KR20160049713A - Secondary battery and manufacturing process for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 젤리롤 타입 원형 2차 전지의 냉각성능을 극대화하기 위한 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery and a method of manufacturing the secondary battery, and more particularly, to a secondary battery for maximizing cooling performance of a jelly roll type circular secondary battery and a method for manufacturing the secondary battery.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.Cells and batteries that generate electrical energy through the physical reaction or chemical reaction of a material and supply power to the outside can not acquire the AC power supplied to the building depending on the living environment surrounded by various electric and electronic devices Or when DC power is needed.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.Among such cells, a primary cell and a secondary cell, which are chemical cells using a chemical reaction, are generally used. A primary cell is a consumable cell which is collectively referred to as a dry cell. Also, a secondary battery is a rechargeable battery in which a redox process between a current and a substance is repeatedly manufactured using a material capable of repeatedly repeating. When a reduction reaction is performed on a material by current, the power source is charged, When the power is discharged, the power is discharged. Such charging-discharging is repeatedly performed to generate electricity.
한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다. In a lithium ion battery of a secondary battery, an active material is coated on a positive electrode conductive foil and a negative electrode conductive foil to have a predetermined thickness, and a separation membrane is interposed between the positive and negative electrode foils, thereby forming a jelly roll or a cylindrical shape. The electrode assembly produced by winding is housed in a cylindrical or square can, a pouch, or the like, and sealed.
대한민국공개특허공보 제10-2007-0097152호에는 종래의 젤리롤형 전극 조립체 및 이를 가지는 이차 전지가 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0097152 discloses a conventional jelly-roll type electrode assembly and a secondary battery having the same.
현재 고용량의 원형전지가 자동차 및 전기 자전거(E-bike) 등 다양한 부문에서 사용되고 있다.Current high-capacity circular cells are used in various fields such as automobiles and electric bicycles (E-bike).
그런데 이러한 고용량의 원형전지는 고율(high rate) 방전 또는 충전 과정 및 그 외 다양한 환경적 문제로 원형전지의 발화 가능성이 발생하고 이에 따른 주변의 원형전지(pack)의 발화 가능성이 있다는 문제점이 있다.However, such a high-capacity circular cell has a problem in that a circular battery may be ignited due to a high rate discharge or charging process and various other environmental problems, and thus there is a possibility that a circular battery in the vicinity is ignited.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 젤리롤에서 발생하는 열을 접촉하고 있는 캔부재로 빠르게 전달하여 냉각 성능을 극대화할 수 있는 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a secondary battery capable of rapidly transferring heat generated from a jellyroll to a contacted can member to maximize cooling performance, And a method of manufacturing the battery.
본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지는 젤리롤 전극 조립체, 내부에 상기 젤리롤 전극 조립체를 수용하는 캔부재 및 상기 캔부재에 도포되어 상기 젤리롤 전극조립체에서 발생하는 열을 상기 캔부재로 전달하는 열전도층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a jelly roll electrode assembly, a can member accommodating the jelly roll electrode assembly therein and heat generated from the jelly roll electrode assembly applied to the can member, And a heat conduction layer for transmitting heat.
상기 열전도층은 상기 캔부재의 내면 또는 외면 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.The thermally conductive layer may be formed on at least one of an inner surface and an outer surface of the can member.
상기 열전도층은 상기 캔부재의 내면 및 외면에 형성될 수 있다.The thermally conductive layer may be formed on the inner and outer surfaces of the can member.
상기 열전도층은 슈퍼 루브(super lube)일 수 있다.
The thermally conductive layer may be a super lube.
본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 방법은 2차 전지의 외관을 형성하는 캔부재를 제작하는 단계, 상기 캔부재에 열전도층이 형성되도록 열전도물질을 스프레이 방식으로 도포하는 단계 및 젤리롤 전극조립체를 제작하여 상기 캔부재 내에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes the steps of fabricating a can member that forms an outer appearance of a secondary battery, applying a thermal conductive material in a spray manner to form a thermal conductive layer on the can member, And inserting the roll electrode assembly into the can member.
