KR20070033838A

KR20070033838A - Secondary battery

Info

Publication number: KR20070033838A
Application number: KR1020050088408A
Authority: KR
Inventors: 이유훈
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-03-27
Also published as: KR100731434B1

Abstract

직육면체 박스형으로 이루어지되 케이스의 폭과 두께의 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 이차 전지가 개시된다. 이때 동일하다는 것은 가령 오차 5% 내지 10% 이내의 편차를 가지면서 대략 동일한 크기로 이루어지는 것이라고 생각할 수 있다. Disclosed is a secondary battery which is made of a rectangular box shape and has the same width and thickness of the case. At this time, the same thing can be considered to be made of approximately the same size with a deviation within an error of 5% to 10%.

본 발명에서 케이스뿐 아니라 전극 조립체 자체가 두께와 너비가 같은 정 4각 기둥형으로 이루어지는 것이 바람직하며, 전극 조립체 권취 후에는 4각 기둥 혹은 각통형 센터핀을 사용하여 그 형상을 유지시킬 수 있다. In the present invention, it is preferable that not only the case but also the electrode assembly itself is formed in a regular quadrangular pillar shape having the same thickness and width, and after winding the electrode assembly, the shape can be maintained by using a quadrangular pillar or a cylindrical center pin.

Description

이차 전지{Rechargeable Battery}Rechargeable Battery

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 각형 캔 베어셀 전지의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a rectangular can bare cell battery according to an embodiment of the present invention.

도2는 본 발명의 다른 실시예를 이루는 이차 전지를 나타내는 분해 사시도이다. 2 is an exploded perspective view illustrating a rechargeable battery constituting another embodiment of the present invention.

도3은 본 발명의 또 다른 실시예를 이루는 이차 전지를 나타내는 사시도이다. 3 is a perspective view illustrating a rechargeable battery constituting another embodiment of the present invention.

도4A 및 도4B는 도1 내지 도3의 실시예들에서 사용된 전극 조립체를 나타내는 사시도이다.4A and 4B are perspective views showing electrode assemblies used in the embodiments of FIGS.

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 이온 이차 전지의 형상 및 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly to the shape and structure of a lithium ion secondary battery.

최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있 다. 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 통상 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다. Recently, compact and lightweight electric / electronic devices such as cellular phones, notebook computers, camcorders, etc. have been actively developed and produced. These portable electric / electronic devices have a battery pack that can be operated in a place where no separate power source is provided. In consideration of economic aspects, the battery pack employs a secondary battery that can be charged and discharged. Representative secondary batteries include lithium secondary batteries such as nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium ion (Li-ion) batteries.

특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 사용이 늘고 있다. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V, which is three times higher than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for portable electronic equipment, and is rapidly increasing in terms of high energy density per unit weight. .

리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다. Lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides as positive electrode active materials and carbon materials as negative electrode active materials. In general, a battery is classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery according to the type of electrolyte, and a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. Moreover, although a lithium secondary battery is manufactured in various shapes, typical shapes include cylindrical shape, square shape, and pouch type.

통상적으로, 리튬 이온 이차 전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 상기 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 리튬 이온 이차 전지용 케이스와, 리튬 이온 이차 전지용 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다. In general, a lithium ion secondary battery is positioned between a positive electrode plate coated with a positive electrode active material, a negative electrode plate coated with a negative electrode active material, and between the positive electrode plate and the negative electrode plate to prevent a short and to prevent lithium ion (Li-ion). An electrode assembly including a separator that enables movement only, a lithium ion secondary battery case accommodating the electrode assembly, and an electrolyte solution injected into the lithium ion secondary battery case to allow lithium ions to move.

전극조립체는, 양극 활물질이 코팅되며 양극 탭이 연결된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅되며, 음극 탭이 연결된 음극 전극판 및 세퍼레이터를 적층한 후, 이 를 권취하는 방법으로 제조된다. The electrode assembly is prepared by coating a cathode active material coated with a cathode active material and having a cathode tab connected thereto, an anode active material coated with a cathode electrode plate connected with an anode tab, and a separator, and then winding it.

그 후, 전극 조립체는 리튬 이온 이차 전지용 케이스에 수용된다. 캔형 케이스의 경우, 전극 조립체가 캔에서 이탈하지 않도록 캔 입구는 캡 조립체에 의해 폐쇄된다. 캡 조립체는 원통형과 각형에서 구성을 달리한다. Thereafter, the electrode assembly is housed in a case for a lithium ion secondary battery. In the case of a can-shaped case, the can inlet is closed by the cap assembly so that the electrode assembly does not leave the can. The cap assembly differs in configuration from cylindrical to angular.

