KR20150032971A - Battery Cell Having Jelly-Roll Type Electrode Assembly of Steps-Formed Structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단차가 형성된 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 전지셀에 관한 것이다. The present invention relates to a battery cell including a jelly-roll type electrode assembly having a stepped portion.
IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 ‘유비쿼터스 사회’로 발전되고 있다. As information technology (IT) technology has developed remarkably, various portable information and communication devices have been spreading, so that the 21st century is being developed into a "ubiquitous society" capable of providing high quality information services regardless of time and place.
이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 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 사용되고 있다. In the development base for such a ubiquitous society, a secondary battery occupies an important position. Specifically, the rechargeable secondary cell is widely used as an energy source for wireless mobile devices, and is proposed as a solution for air pollution in existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels Electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.
상기와 같이, 이차전지가 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 이차전지는, 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 소형 경박화가 강력히 요구되고 있다. As described above, as the devices to which the secondary battery is applied are diversified, the lithium secondary battery has been diversified to provide an appropriate output and capacity for the applied device. In addition, miniaturization is strongly demanded.
이러한 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.Such a secondary battery is classified into a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or rectangular metal can according to the shape of the battery case, and a pouch type battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch-shaped case of an aluminum laminate sheet do.
또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. In addition, the electrode assembly incorporated in the battery case is a chargeable / dischargeable power generation device formed of a lamination structure of a positive electrode / separator / negative electrode. The electrode assembly is a jelly-roll type electrode assembly in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material, And a stacked type in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked in a state interposed in the separator.
그 중 각형 전지의 일반적인 구조가 도 1에 개시되어 있다.The general structure of a prismatic battery among these is shown in Fig.
도 1을 참조하면, 각형 전지(50)는 젤리-롤형 전극조립체(10)가 각형 금속 케이스(20)에 내장되어 있고 케이스(20)의 개방 상단에 돌출형 전극단자(예를 들어, 음극단자: 32)가 형성되어 있는 탑 캡(30)이 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다. 1, the prismatic battery 50 includes a jelly-roll
전극조립체(10)의 음극은 음극 탭(12)을 통해 탑 캡(30) 상의 음극단자(32)의 하단에 전기적으로 연결되며, 그러한 음극단자(32)는 절연부재(34)에 의해 탑 캡(30)으로부터 절연되어 있다. 반면에, 전극조립체(10)의 또 다른 전극(예를 들어, 양극)은 그것의 양극 탭(14)이 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 도전성 소재로 되어 있는 탑 캡(30)에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다. The negative electrode of the
또한, 전극 탭들(12, 14)을 제외하고 전극조립체(10)와 탑 캡(30)의 전기적 절연 상태를 보장하기 위하여, 각형 케이스(20)와 전극조립체(10) 사이에 시트형 절연부재(40)를 삽입한 뒤, 탑 캡(30)을 덮고, 탑 캡(30)과 케이스(20)의 접촉면을 따라서 용접으로 이들을 결합한다. 그런 다음, 전해액 주입구(43)를 통해 전해액을 주입한 후 용접하여 밀봉하고, 에폭시 등으로 용접 부위를 도포함으로써 전지가 제조된다.In order to ensure the electrical insulation between the
그러나, 최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있는 실정이다. 구체적으로, 디바이스의 소형화 및 박형화에 따라서, 전지의 수납 공간이 충분한 여유를 갖지 못한 상태에서도 효율적인 구조로 장착될 수 있는 전지셀이 필요하다. However, in recent years, a new type of battery cell is required due to a slim type or various design trends. Specifically, in accordance with the miniaturization and thinning of the device, there is a need for a battery cell that can be mounted with an efficient structure even when the storage space of the battery does not have a sufficient margin.
또한, 종래의 디바이스는 대략 직육면체 형상으로 제조되었으나, 최근에는 다양한 형태의 외형을 가지는 구조의 디바이스가 개발되는 바, 일반적으로 직육면체 또는 원통형으로 이루어진 전지셀의 경우, 상기와 같은 디바이스의 내부에 효율적으로 장착되기 어려운 경우가 발생하는 문제점이 있었다. In addition, although a conventional device is manufactured in a substantially rectangular parallelepiped shape, recently, a device having various external shapes has been developed. In the case of a battery cell having a rectangular parallelepiped or a cylindrical shape in general, There is a problem that it is difficult to be mounted.