상기 도포하는 단계는 측면에 통공이 천공된 스프레이 튜브를 상기 캔부재의 내부에 삽입하여 상기 캔부재의 내면에 상기 열전도층을 도포할 수 있다.In the applying step, a spray tube having a through hole formed in its side surface may be inserted into the can member to apply the heat conductive layer to the inner surface of the can member.
상기 도포하는 단계는 스프레이 튜브를 사용하여 상기 캔부재의 외면에 상기 열전도물질을 도포할 수 있다.The applying step may apply the thermally conductive material to an outer surface of the can member using a spray tube.
본 발명에 따르면, 열전도층을 캔부재에 적용하여 젤리롤에서 발생하는 열을 접촉하고 있는 캔부재로 빠르게 전달함에 따라 냉각 성능을 극대화하는 효과가 있다.According to the present invention, the heat conduction layer is applied to the can member and the heat generated in the jelly roll is rapidly transferred to the contacting can member, thereby maximizing the cooling performance.
본 발명에 따르면, 열전도층으로 슈퍼 루브(super lube)를 사용하면 인체에 무해하여 안전성이 높다는 장점이 있다.According to the present invention, when a super lube is used as the heat conduction layer, it is harmless to the human body and has high safety.
또한, 전기 전도성이 없어 시스템에 손상을 주지 않는 장점이 있다.In addition, there is an advantage of not damaging the system because there is no electric conductivity.
또한, 장기간 사용가능하며, 산화되지 않고 휘발성이 없는 장점이 있다.Further, it has an advantage that it can be used for a long time and is not oxidized and not volatile.
또한, 연성이 응고되거나 묽어지지 않고 기계적인 힘에 변형이 없다는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that the ductility does not solidify or dilute, and there is no deformation in the mechanical force.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 캔부재의 내부에 열전도층(20)을 형성하는 과정을 도시한 사용상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재 내부에 형성된 열전도층이 보이도록 캔부재를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1의 캔부재의 외부에 열전도층(20)을 형성하는 과정을 도시한 사용상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재 외부에 형성된 열전도층이 보이도록 캔부재를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.1 is a perspective view illustrating a can member of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a state diagram showing a process of forming a thermally
3 is a plan view showing a can member such that a heat conductive layer formed inside a can member of the secondary battery according to an embodiment of the present invention is seen.
4 is a state diagram showing a process of forming a thermally
5 is a plan view showing a can member such that a heat conductive layer formed outside the can member of the secondary battery according to an embodiment of the present invention can be seen.
6 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 캔부재의 내부에 열전도층을 형성하는 과정을 도시한 사용상태도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재 내부에 형성된 열전도층이 보이도록 캔부재를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 1의 캔부재의 외부에 열전도층을 형성하는 과정을 도시한 사용상태도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 캔부재 외부에 형성된 열전도층이 보이도록 캔부재를 도시한 평면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a can member of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a state view showing a process of forming a heat conductive layer in the can member of FIG. 1, FIG. 4 is a plan view showing a process of forming a thermally conductive layer on the outside of the can member of FIG. 1; FIG. FIG. 5 is a plan view showing a can member such that a heat conductive layer formed outside the can member of the secondary battery according to an embodiment of the present invention can be seen. FIG.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지는 젤리롤 전극 조립체(미도시), 내부에 상기 젤리롤 전극 조립체를 수용하는 캔부재(10) 및 상기 캔부재(10)에 도포되어 상기 젤리롤 전극조립체에서 발생하는 열을 상기 캔부재(10)로 전달하는 열전도층(20)을 포함하는 것을 특징으로 한다.1 to 5, a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a jelly roll electrode assembly (not shown), a can member 10 housing the jelly roll electrode assembly therein, And a thermally conductive layer (20) applied to the member (10) and transferring heat generated from the jellyroll electrode assembly to the can member (10).