한편, 전자 전기 기기에서 이차 전지를 사용할 때, 많은 전지 용량이 필요한 경우 대개 원통형 캔 전지가 사용되고, 기기의 디자인에 따라 경소단박한 형태가 필요한 경우, 디자인 적응성이 뛰어난 얇은 두께의 각형 캔 전지나 파우치 전지가 많이 사용된다. On the other hand, when a secondary battery is used in an electronic and electrical device, a cylindrical can battery is usually used when a large amount of battery capacity is required, and a thin canned or pouch battery with a thin design having excellent design adaptability is required when a light and compact form is required according to the design of the device. Is used a lot.

최근 고용량 전지와 전지팩에 대한 수요가 늘어나면서 기기에 원통형 전지가 꾸준히 증가하면서 사용되지만 전자 전기 기기의 종류에 따라서는 활당된 일정 형태의 공간에 더 많은 용량을 가진 전지가 사용될 필요가 있다. 전지팩은 원통형 전지를 이용하여 실린더형이나 육면체 박스형으로 모두 만들어질 수 있다. 그런데, 기기에 주어지는 공간이 육면체 박스형으로 이루어지는 경우, 이 공간에 실린더형 전지팩을 설치하는 것은 공간의 활용효율을 떨어뜨리게 된다. 또한, 기기의 직육면체 공간에 육면체 박스형 전지팩을 장착했으나, 박스형 전지팩 내에는 원통형 전지가 채워지는 경우에도 박스형 전지팩과 원통형 전지 사이의 남는 공간을 가지게 된다. Recently, as the demand for high capacity batteries and battery packs increases, cylindrical batteries have been steadily increasing in devices. However, depending on the type of electronic and electronic devices, batteries having more capacity in a certain space allocated to them need to be used. The battery pack may be made of a cylindrical or hexahedral box type using a cylindrical battery. By the way, when the space given to the device is made of a hexahedral box type, installing a cylindrical battery pack in this space will reduce the space utilization efficiency. In addition, although the hexahedral box-type battery pack is mounted in the rectangular parallelepiped space of the device, the box-type battery pack has a remaining space between the box-type battery pack and the cylindrical battery even when the cylindrical battery is filled.

따라서, 고용량이면서도 기기나 전지 팩의 각형 공간에 빈 공간을 남기지 않고 채워지는 전지가 요청된다. Therefore, a battery that is filled with a high capacity and is filled without leaving empty space in the rectangular space of the device or the battery pack is required.

본 발명의 목적은 이러한 고용량 전지에 대한 요청과 기기나 전지팩 케이스의 육면체 박스형 공간 활용도를 높이는 요청을 충족시키기에 적합한 형상과 구조를 가지는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a secondary battery having a shape and structure suitable for satisfying such a request for a high capacity battery and a request for increasing the utilization of a hexahedral box-shaped space of a device or a battery pack case.

아울러 본 발명은 박스형 공간에 장착될 때 장착 편의성을 높일 수 있는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a secondary battery that can increase the mounting convenience when mounted in the box-shaped space.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 이차 전지는, 대략 직육면체 박스형으로 이루어지되 폭과 두께의 크기가 동일한 것을 특징으로 한다. The secondary battery of the present invention for achieving the above object is made of a substantially rectangular parallelepiped box shape, characterized in that the width and thickness of the same size.

이때 동일하다는 것은 가령 오차 5% 내지 10% 이내의 편차를 가지면서 대략 동일한 크기로 이루어지는 것이라고 생각할 수 있다. 원통형 전지와 같이 본 발명의 전지 케이스의 두께 및 폭이 대략 2센티미터 정도라 가정할 때 장착부의 1 내지 2미리미터 정도의 오차는 두께와 폭이 바뀔 경우에도 큰 어려움이 없이 장착될 수 있는 범위라 생각할 수 있다. 따라서, 수치를 10% 혹은 엄격하게 적용하여도 두께와 폭이 5% 정도 차이가 나는 경우에도 본원의 효과를 얻을 수 있을 것이다. At this time, the same thing can be considered to be made of approximately the same size with a deviation within an error of 5% to 10%. Assuming that the thickness and width of the battery case of the present invention, such as a cylindrical battery, is about 2 centimeters, an error of about 1 to 2 millimeters of the mounting portion is a range that can be mounted without great difficulty even if the thickness and width are changed. I can think of it. Therefore, even if the value is 10% or strictly applied, the effect of the present application may be obtained even if the thickness and width differ by about 5%.

본 발명에서 케이스뿐 아니라 전극 조립체 자체가 두께와 너비가 같은 정 4각 기둥형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 전극 조립체는 양극과 음극을 세퍼레이터를 개재하여 계속 쌓아나가는 단순 적층형도 배재할 수 없으나 형성효율이 높은 젤리롤 형태의 권취형이 주로 고려될 수 있다. 이때, 전극 조립체를 4각 기둥 형태로 유지하기 위해 권취기 맨드렐은 각형으로 형성할 수 있으며, 전극 조립체 권취 후에는 4각 기둥 혹은 각통형 센터핀을 사용하여 그 형상을 유지시킬 수 있 다. In the present invention, it is preferable that not only the case but also the electrode assembly itself is formed in a regular quadrangular pillar shape having the same thickness and width. The electrode assembly may not exclude a simple stacked type in which the positive electrode and the negative electrode are continuously stacked through the separator, but a winding type of jelly roll type having high forming efficiency may be mainly considered. At this time, in order to maintain the electrode assembly in the form of a quadrangular wound mandrel can be formed in a square, after winding the electrode assembly can be maintained in its shape using a quadrangular pillar or a cylindrical center pin.