예를 들어, 스마트 폰의 경우에는, 파지감의 향상을 위하여, 측면을 곡선 처리할 수 있다. 이렇게 곡선 처리된 부분을 가지도록 디자인된 디바이스의 경우, 직육면체 형상의 전지셀 또는 전지팩은 디바이스 내부의 공간 활용도에 한계가 있다는 문제가 있다. For example, in the case of a smart phone, the side can be curved in order to improve the grip feeling. In the case of a device designed to have such a curved portion, there is a problem that the battery cell or the battery pack having a rectangular parallelepiped shape has a limited space utilization inside the device.
즉, 곡선 처리된 부분에는 전지셀이 장착될 수 없는 사공간(dead space)이 형성되고, 이러한 사공간은 디바이스 부피 당 용량을 저하시키는 문제점을 발생시킨다. That is, a dead space is formed in the curved portion where the battery cell can not be mounted, and such a dead space causes a problem of lowering the capacity per device volume.
따라서, 다양한 구조의 디바이스에서도 사공간을 줄이고 용량을 극대화시켜서 장착 효율을 높일 수 있는 구조의 전지셀에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a battery cell having a structure capable of increasing the installation efficiency by reducing the dead space and maximizing the capacity in devices having various structures.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀을 디바이스의 다양한 공간에 장착될 수 있도록 하는 구조로 설계하여, 디바이스의 내부 공간의 활용도를 극대화시키고, 일반적으로 장방형의 구조를 가지는 디바이스의 외형 구조에서 벗어나 여러가지 외형을 가지는 디바이스에서도 효율적으로 장착이 가능한 전지셀을 제공하는 것이다.More specifically, it is an object of the present invention to design a battery cell to be mounted in various spaces of a device to maximize the utilization of the internal space of the device, and to deviate from the external structure of a device having a generally rectangular structure, And to provide a battery cell that can be efficiently mounted even in a device having an external shape.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은, 단차가 형성된 전극조립체를 포함하는 전지셀로서, According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell including a stepped electrode assembly,
양극 시트, 음극 시트, 상기 음극 시트와 양극 시트의 사이에 개재되는 제 1 분리 시트, 및 상기 음극 시트 또는 양극 시트를 사이에 두고 상기 제 1 분리시트와 대면하는 제 2 분리 시트로 이루어진 조립 전극 시트를 포함하고, 상기 조립 전극 시트의 일단과 타단을 각각 제 1 권심 및 제 2 권심을 이용하여 권취한 구조의 각각 크기가 서로 다른 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤을 포함하며, 상기 제 2 전극 롤은 평면을 기준으로 제 1 전극 롤의 측면 방향으로 배열되어 있는 전극조립체; 및An assembly electrode sheet comprising a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, a first separating sheet interposed between the negative electrode sheet and the positive electrode sheet, and a second separating sheet facing the first separating sheet sandwiching the negative electrode sheet or the positive electrode sheet therebetween. And a first electrode roll and a second electrode roll, each of which has a structure in which one end and the other end of the assembled electrode sheet are wound using a first winding core and a second winding core, respectively, The roll being arranged in a lateral direction of the first electrode roll with respect to a plane; And
상기 전극조립체의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 전지셀 케이스;A battery cell case having a shape corresponding to an outer surface of the electrode assembly;
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. As shown in FIG.
이러한 구조에 의하여 제 1 전극 롤에 제 2 전극 롤이 측면 방향으로 배열되었을 때, 전극 롤들의 크기가 다른 경우 수직 단면상으로 전극조립체에 계단 형상의 단차가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극 롤과 제 2 전극 롤의 크기 및 이들의 배열 위치 등은 필요에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 이에 따라 단차의 형상 및 위치도 다양한 구조로 형성될 수 있다.According to this structure, when the second electrode roll is arranged in the lateral direction on the first electrode roll, stepped steps can be formed on the electrode assembly on the vertical cross section when the size of the electrode rolls is different. The sizes of the first electrode rolls and the second electrode rolls and their arrangement positions may be formed in various structures as needed, and thus the shape and position of the stepped portions may be formed in various structures.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 상기와 같은 특정한 구조에 기반하여 다양한 용량 및 크기를 가진 전지셀로 제작될 수 있고, 이러한 전지셀을 장착하는 디바이스의 제조에 있어서, 전지셀이 디바이스의 다양한 공간에 효율적으로 장착될 수 있으므로, 디바이스 내부 공간 활용도를 극대화 시킬 수 있다. Therefore, the battery cell according to the present invention can be manufactured as a battery cell having various capacities and sizes based on the specific structure as described above. In the manufacture of the device for mounting the battery cell, It is possible to maximize the utilization of the space inside the device.