도 1을 참조하여 상기 캔부재(10)는 통체로 형성되어 상기 젤리롤 전극 조립체를 내부에 수용한다.Referring to FIG. 1, the
도 2 내지 도 5를 참조하여 상기 열전도층(20)은 상기 캔부재(10)의 내면 또는 외면 중 적어도 하나에 형성될 수 있는데, 상기 열전도층(20)이 상기 캔부재(10)의 내면 또는 외면 중 하나에만 적용될 경우 상기 캔부재(10)의 부피 증가를 최소화할 수 있고, 상기 열전도층(20)이 상기 캔부재(10)의 내면 및 외면에 모두 형성될 경우에는 냉각 성능을 극대화할 수 있다.2 to 5, the thermally
이러한 상기 열전도층(20)은 슈퍼 루브(super lube)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 열전도성이 우수한 다른 일반적인 열전도물질로 형성될 수도 있다.The
상기 슈퍼 루브는 슈퍼루브 써멀글라스(super lube silicone heat sink compound)의 약칭으로 열전도성이 탁월하고 고온 안전성과 광범위한 온도(-40℃ ~ 260℃)에서 사용할 수 있는 효과가 있다.
The super lube is an abbreviation of super lube silicone heat sink compound and has excellent thermal conductivity and can be used at a high temperature safety and a wide range of temperatures (-40 ° C to 260 ° C).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 6을 참조하여 상술한 2차 전지의 제작 방법을 상세히 설명한다.The manufacturing method of the secondary battery described above with reference to FIGS. 1 to 6 will be described in detail.
도 1 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 방법은 원형 2차 전지의 외관을 형성하며 젤리롤 전극 조립체를 내부에 수용할 수 있는 캔부재(10)를 제작하는 단계(S1)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 6, a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes forming a can member 10 that forms an outer surface of a circular secondary battery and accommodates the jellyroll electrode assembly therein (S1).
그리고 상기 캔부재(10)에 열전도층(20)이 형성되도록 상기 슈퍼 루브 등과 같은 열전도물질을 스프레이 방식으로 상기 캔부재(10)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 하나 이상에 도포하는 단계(S2)를 포함한다.A step S2 of applying a thermally conductive material such as a super lube or the like to at least one of an inner surface and an outer surface of the can member 10 by a spray method so that the thermally
이때, 도 2를 참조하여, 상기 캔부재(10)의 내면에 상기 열전도층(20; 도 3 참조)을 형성할 시에는 측면에 단수 또는 복수의 통공(31)이 천공된 스프레이 튜브(30)를 상기 캔부재(10)의 내부에 삽입하여 상기 통공(31)을 통해 상기 열전도물질을 살포하여 상기 캔부재(10)의 내면에 상기 열전도층(20)을 도포하게 하는 것이 바람직하다.2, when the thermally conductive layer 20 (see FIG. 3) is formed on the inner surface of the can member 10, a
그리고 도 4를 참조하여, 상기 캔부재(10)의 외면에 상기 열전도층(20; 도 5 참조)을 형성할 시에는 측면에 단수 또는 복수의 통공(31)이 천공된 스프레이 튜브(30)를 상기 캔부재(10)의 외면으로부터 소정의 거리를 이루도록 배치하여 상기 캔부재(10)의 외면 둘레를 따라 상기 열전도물질을 상기 통공(31)을 통해 살포하여 상기 캔부재(10)의 외면에 상기 열전도층(20)이 도포되게 하는 것이 바람직하다.4, when the thermally conductive layer 20 (see FIG. 5) is formed on the outer surface of the can member 10, a
한편, 도 2 및 도 4에서 화살표는 열전도물질의 살포 방향을 도시한 것이다.In FIGS. 2 and 4, arrows indicate the direction in which the thermally conductive material is sprayed.
이렇게 상기 캔부재(10)의 내면 또는 외면 중 적어도 어느 하나에 상기 열전도층(20)을 형성한 후에 젤리롤 전극조립체를 제작하여 상기 캔부재(10) 내에 삽입하는 단계(S3)를 포함한다.