본 발명에서, 이차 전지의 케이스는 각형 캔이나 파우치 등으로 이루어질 수 있으며, 각형 캔을 사용하는 경우에도 전극 조립체의 인입구가 되는 캔의 개구부는 통상의 각형 캔의 캡 조립체와 같이 캡 플레이트 및 이와 절연된 전극 단자를 가지는 형태, 하나의 전극 단자만을 가지고, 주변이 가스켓에 의해 감싸져 다른 전극 단자를 이루는 캔과 절연되는 캡 조립체에 의해서도 마감될 수 있다.In the present invention, the case of the secondary battery may be formed of a rectangular can or a pouch, and even when the rectangular can is used, the opening of the can, which is an inlet of the electrode assembly, is insulated from the cap plate and the same as the cap assembly of a conventional rectangular can. It can be closed by a cap assembly having only one electrode terminal and having a periphery thereof, the periphery of which is surrounded by a gasket and insulated from a can forming another electrode terminal.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 각형 캔 베어셀 전지의 분해 사시도이다. 캡 조립체에는 정방형의 캡 플레이트와 캡 플레이트 중앙의 단자 통공에 가스켓으로 캡 플레이트와 절연되도록 설치된 전극 단자가 구비된다. 안전벤트와 전해액 주입구도 캡 플레이트에 형성된다. 도시되지 않지만 캡 플레이트에는 열전쌍을 구비한 브레이커나 PTC가 더 설치될 수 있다. 1 is an exploded perspective view of a rectangular can bare cell battery according to an embodiment of the present invention. The cap assembly includes a square cap plate and electrode terminals installed to be insulated from the cap plate by a gasket in a terminal hole in the center of the cap plate. Safety vents and electrolyte inlets are also formed in the cap plate. Although not shown, the cap plate may be further provided with a breaker or a PTC having a thermocouple.

전극 조립체에서는 상부로 두 개의 전극 탭이 인출되며, 전극조립체는 위에서 볼 때 거의 4각형에 가까운 형태로 감겨있다. 즉, 각진 젤리 롤을 이루고 있다. 단, 모서리부는 어느 정도의 곡률을 가지도록 형성된다. 전극 조립체가 캔에 삽입되기 전이나 삽입된 후에 전극 중심은 4각 기둥 형태의 센터 핀이 설치될 수 있다. In the electrode assembly, two electrode tabs are pulled out to the top, and the electrode assembly is wound in a shape almost close to a quadrangle when viewed from above. That is, an angled jelly roll is formed. However, the corner portion is formed to have a certain degree of curvature. Before or after the electrode assembly is inserted into the can, an electrode center may be provided with a center pin having a quadrangular pillar shape.

전극탭과 캡 플레이트 및 전극 단자와의 접속 구조는 통상의 각형 캔 베어셀 전지에서의 연결 형태와 유사하게 이루어질 수 있다. The connection structure between the electrode tab, the cap plate and the electrode terminal can be made similar to the connection form in a conventional rectangular can bare cell battery.

도1을 참조하면, 각형 리튬 이온 전지는 캔(11)과, 이 캔(11)의 내부에 수용 되는 전극 조립체(12)와, 캔(11)의 개방된 상단과 결합하여 캔 상단을 밀봉하는 캡 조립체를 구비한다. Referring to FIG. 1, a rectangular lithium ion battery combines a can 11, an electrode assembly 12 accommodated inside the can 11, and an open top of the can 11 to seal the top of the can. A cap assembly.

캔(11)은 대략 직육면체 용기 형상을 가진 알미늄, 알미늄 합금, 철 등 금속재로 형성될 수 있으며, 그 자체가 단자역할을 수행하는 것이 가능하다. 양극(13)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예컨대 알미늄 호일로 된 양극 집전체와, 그 양면에 코팅된 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극 활물질층을 포함하고 있다. 양극(13)에는 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체의 영역에 양극 탭(16)이 전기적으로 연결되어 있다. The can 11 may be formed of a metal material, such as aluminum, an aluminum alloy, or iron, having a substantially rectangular parallelepiped container shape, and may itself serve as a terminal. The positive electrode 13 includes a positive electrode current collector made of a thin metal plate having excellent conductivity, such as aluminum foil, and a positive electrode active material layer mainly composed of lithium-based oxides coated on both surfaces thereof. The positive electrode tab 16 is electrically connected to a region of the positive electrode current collector in which the positive electrode active material layer is not formed.