상기 제 1 전극 롤과 제 2 전극 롤의 상대적인 크기는 하기와 같이 다양하게 형성될 수 있다.The relative sizes of the first electrode roll and the second electrode roll may be varied as follows.
첫번째 예에서, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 높이는 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 높이보다 작은 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 높이는 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 높이보다 5 내지 100 퍼센트 더 큰 크기로 형성될 수 있다.In the first example, the height on the vertical section of the first electrode roll with respect to the plane may be smaller than the height on the vertical section of the second electrode roll. For example, the height of the first electrode roll on the vertical section may be 5 to 100 percent larger than the height of the second electrode roll on the vertical section.
두번째 예에서, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 폭은 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 폭 보다 작은 것을 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 폭은 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 폭의 30 내지 95 퍼센트의 크기로 형성될 수 있다.In the second example, the width on the vertical section of the first electrode roll may be smaller than the width on the vertical section of the second electrode roll with respect to the plane. For example, the width on the vertical section of the first electrode roll may be about 30 to 95 percent of the width on the vertical section of the second electrode roll.
세번째 예에서, 상기 제 1 권심 및 제 2 권심은 크기가 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤의 권취 중심 부위는 동일한 길이 및 폭을 가질 수 있으며, 이 때, 상기 제 1 전극 롤이 제 2 전극 롤보다 수직 단면상의 폭이 작은 구조를 형성하기 위해서 제 2 전극 롤이 제 1 전극 롤보다 상대적으로 더 많은 회수로 조립 전극 시트가 권취되어 있는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전극 롤의 권취 회수는 제 1 전극 롤의 권취 회수를 기준으로 10 내지 100 퍼센트로 더 권취된 구조를 이룰 수 있다. In a third example, the first core and the second core may be of the same size. Therefore, the winding center portions of the first electrode roll and the second electrode roll may have the same length and width. In this case, in order to form a structure in which the width of the first electrode roll is smaller than that of the second electrode roll The second electrode roll can be formed with a structure in which the assembled electrode sheet is wound at a relatively larger number of times than the first electrode roll. For example, the number of times of winding of the second electrode roll may be further increased to 10 to 100 percent based on the number of times of winding of the first electrode roll.
네번째 예에서, 평면을 기준으로 상기 제 1 권심의 수직 단면상의 폭은 제 2 권심의 수직 단면상의 폭보다 크기가 작은 구조를 이룰 수 있다. 즉, 제 2 전극 롤을 권취하는 제 2 권심보다 제 1 전극 롤을 권취하는 제 1 권심의 폭을 작게 하여, 각각의 전극 롤의 권취 시 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 폭을 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 폭보다 작은 구조로 형성시킬 수 있다. 이 때, 상기 제 2 권심의 수직 단면상의 폭은 제 1 권심의 수직 단면상의 폭보다 10 내지 150 퍼센트로 더 큰 크기로 형성될 수 있다.In the fourth example, the width on the vertical section of the first winding core with respect to the plane may be smaller than the width on the vertical section of the second winding core. That is, the width of the first winding core for winding the first electrode roll is smaller than the width of the second winding core for winding the second electrode roll, and the width on the vertical cross section of the first electrode roll at the time of winding each electrode roll, The width of the vertical cross-section is smaller than that of the vertical cross-section. At this time, the width on the vertical section of the second winding core may be formed to be 10 to 150% greater than the width on the vertical section of the first winding core.
상기 전극 조립체를 구성하는 조립 전극 시트에는 양극 탭 및 음극 탭이 연결되며, 이러한 양극 탭 및 음극 탭은 제 1 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트에 연결되어 있는 구조일 수 있다. The positive electrode tab and the negative electrode tab are connected to the assembled electrode sheet constituting the electrode assembly, and the positive electrode tab and the negative electrode tab may be connected to the assembled electrode sheet constituting the first electrode roll.
그러나 이에 한정되지 않고, 양극 탭 및 음극 탭 중 하나는 제 1 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트에 연결될 수 있고, 다른 하나는 제 2 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트에 연결될 수 도 있으며, 양극 탭 및 음극 탭이 제 2 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트에 연결되는 구조도 가능하다.However, the present invention is not limited to this, and one of the positive electrode tab and the negative electrode tab may be connected to the assembled electrode sheet constituting the first electrode roll and the other may be connected to the assembled electrode sheet constituting the second electrode roll, And the negative electrode tab are connected to the assembled electrode sheet constituting the second electrode roll.