The step of forming the thermally
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 2차 전지는 열전도층을 캔부재에 적용하여 젤리롤에서 발생하는 열을 접촉하고 있는 캔부재로 빠르게 전달함에 따라 냉각 성능을 극대화하는 효과가 있다.The secondary battery according to the present invention configured as described above has the effect of maximizing the cooling performance by applying the heat conductive layer to the can member and rapidly transferring the heat generated from the jellyroll to the contacted can member.
이때, 열전도층으로 슈퍼 루브(super lube)를 사용하면 인체에 무해하여 안전성이 높다는 장점이 있으며, 전기 전도성이 없어 시스템에 손상을 주지 않는 장점이 있고, 장기간 사용가능하며, 산화되지 않고 휘발성이 없는 장점이 있고, 연성이 응고되거나 묽어지지 않고 기계적인 힘에 변형이 없다는 장점이 있다.
At this time, when a super lube is used as a heat conduction layer, there is an advantage that it is harmless to the human body and high safety, and it has an advantage of not damaging the system because there is no electric conductivity, and it can be used for a long time, There is an advantage that the ductility does not coagulate or dilute, and there is no deformation in the mechanical force.
이상과 같이 본 발명에 따른 2차 전지 및 그 2차 전지의 제작 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the secondary battery according to the present invention and the method for fabricating the secondary battery have been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments and drawings described above, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made by those skilled in the art.
10: 캔부재
20: 열전도층
30: 스프레이 튜브
31: 통공10: Can member
20: heat conduction layer
30: Spray tube
31: Through hole
Claims (7)
내부에 상기 젤리롤 전극 조립체를 수용하는 캔부재(10); 및
상기 캔부재(10)에 도포되어 상기 젤리롤 전극조립체에서 발생하는 열을 상기 캔부재(10)로 전달하는 열전도층(20); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지.A jelly roll electrode assembly;
A can member (10) accommodating the jelly roll electrode assembly therein; And
A thermally conductive layer 20 applied to the can member 10 to transfer heat generated from the jelly roll electrode assembly to the can member 10; And a secondary battery.
상기 열전도층(20)은 상기 캔부재(10)의 내면 또는 외면 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the thermally conductive layer (20) is formed on at least one of an inner surface and an outer surface of the can member (10).
상기 열전도층(20)은 상기 캔부재(10)의 내면 및 외면에 형성되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.The method according to claim 1,
Wherein the thermally conductive layer (20) is formed on the inner surface and the outer surface of the can member (10).
상기 열전도층(20)은 슈퍼 루브(super lube)인 것을 특징으로 하는 2차 전지.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the thermally conductive layer (20) is a super lube.
상기 캔부재(10)에 열전도층(20)이 형성되도록 열전도물질을 스프레이 방식으로 도포하는 단계(S2); 및
젤리롤 전극조립체를 제작하여 상기 캔부재(10) 내에 삽입하는 단계(S3); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 제작 방법.(S1) of manufacturing a can member (10) forming an outer appearance of the secondary battery;
(S2) applying a thermally conductive material by a spraying method so that the thermally conductive layer (20) is formed on the can member (10); And
(S3) of fabricating a jelly roll electrode assembly and inserting it into the can member (10); And forming a second electrode on the second electrode.
상기 도포하는 단계(S2)는,
측면에 통공(31)이 천공된 스프레이 튜브(30)를 상기 캔부재(10)의 내부에 삽입하여 상기 캔부재(10)의 내면에 상기 열전도층(20)을 도포하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 제작 방법.The method of claim 5,
The applying step (S2)
Wherein the thermal conductive layer (20) is applied to the inner surface of the can member (10) by inserting a spray tube (30) having a through hole (31) A method of manufacturing a battery.
상기 도포하는 단계(S2)는,
스프레이 튜브(30)를 사용하여 상기 캔부재(10)의 외면에 상기 열전도물질을 도포하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 제작 방법.The method of claim 5,
The applying step (S2)
Wherein the thermal conductive material is applied to an outer surface of the can member (10) by using a spray tube (30).
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