음극(15)은 전도성의 금속 박판, 이를테면 구리 호일로 된 음극 집전체와, 그 양면에 코팅된 탄소재를 주성분으로 하는 음극 활물질층을 포함하고 있다. 음극(15)에도 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체의 영역에 음극 탭(18)이 접속되어 있다. The negative electrode 15 includes a negative electrode current collector made of a conductive metal sheet, such as a copper foil, and a negative electrode active material layer mainly composed of a carbon material coated on both surfaces thereof. The negative electrode tab 18 is also connected to an area of the negative electrode current collector in which the negative electrode active material layer is not formed.

양극(13) 및 음극(15)과, 양극 탭 및 음극 탭(16,18)은 극성을 달리하여 배치될 수도 있으며, 양극 탭 및 음극 탭(16,18)가 전극 조립체(12)로부터 인출되는 경계부에는 두 전극(13,15)간의 단락을 방지하기 위하여 절연 테이프(17)가 각각 감겨져 있다. The positive electrode 13 and the negative electrode 15 and the positive electrode tab and the negative electrode tab 16 and 18 may be arranged with different polarities, and the positive electrode tab and the negative electrode tab 16 and 18 are drawn out from the electrode assembly 12. Insulating tapes 17 are wound around the boundaries to prevent a short circuit between the two electrodes 13 and 15.

세퍼레이터(14)는 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌이나, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(co-polymer)로 이루어져 있다. 세퍼레이터(14)는 양극 및 음극(13)(15)보다 폭을 넓게 하여 형성하여 극판간의 단락을 방지하도록 한다. The separator 14 is made of polyethylene, polypropylene, or a copolymer of polyethylene and polypropylene. The separator 14 is formed to be wider than the positive and negative electrodes 13 and 15 to prevent short circuits between the electrode plates.

캡 조립체에는 캔(11)의 개방된 상단에 대응되는 크기와 형상을 가지는 평판 형의 캡 플레이트(110)가 마련되어 있다. 캡 플레이트(110)의 중앙부에는 전극 단자가 통과할 수 있도록 단자용 통공이 형성된다. 캡 플레이트(110)의 중앙부를 관통하는 전극 단자(130) 외측에는 전극 단자(130)와 캡 플레이트(110)와의 전기적 절연을 위해 튜브 형상의 가스켓(120)이 설치되어 있다. 캡 플레이트(110) 중앙부, 단자용 통공 근방에는 캡 플레이트 하면에 절연 플레이트(140)가 배치되어 있다. 절연 플레이트(140)의 아랫면에는 단자 플레이트(150)가 설치되어 있다. The cap assembly is provided with a flat cap plate 110 having a size and shape corresponding to the open top of the can 11. The through hole for the terminal is formed in the center portion of the cap plate 110 so that the electrode terminal can pass through. A tubular gasket 120 is installed outside the electrode terminal 130 penetrating the central portion of the cap plate 110 to electrically insulate the electrode terminal 130 from the cap plate 110. The insulating plate 140 is disposed on the lower surface of the cap plate near the center of the cap plate 110 and the through hole for the terminal. The terminal plate 150 is provided on the bottom surface of the insulating plate 140.

전극 단자(130)는 가스켓(120)이 외주면을 감싼 상태에서 단자용 통공을 통하여 삽입되어 있다. 전극 단자(130)의 저면부는 절연 플레이트(140)를 개재한 상태에서 단자 플레이트(150)와 전기적으로 연결되어 있다. The electrode terminal 130 is inserted through the through hole for the terminal while the gasket 120 surrounds the outer circumferential surface. The bottom portion of the electrode terminal 130 is electrically connected to the terminal plate 150 with the insulating plate 140 interposed therebetween.

캡 플레이트(110) 하면에는 양극(13)으로부터 인출된 양극 탭(16)이 용접되어 있으며, 전극 단자(130)의 하단부에는 음극(15)으로부터 인출된 음극 탭(18)이 사행으로 접혀진 상태에서 용접된다. The positive electrode tab 16 drawn from the positive electrode 13 is welded to the lower surface of the cap plate 110, and the negative electrode tab 18 drawn from the negative electrode 15 is folded to the lower end of the electrode terminal 130 in a meandering state. Are welded.