상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 각각 수직 단면상으로 원형 또는 타원형으로 권취될 수 있다. 상기와 같이 타원형으로 권취되는 전극 롤은 조립 전극 시트를 수직 단면 상으로 원형으로 권취한 후 압박하는 과정을 통해 제조될 수도 있다.The first electrode roll and the second electrode roll may be respectively wound in a circular or elliptical shape in a vertical section. The electrode rolls wound in the elliptical shape as described above may be manufactured by winding the assembled electrode sheet in a circular shape in a vertical section and then pressing it.
이러한 구조에 관한 첫번째 예에서, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 각각 수직 단면상으로 타원형이고, 상기 제 1 전극 롤의 단축 길이는 제 2 전극 롤의 단축 길이 보다 작은 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 전극 롤의 단축 길이는 제 2 전극 롤의 단축 길이의 20% 내지 95%의 범위, 바람직하게는 30 내지 90%의 범위일 수 있다.In the first example of this structure, the first electrode roll and the second electrode roll are oval in vertical cross section, and the short axis length of the first electrode roll is smaller than the short axis length of the second electrode roll . In this case, the minor axis length of the first electrode roll may be in the range of 20% to 95%, preferably 30 to 90% of the minor axis length of the second electrode roll.
두번째 예에서, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 각각 수직 단면상으로 원형이고, 상기 제 1 전극 롤의 반경은 제 2 전극 롤의 반경보다 작은 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 전극 롤의 반경은 제 2 전극 롤의 반경의 20% 내지 95%의 범위, 바람직하게는 30 내지 90%의 범위일 수 있다.In the second example, the first electrode roll and the second electrode roll may have a circular shape in a vertical section, respectively, and the radius of the first electrode roll may be smaller than the radius of the second electrode roll. At this time, the radius of the first electrode roll may be in the range of 20% to 95%, preferably in the range of 30% to 90% of the radius of the second electrode roll.
세번째 예에서, 수직 단면 상으로, 상기 제 1 전극 롤은 타원형이고 제 2 전극 롤은 원형이며, 상기 제 1 전극 롤의 직경은 제 2 전극 롤의 단축 길이보다 작은 구조로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 전극 롤의 직경은 제 2 전극 롤의 단축 길이의 20% 내지 95%의 범위, 바람직하게는 30 내지 90%의 범위일 수 있다.In the third example, the first electrode roll is elliptical, the second electrode roll is circular, and the diameter of the first electrode roll is smaller than the minor axis length of the second electrode roll. In this case, the diameter of the first electrode roll may be in the range of 20% to 95%, preferably 30 to 90% of the minor axis length of the second electrode roll.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 전극 롤의 하단과 제 2 전극 롤의 하단은 평면상으로 일직선 상에 위치하는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 전극조립체를 전지셀 케이스에 수납하였을 때, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤의 높이 차이에 따라서, 상기 전지셀 케이스의 상부에만 계단 구조가 형성되는 구조일 수 있다. In one specific example, the lower end of the first electrode roll and the lower end of the second electrode roll may be arranged in a straight line on a plane. When the electrode assembly having such a structure is housed in the battery cell case, the step structure may be formed only on the upper portion of the battery cell case according to the height difference between the first electrode roll and the second electrode roll.
한편, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 조립 전극 시트가 각각 시계방향 또는 반시계 방향으로 권취됨으로써 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 상기 조립 전극 시트가 서로 같은 방향으로 권취되어 형성될 수 있지만, 서로 다른 방향으로도 권취되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 모두 조립 전극 시트가 시계 방향으로 권취되거나, 또는 이들이 모두 반시계 방향으로 권취될 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤 중 하나의 전극 롤은 시계 방향으로 권취되어 있는 구조이고, 다른 전극 롤은 반시계 방향으로 권취되어 있는 구조일 수 도 있다. Meanwhile, the first electrode roll and the second electrode roll may be formed by winding the assembled electrode sheet in a clockwise or counterclockwise direction, respectively. That is, the first electrode roll and the second electrode roll may be formed by winding the assembled electrode sheets in the same direction, but may also be wound in different directions. Concretely, both the first electrode roll and the second electrode roll can be wound in a clockwise direction or both in a counterclockwise direction. In addition, one of the electrode rolls of the first electrode roll and the second electrode roll is wound clockwise, and the other electrode roll may be wound in a counterclockwise direction.
