the cylindrical battery cell according to the present invention applies copper or copper alloy having low electrical resistance to the negative electrode tab and the lower surface of the battery can, where overcurrent is likely to generate heat, thereby suppressing the deterioration of the battery cell. Therefore, it is possible to provide a battery cell with improved lifespan characteristics and safety.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 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 information.
100 : 전극조립체
110 : 양극
111 : 양극 시트
112 : 양극 합제층
121, 122 : 양극 미코팅부
131, 132 : 양극 탭
160 : 음극
161 : 음극 시트
162 : 음극 합제층
171, 172 : 음극 미코팅부
181, 182 : 음극 탭
190 : 분리막
200, 310, 320, 400 : 원통형 캔
210, 311, 321, 411 : 원통형 캔의 측면
220, 312, 322, 412 : 원통형 캔의 하면
313, 323 : 구리 도금
413 : 구리 기둥100: electrode assembly
110: anode
111: anode sheet
112: positive electrode mixture layer
121, 122: anode uncoated portion
131, 132: anode tab
160: cathode
161: negative electrode sheet
162: negative electrode mixture layer
171, 172: cathode uncoated portion
181, 182: cathode tab
190: separator
200, 310, 320, 400: cylindrical can
210, 311, 321, 411: side of cylindrical can
220, 312, 322, 412: the lower surface of the cylindrical can
313, 323: copper plating
413: copper pillar
Claims (11)
상기 젤리-롤형 전극조립체를 수납하는 금속 소재의 전지 캔; 및
상기 전지 캔의 개방 상단에 장착되는 캡 어셈블리;
를 포함하고,
상기 젤리-롤형 전극조립체는 전지 캔의 바닥을 향하도록 2개의 음극 탭이 부착되어 있고,
상기 음극 탭이 결합하는 전지 캔의 하면에 저저항부가 위치하며,
상기 음극 탭은 구리 또는 구리 합금으로 이루어지고,
상기 음극 탭은 젤리-롤형 전극조립체의 권취 시작부의 무지부에 부착된 제 1 음극 탭 및 권취 종료부의 무지부에 부착된 제 2 음극 탭으로 이루어지며,
상기 제 1 음극 탭 및 제 2 음극 탭은 상기 저저항부에 부착되어 있고,
상기 저저항부가 있는 전지 캔의 하면은 구리 또는 구리 합금 소재로 이루어지고,
상기 전지 캔의 하면은 전지 캔의 측면과 상이한 소재로 이루어진 원통형 전지셀.A jelly-roll type electrode assembly wound in a state in which a separator is interposed between a long sheet-type positive electrode and a negative electrode;
a metal battery can accommodating the jelly-roll type electrode assembly; and
a cap assembly mounted on an open top of the battery can;
including,
The jelly-roll type electrode assembly has two negative electrode tabs attached to the bottom of the battery can,
A low resistance part is located on the lower surface of the battery can to which the negative electrode tab is coupled,
The negative electrode tab is made of copper or copper alloy,
The negative electrode tab includes a first negative electrode tab attached to the uncoated portion of the winding start portion of the jelly-roll type electrode assembly and a second negative electrode tab attached to the uncoated portion of the winding end portion,
The first negative electrode tab and the second negative electrode tab are attached to the low resistance part,
The lower surface of the battery can having the low resistance part is made of copper or copper alloy material,
The lower surface of the battery can is a cylindrical battery cell made of a material different from the side surface of the battery can.
A battery pack comprising a cylindrical battery cell according to any one of claims 1, 4 to 6, 9 and 10.
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