전극 조립체(12)의 상면에는 전극 조립체(12)와 캡 조립체와의 전기적 절연을 위하고, 이와 동시에 상기 전극 조립체(12)의 상단부를 커버할 수 있도록 절연 케이스(190)가 설치되어 있다. 절연 케이스(190)는 절연성을 가지는 고분자 수지이며, 폴리 프로필렌으로 된 것이 바람직하다. 전극 조립체(12)의 중앙부와 음극 탭(18)이 통과할 수 있도록 리드 통공(191)이 형성되고, 다른 측방에는 전해액 통과공(192)이 형성되어 있다. 전해액 통과공은 별도로 형성되지 않을 수 있다.An insulating case 190 is provided on an upper surface of the electrode assembly 12 to electrically cover the electrode assembly 12 and the cap assembly and simultaneously cover the upper end of the electrode assembly 12. The insulating case 190 is an insulating polymer resin, preferably made of polypropylene. A lead through hole 191 is formed to allow the center portion of the electrode assembly 12 and the negative electrode tab 18 to pass therethrough, and an electrolyte passage hole 192 is formed at the other side thereof. The electrolyte passage hole may not be formed separately.

캡 플레이트(110)의 일측에는 전해액 주입구(112)가 형성되어 있다. 상기 전해액 주입구(112)에는 전해액이 주입된 다음에 전해액 주입구를 밀폐시키기 위하여 마개(160)가 설치된다. 마개(160)는 통상 알미늄이나 알미늄 함유 금속으로 만든 볼을 전해액 주입구 위에 놓고 기계적으로 전해액 주입구로 압입하여 형성한다. 따라서 볼은 전해액 주입구(112)보다 큰 직경을 가져야 한다.An electrolyte injection hole 112 is formed at one side of the cap plate 110. After the electrolyte is injected into the electrolyte inlet 112, a stopper 160 is installed to seal the electrolyte inlet. The stopper 160 is usually formed by placing a ball made of aluminum or an aluminum-containing metal on an electrolyte injection hole and mechanically indenting the electrolyte injection hole. Therefore, the ball must have a diameter larger than the electrolyte injection hole 112.

도2의 실시예에서 캔과 캡 조립체의 기본적인 구성은 원통형 전지의 기본 구성과 유사하다. 단, 캔과 전극 조립체가 4각 실린더 및 4각 기둥 형태로 이루어지며, 캡 조립체으 각 부품이 4각으로 이루어진다. 이런 경우에도 캡 조립체는 캔 개구부에 가스켓을 개재한 상태로 설치되어 클램핑을 통해 캔 상부를 마감할 수 있다.The basic configuration of the can and cap assembly in the embodiment of Figure 2 is similar to the basic configuration of a cylindrical cell. However, the can and the electrode assembly is formed in the form of a four-cylinder cylinder and a four-pillar pillar, the cap assembly is made of four components each. Even in this case, the cap assembly may be installed with a gasket in the can opening to close the top of the can through clamping.

도2를 참조하여 좀 더 살펴보면, 막 형태 혹은 판 형태의 두 전극과 세퍼레이터가 이 적층되고, 와형으로 권취되어 젤리롤형 전극 조립체(220)를 형성한다. 이때, 이들 전극 사이 및 두 전극 아래쪽 혹은 위쪽에는 세퍼레이터가 하나씩 위치하므로 겹쳐지고, 권취되는 두 전극이 맞닿는 부분에는 어디나 세퍼레이터가 개재되어 단락을 방지한다. Referring to FIG. 2, two electrodes and a separator in the form of a film or a plate are stacked and wound in a spiral to form a jellyroll-type electrode assembly 220. At this time, the separators are positioned one by one between these electrodes and below or above the two electrodes, and the separators are interposed where the two electrodes to be wound are interposed to prevent a short circuit.

전극 집전체에 활물질 슬러리 도포된 전극판이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재한다. 무지부에는 한 전극판에 하나씩 전극 탭이 설치된다. 전극 탭(227)은 하나가 원통형 캔의 개구부 방향인 위쪽으로, 전극 조립체에 가려진 다른 하나는 아래쪽으로 다른 전극에서 인출되도록 형성된다. In the direction in which the electrode plate coated with the active material slurry on the electrode current collector is wound, there is a non-coated portion at which the slurry is not applied at the start end and the end of the current collector. In the uncoated portion, electrode tabs are provided one by one on the electrode plate. The electrode tab 227 is formed such that one is led upwardly in the direction of the opening of the cylindrical can and the other hidden by the electrode assembly is pulled downward from the other electrode.

캔(210)은 4각통형으로 철재, 알미늄 합금 등을 사용하여 딥 드로잉 방법 등으로 형성한다. 이어서, 캔의 개구부를 통해 캔 내부로 전극 조립체(220)를 삽입한다. 이때, 전극 조립체를 삽입하기에 앞서 먼저 전극 조립체 하면에 하절연판(213b)을 덮고, 전극 조립체의 외측 부분에서 하향 인출된 전극 탭이 하절연판(213b)의 외측을 우회하면서 캔 저면과 나란하도록 절곡된다. 하절연판과 전극 조립체를 함께 캔 내로 삽입하게 된다. The can 210 is formed in a quadrangular shape by a deep drawing method using iron, aluminum alloy, or the like. The electrode assembly 220 is then inserted into the can through the opening of the can. At this time, before inserting the electrode assembly, the lower insulating plate 213b is first covered on the lower surface of the electrode assembly, and the electrode tab drawn out downward from the outer portion of the electrode assembly is bent so as to be parallel to the bottom of the can while bypassing the outer side of the lower insulating plate 213b. do. The lower insulating plate and the electrode assembly are inserted together into the can.