상기 전지셀 케이스는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지 케이스일 수 있고, 또는, 각형 전지에 사용되는 금속 캔일 수 있다. The battery cell case may be a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, or may be a metal can used for a prismatic battery.
상기 라미네이트 시트의 전지 케이스와 금속 캔에는, 본 발명에 따른 계단 구조의 전극조립체가 내장되는 수납부가 형성되어 있을 수 있으며, 상기 수납부는 본 발명에 따른 계단 구조의 전극조립체의 형상에 대응하는 폭과 높이가 있는 계단 구조의 형상을 가질 수 있다.The battery case and the metal can of the laminate sheet may be formed with a housing portion in which the electrode assembly having the stepped structure according to the present invention is embedded. The housing portion may have a width corresponding to the shape of the electrode assembly of the step structure according to the present invention It may have a shape of a stepped structure having a height.
상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The battery cell may be a lithium ion battery cell or a lithium ion polymer battery cell, but is not limited thereto.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다. The present invention also provides a device comprising the battery cell as a power source, wherein the device is used in a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle) A hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당 업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은 단차 구조를 형성시킴으로써, 전지셀의 장착 공간 확보를 용이하게 하고, 디바이스 내부의 사공간을 활용하여 공간 활용도를 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 디바이스에 고용량의 전지셀 사용이 가능하며, 디바이스를 더욱 소형화 시키는 효과를 제공한다. As described above, since the battery cell according to the present invention has the stepped structure, it is possible to easily secure the mounting space of the battery cell, maximize the space utilization by utilizing the dead space inside the device, It is possible to use a high-capacity battery cell, and it is possible to further miniaturize the device.
도 1은 종래의 대표적인 각형 전지의 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도이다;
도 3은 조립 전극 시트의 권취 과정에 관한 모식도이다;
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도들이다;
도 6 내지 도 9는 도 2의 전지셀에 포함되는 전극조립체의 전극 탭 연결 구조의 다양한 예에 관한 사시도들이다.1 is an exploded perspective view of a typical conventional prismatic battery;
2 is a vertical cross-sectional view of a battery cell according to one embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a schematic view showing a winding process of the assembled electrode sheet; FIG.
4 and 5 are vertical sectional views of a battery cell according to another embodiment of the present invention;
FIGS. 6 to 9 are perspective views illustrating various examples of the electrode tap connection structure of the electrode assembly included in the battery cell of FIG.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 일반적으로 전지셀에 포함되는 전극 단자, 보호회로 등은 생략하였다. In this specification, for convenience of explanation, the electrode terminals and the protection circuit included in the battery cell are omitted.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 구성하는 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 조립 전극 시트의 권취 과정에 관한 모식도가 도시되어 있다. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of an electrode assembly constituting a battery cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a winding process of an assembled electrode sheet.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전지셀(100)은 제 1 전극 롤(110), 제 2 전극 롤(120)을 포함하는 전극조립체, 및 전지셀 케이스(130)를 포함하는 구조로 구성되어 있으며, 전극조립체의 제 1 전극 롤(110)의 측면 방향으로 제 2 전극 롤(120)이 배열되어 있다. 제 1 전극 롤(110) 및 제 2 전극 롤(120)은 양극 시트, 제 1 분리 시트, 음극 시트, 및 제 2 분리 시트가 적층된 조립 전극 시트(150)의 일단과 타단을 각각 권취하여 제조된 구조로 이루어져 있고, 제 1 전극 롤(110) 높이(H1)은 제 2 전극 롤(120)의 높이(H2)보다 작은 구조로 형성되어 있다. 따라서 제 1 전극 롤(110)과 제 2 전극 롤(120)의 높이 차이에 의해 단차 구조가 형성된다. 2 and 3, the
또한, 제 1 전극 롤(110)은 제 2 전극 롤(120)에 비해 더 적은 회수로 조립 전극 시트(150)가 권취되어 있는 구조를 이루고 있으며, 제 1 전극 롤(110)의 폭(W1)는 제 2 전극 롤(120)의 폭(W2)보다 작은 구조로 형성되어 있다.The
제 1 전극 롤(110) 및 제 2 전극 롤(120)은, 수직 단면상으로 대략 타원형으로 권취된 구조로 이루어져 있으며, 제 1 전극 롤(110) 및 제 2 전극 롤(120)은 조립 전극 시트(150)의 일단 및 타단의 제 1 권심(115) 및 제 2 권심(125)을 각각 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시켜 조립 전극 시트를 권취한 구조로 형성되어 있다. The
도 4 및 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도들이 도시되어 있다.4 and 5 are vertical cross-sectional views of a battery cell according to another embodiment of the present invention.