이때, 전극 조립체(220)는 4각통형의 젤리롤을 이루며, 권취를 위해 맨드랠 전극 및 세퍼레이터를 파지하던 부분이 전극조립체와 분리되면서 젤리롤의 중심은 비어 맨트랠의 단면을 반영하여 4각 중공을 형성한다. 하절연판의 중심은 전극 조립체의 중공에 해당하는 영역에 역시 통공을 가진다. 절곡된 전극 탭 부분은 하절연판의 통공을 아래쪽에서 가로지르도록 한다. At this time, the electrode assembly 220 forms a quadrangular jelly roll, and the portion of the mandrel electrode and the separator held for winding is separated from the electrode assembly, and the center of the jelly roll is quadrangular to reflect the cross section of the via mantral. To form a hollow. The center of the lower insulating plate also has a hole in the area corresponding to the hollow of the electrode assembly. The bent electrode tab portion crosses the through hole of the lower insulating plate from below.

이런 상태에서 위쪽에서 전극 조립체의 중공을 통해 각통형 센터핀(218)이 삽입된다. 센터핀 중공을 통해 용접봉(미도시)이 하향 전극탭 위에 놓인다. 전극 탭 부분은 위쪽으로 용접봉과 접하고, 아래로는 캔 저면과 접한 상태로 용접이 이루어진다. 금속 센터 핀(218)이 중공에 삽입된 상태로 캔(210)에 끼워지고, 센터 핀 상부에 용접봉을 연결하여 센터 핀 자체에 전류가 흐르는 경우도 생각할 수 있다. In this state, the cylindrical center pin 218 is inserted through the hollow of the electrode assembly from above. A welding rod (not shown) is placed on the downward electrode tab through the center pin hollow. The electrode tab portion is in contact with the welding rod upwards, and is welded in contact with the bottom of the can bottom. It is also conceivable that the metal center pin 218 is inserted into the can 210 in a state of being inserted into the hollow, and a current flows through the center pin itself by connecting a welding rod to the top of the center pin.

하향 전극 탭 용접 후, 상절연판(213a)을 전극 조립체(20) 위에 설치한다. 이때, 상절연판의 통공을 통해 전극 조립체의 상향 전극 탭(227)이 위쪽으로 인출되도록 한다. 상절연판이 중앙 통공을 가질 경우, 상절연판(213a) 설치 후 하향 전 극 탭의 용접이 실시될 수도 있다. 그리고, 캔 상부에 전극 조립체가 설치된 상단 레벨에 맞추어 캔 측벽을 캔 내측으로 구부려 비드(215)를 만드는 비딩 작업이 이루어진다. 비딩에 의해 전극 조립체는 완성된 각통형 이차 전지의 캔 내에서 외부 충격이 있어도 상하로 쉽게 유동할 수 없어 전기적 접속의 신뢰성을 높여준다. After welding the downward electrode tab, the upper insulating plate 213a is installed on the electrode assembly 20. At this time, the upward electrode tab 227 of the electrode assembly is led out through the through hole of the upper insulating plate. When the upper insulating plate has a central hole, welding of the downward electrode tab may be performed after the upper insulating plate 213a is installed. Then, a beading operation is performed to make the bead 215 by bending the sidewall of the can to the inside of the can according to the upper level at which the electrode assembly is installed on the top of the can. By beading, the electrode assembly cannot easily move up and down even if there is an external impact in the can of the completed square secondary battery, thereby increasing the reliability of the electrical connection.

전극 조립체 위로 전해액 주입이 이루어진다. 전해액 주입은 비딩 전에도 이루어질 수 있다. 비딩이 이루어진 캔 상부에 가스켓(230)이 삽입되고, 전극 조립체에서 상향 인출된 전극 탭이 캡조립체의 하단 벤트(240) 부분과 용접된다. 캡 조립체(280)는 먼저 결합된 형태로 한꺼번에 가스켓 내에 설치되거나, 부품들이 차례로 가스켓 내에 적층될 수 있다. Electrolyte injection is made over the electrode assembly. Electrolyte injection can be done even before the beading. The gasket 230 is inserted into the canned bead, and the electrode tab pulled upward from the electrode assembly is welded to the lower vent 240 portion of the cap assembly. The cap assembly 280 may be first installed in a gasket in a combined form, or parts may be stacked in turn in the gasket.

본 실시예에서는 캡 어셈블리의 PTC(positive thermal coefficient 260) 위에 캡업(270)이 놓인다. 전류차단기(CID:current interruption device 250)가 PTC(260) 아래 설치되고, CID(250) 아래 벤트(240)가 형성되도록 할 수 있다.In this embodiment, the cap up 270 is placed on a positive thermal coefficient 260 of the cap assembly. A current interruption device (CID) 250 may be installed under the PTC 260, and a vent 240 may be formed under the CID 250.

또 다른 실시예에 따라서는 CID, PTC, 벤트 등의 적층 구성을, CID를 없앤 상태로 절연재를 개재하여 PTC와 벤트를 끼워 결합시키고, 벤트의 아래는 중공을 가진 캡 다운에 다시 벤트와 결합시켜 중공으로 돌출부가 튀어나오도록 설치하는 구조로 변경할 수 있다. According to another embodiment, the stacking configuration of CID, PTC, vent, etc. is bonded by inserting PTC and the vent through the insulating material without the CID, and the bottom of the vent is combined with the vent again in a hollow cap down. It can be changed to a structure that is installed so that the protrusion protrudes into the hollow.

도3은 본 발명의 또 다른 실시예를 이루는 이차 전지를 나타내는 사시도이다. 이러한 이차 전지 파우치 베어셀을 형성하기 위해서는 파우치의 대향되는 두 부분(310,320)에 너비(2a)의 1/2 되는 깊이 a의 홈(321)을 각각 형성한다. 두 전극(331,335) 및 세퍼레이터(333)가 적층하여 권취된 4각 기둥형 전극 조립체(330)를 홈에 채우고 대향되는 두 부분의 플랜지 형태의 주변부(310,323))에 열과 압력을 가해 실링을 실시할 수 있다. 3 is a perspective view illustrating a rechargeable battery constituting another embodiment of the present invention. In order to form the secondary battery pouch bare cell, grooves 321 having a depth a that is 1/2 of the width 2a are formed in two opposing portions 310 and 320 of the pouch. The two electrodes 331 and 335 and the separator 333 are stacked to fill the grooved quadrangular columnar electrode assembly 330 in the grooves, and heat and pressure are applied to the two peripheral flange-shaped peripheral portions 310 and 323) to perform sealing. Can be.

최초 실링은 전해액 주입을 위해 일부 주변부가 개방된 상태를 이루도록 할 수 있고, 전해액 주입이 종료되면 그 일부를 실링한다. 실링이 이루어지고 초기 충방전에 의해 가스방에 공기가 차면 가스방과 전극조립체(330)가 수용된 홈(321)을 연결하는 부분을 실링으로 막고, 가스방 부분을 제거한다. 이때 전극 조립체의 전극 탭(338,337)은 파우치의 실링부를 통해 파우치 베어셀 밖으로 인출된 상태이다. 실링부와 겹치는 부분에는 전극 탭에 밀봉 테이프(339)가 설치될 수 있다. 이러한 파우치형 베어셀에서도 개개의 베에셀에는 별도의 보호회로를 설치하지 않은 상태로 PTC 등 열에 의해 전류를 차단하는 안정 장치만을 가진 채 전지 팩 내에서 서로 직병렬로 연결될 수 있다. 직병렬로 연결된 일군의 베어셀은 전지 팩 케이스에서 보호회로와 연결되고, 보호회로는 전지팩 외측에 드러나는 외부 단자를 가질 수 있다.The initial sealing may allow some periphery to be open for electrolyte injection, and seal the portion when the electrolyte injection is complete. When the sealing is made and air is filled in the gas chamber by the initial charging and discharging, the sealing portion is blocked by connecting the gas chamber and the groove 321 in which the electrode assembly 330 is accommodated, and the gas chamber portion is removed. At this time, the electrode tabs 338 and 337 of the electrode assembly are drawn out of the pouch bare cell through the sealing portion of the pouch. The sealing tape 339 may be installed at the electrode tab at a portion overlapping the sealing part. Even in such pouch-type bare cells, the individual Bessels may be connected in parallel to each other in a battery pack with only a stabilizer that blocks current by heat such as PTC without a separate protection circuit. A group of bare cells connected in series and in parallel are connected to a protection circuit in the battery pack case, and the protection circuit may have an external terminal exposed to the outside of the battery pack.

이들 실시에에 사용된 전극 조립체(12,220)의 형태는 정사각 기둥에 가깝고, 중공이 비어 센터핀이 삽입될 수 있다. 양극판(13,223), 음극판(15,225), 세퍼레이터(14,224)가 적층된 상태에서 각형 맨드렐을 이용하여 감아 이들 전극 조립체(12,220)를 형성한다. The shape of the electrode assemblies 12,220 used in these embodiments are close to square pillars, and hollow via center pins can be inserted. The positive electrode plates 13 and 223, the negative electrode plates 15 and 225 and the separators 14 and 224 are wound using a rectangular mandrel to form these electrode assemblies 12 and 220.