먼저, 도 4를 참조하면, 전지셀(200)은 제 1 전극 롤(210) 및 제 2 전극 롤(220)은 각각 수직 단면상으로 원형으로 이루어져 있고, 제 1 전극 롤(210)의 반경(r1)은 제 2 전극 롤(220)의 반경(r2)보다 큰 구조로 형성되어 계단형의 단차 구조를 형성하고 있다. Referring to FIG. 4, the
또한, 도 5를 참조하면, 전지셀(300)은 수직 단면상으로 제 1 전극 롤(310)은 원형 구조로 이루어져 있고, 제 2 전극 롤(320)은 타원형 구조로 이루어져 있으며, 제 1 전극 롤(310)의 직경(R)은 제 2 전극 롤(320)의 단축 길이(L)보다 큰 구조로 형성되어 계단형의 단차 구조를 형성하고 있다.5, the
즉, 도 2, 도 4, 및 도 5와 같이 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤의 형태에 따라서 단차를 형성하는 구조는 여러가지 경우가 가능하며, 이들 도면의 구조만으로 한정되지 않고 다양한 구조로서 응용이 가능하다.That is, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the structure for forming the stepped portions according to the shapes of the first electrode roll and the second electrode roll can be variously applied. This is possible.
도 6 내지 도 9에는 도 2의 전지셀에 포함되는 전극조립체의 전극 탭 연결 구조의 다양한 예에 관한 사시도들이 도시되어 있다. 6 to 9 are perspective views illustrating various examples of electrode tab connection structures of the electrode assembly included in the battery cell of FIG.
이들 도면을 참조하면, 도 6에는 제 1 전극 롤(162) 및 제 2 전극 롤(166) 중 제 2 전극 롤(166)에만 양극 탭(167) 및 음극 탭(168)이 연결되어 있는 전극조립체(160)가 나타나 있고, 도 7에는 제 1 전극 롤(172) 및 제 2 전극 롤(176) 중 제 1 전극 롤(172)에만 양극 탭(173) 및 음극 탭(174)이 연결되어 있는 구조의 전극조립체가 나타나 있다. 6, the
또한, 도 8에는 제 1 전극 롤(182) 및 제 2 전극 롤(186)에 각각 전극 탭이 하나씩 연결되어 있는 구조로서, 제 1 전극 롤(182)에는 양극 탭(183)이 연결되어 있고 제 2 전극 롤(186)에는 음극 탭(188)이 연결되어 있는 전극조립체(180)가 나타나 있으며, 도 9에는 제 1 전극 롤(192) 및 제 2 전극 롤(196) 모두 양극 탭(193, 197) 및 음극 탭(194, 198)이 연결되어 있는 구조의 전극조립체(190)가 나타나 있다.8 shows a structure in which electrode tabs are connected to the
즉, 필요에 따라 전극 탭이 제 1 전극 롤 및/또는 제 2 전극 롤에 자유롭게 연결될 수 있으며, 도면에는 전극조립체의 일측에 전극 단자들이 돌출되도록 연결되어 있는 구조들이 도시되어 있으나, 전극 탭의 일부가 그 반대측에 돌출되도록 연결되는 구조로도 형성할 수 있음은 물론이다.
That is, if necessary, the electrode tabs may be freely connected to the first electrode roll and / or the second electrode roll, and the electrode terminals are protruded from one side of the electrode assembly, May be formed so as to protrude from the opposite side.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (20)
상기 전극조립체의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 전지셀 케이스;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.An assembly electrode sheet comprising a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, a first separating sheet interposed between the negative electrode sheet and the positive electrode sheet, and a second separating sheet facing the first separating sheet sandwiching the negative electrode sheet or the positive electrode sheet therebetween. And a first electrode roll and a second electrode roll, each of which has a structure in which one end and the other end of the assembled electrode sheet are wound using a first winding core and a second winding core, respectively, The roll being arranged in a lateral direction of the first electrode roll with respect to a plane; And
A battery cell case having a shape corresponding to an outer surface of the electrode assembly;
The battery cell comprising:
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