각 측면 모서리는 권취 회수가 늘어남에 따라 자연스럽게 곡률을 가진다. 도4A는 도1이나 도3의 실시예와 같이 음극 탭(18) 및 양극 탭(16)이 전극 조립체(12)로부터 모두 위쪽으로 인출되고 있으며, 도2의 각통형 전지에서와 같이 도4B의 전극 조립체는 음극 탭(227) 및 양극 탭(226)이 전극 조립체(220)로부터 각각 아래쪽과 위쪽으로 인출되고 있다. Each side edge naturally has a curvature as the number of turns increases. 4A shows that both the negative electrode tab 18 and the positive electrode tab 16 are pulled upward from the electrode assembly 12 as in the embodiment of FIG. 1 or FIG. 3, and as in the angular cylindrical battery of FIG. The electrode assembly has the negative electrode tab 227 and the positive electrode tab 226 drawn out from the electrode assembly 220 upward and downward, respectively.

본 발명에 따르면 고용량 이동 전원을 이루는 전지팩에서 전지 팩 수납 공간이 혹은 전지 팩 자체가 육면체 박스형 공간을 형성할 때 잔여 공간 없이 전지로 공간을 채울 수 있으므로 공간 활용도를 높일 수 있다. According to the present invention, since the battery pack accommodating space or the battery pack itself forms a hexahedral box-shaped space in a battery pack constituting a high capacity mobile power source, the space can be filled with the battery without remaining space, thereby increasing space utilization.

또한, 본 발명에 따르면, 장착시 두께와 폭이 같아 전지를 전지팩에 설치함에 두께와 폭을 맞추기 위해 정렬시키는 노력이 필요치 않아 박스형 공간에 장착될 때 장착 편의성을 높일 수 있다. In addition, according to the present invention, since the thickness and width at the time of mounting is not necessary to align the battery in order to match the thickness and width in installing the battery pack, it is possible to increase the ease of installation when mounted in the box-shaped space.

Claims

제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와; An electrode assembly having a first electrode plate, a second electrode plate, a separator interposed between the first electrode plate and the second electrode plate;

상기 전극 조립체를 수용하기 위한 공간을 구비하는 케이스를 구비하며,A case having a space for accommodating the electrode assembly,

상기 케이스는 두께와 폭이 동일한 수준인 것을 특징으로 하는 이차 전지. The case is a secondary battery, characterized in that the same level and thickness.

제 1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 케이스는 위쪽에 개구부를 가진 4각 캔에 상기 개구부를 덮는 4각 판형 캡 플레이트를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The case is a secondary battery characterized in that it comprises a quadrilateral plate-shaped cap plate covering the opening in a quadrangular can having an opening at the top.

제 1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 케이스는 파우치형이며, 상부와 하부의 두 부분으로 나뉘고, 상기 상부와 상기 하부는 대칭 형성되어 각각 상기 전극 조립체의 두께의 절반을 수용하는 홈을 구비하며, 상기 상부와 상기 하부는 적어두 주변부 3개의 변에서 열압착 방식으로 실링되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. The case is pouch-shaped, divided into two parts, an upper part and a lower part, and the upper part and the lower part are provided with symmetrical grooves for receiving half of the thickness of the electrode assembly, respectively, wherein the upper part and the lower part are at least peripheral parts. A secondary battery, characterized in that the sealing in three sides by thermocompression bonding.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 케이스는 위쪽에 개구부를 가진 4각 캔형에 상기 개구부를 막는 전극 조립체, 상기 개구부와 상기 전극 조립체 사이에서 개재된 절연 가스켓을 구비하여 이루어지며, The case has a quadrangular can shape having an opening at an upper portion thereof and includes an electrode assembly blocking the opening, and an insulating gasket interposed between the opening and the electrode assembly.

상기 전극 조립체는 주변 윤곽선이 위에서 볼 때 4각형을 이루도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The electrode assembly is a secondary battery, characterized in that the peripheral contour is made to form a square when viewed from above.

제 1항, 제 3 항, 제 4 항 가운데 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, and 4,

상기 전극 조립체에서 인출되는 두 전극 탭은 각각 상하 서로 반대방향으로 인출되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The two electrode tabs withdrawn from the electrode assembly are respectively drawn up and down in the opposite direction to each other.

제 1 항 내지 제 4항 가운데 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4,

상기 케이스의 두께 및 폭은 서로 5%의 길이 범위 이내로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. The thickness and width of the case is a secondary battery, characterized in that formed within the length range of 5% of each other.

상기 전극 조립체는 젤리롤 형으로 권취되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지. The electrode assembly is a secondary battery, characterized in that the winding is made of a jelly roll type.

제 7항에 있어서, The method of claim 7, wherein

상기 전극 조립체의 중심에는 4각형 기둥이나 각통이 설치되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The secondary battery, characterized in that the center of the electrode assembly is provided with a quadrangular pillar or a cylinder.