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KR100635730B1 - 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Publication number
KR100635730B1
KR100635730B1 KR1020050056422A KR20050056422A KR100635730B1 KR 100635730 B1 KR100635730 B1 KR 100635730B1 KR 1020050056422 A KR1020050056422 A KR 1020050056422A KR 20050056422 A KR20050056422 A KR 20050056422A KR 100635730 B1 KR100635730 B1 KR 100635730B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
cylindrical
secondary battery
plate
lithium secondary
Prior art date
Application number
KR1020050056422A
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English (en)
Inventor
전관식
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 전극 탭을 수용할 수 있는 요부를 구비하는 하부 절연 플레이트를 적용하여, 하부 구조의 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지는 제 1 전극 탭이 부착된 제 1 전극판, 제 2 전극 탭이 부착된 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심부에 소정의 공간이 형성된 권취형 전극 조립체와; 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면 및 상기 원통형 측면 하부의 하면을 원통형 케이스와; 상기 전극 조립체를 그 하부에서 상기 원통형 케이스와 절연시키며, 상기 제 1 전극 탭 및 제 2 전극 탭 중 어느 하나를 수용하기 위한 요부를 구비하는 절연 플레이트와; 상기 케이스의 상부와 결합되어 이를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진다.
원통형 리튬 이차 전지, 절연 플레이트, 요부

Description

원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법{Cylindrical Li Secondary Battery and Method for fabricating the same}
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 설명하기 위한 사시도.
도 1b는 도 1a의 A-A 라인에 따른 단면도.
도 1c는 도 1a의 B-B 라인에 따른 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 케이스의 전극 조립체를 수용하기 전의 상태를 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순차 설명도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
100; 원통형 리튬 이차 전지 200; 전극 조립체
210; 제 1 전극판 215; 제 1 전극 탭
220; 제 2 전극판 225; 제 2 전극 탭
230; 세퍼레이터 241; 상부 절연 플레이트
245; 하부 절연 플레이트 245a; 통공
245b; 요부 300; 원통형 케이스
310; 측면 320; 하면
330; 비딩부 340; 크림핑부
400; 캡 조립체 410; 안전 밴트
420; 인쇄 회로 기판 430; 양성 온도 소자
440; 전극 캡 450; 가스켓
500; 전해액 600; 권심 부재
본 발명은 원통형 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 탭을 수용할 수 있는 요부를 구비하는 하부 절연 플레이트를 적용하여, 하부 구조의 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
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 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자장치를 일정기간동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.
상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충ㆍ방전이 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.
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 신장되고 있는 추세이다.
이러한 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.
통상적으로, 상기 리튬 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 세퍼레이터가 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 이차 전지용 케이스와, 상기 이차 전지용 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다.
상기 원통형 리튬 이차 전지는 상기 양극 활물질이 코팅되며 양극 탭이 연결된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅되며, 음극 탭이 연결된 음극 전극판 및 세퍼레이터 를 적층한 후, 이를 권취하여 전극 조립체를 제조한다.
그런 다음, 상기 전극 조립체를 상기 이차 전지용 케이스에 수용하여 상기 전극 조립체가 이탈하지 않도록 한 후, 상기 이차 전지용 케이스에 전해액을 주입한 후, 밀봉하여 리튬 이차 전지를 완성한다. 이때, 상기 전극 조립체의 상ㆍ하에는 절연 플레이트가 일반적으로 결합되며, 상기 전극 조립체의 음극 탭은 상기 절연 플레이트 아래의 상기 원통형 케이스 내부의 하부면에 접합된다.
한편, 상기한 바와 같은 원통형 리튬 이차 전지가 고용량화되는 현재의 추세에 있어서, 상기 저항 문제로 인하여 상기 양극 탭 및 음극 탭을 보다 두껍게 하는 것이 현재의 추세이다.
그러나, 상기 원통형 리튬 이차 전지의 하부 구조에 있어서, 상기 음극 탭이 두꺼워지는 경우, 상기 음극 탭 상의 절연 플레이트가 평면 형태를 유지하지 못하고, 그 형상이 변하는 등 상기 원통형 리튬 이차 전지의 하부 구조가 불균일해지는 문제점이 있다.
이러한 하부 구조의 불균일은 상기 원통형 리튬 이차 전지에 낙하 등의 외부 압력이 작용하는 경우 전지 안정성에 악영향을 미치게 된다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 전극 탭을 수용할 수 있는 요부를 구비하는 하부 절연 플레이트를 적용하여, 하부 구조의 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지는 제 1 전극 탭이 부착된 제 1 전극판, 제 2 전극 탭이 부착된 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심부에 소정의 공간이 형성된 권취형 전극 조립체와; 상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면 및 상기 원통형 측면 하부의 하면을 원통형 케이스와; 상기 전극 조립체를 그 하부에서 상기 원통형 케이스와 절연시키며, 상기 제 1 전극 탭 및 제 2 전극 탭 중 어느 하나를 수용하기 위한 요부를 구비하는 절연 플레이트와; 상기 케이스의 상부와 결합되어 이를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하여 이루어진다.
상기 절연 플레이트는 원형의 평판으로 이루어지며, 중심부에 통공을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 요부의 폭은 상기 통공의 직경보다 크거나 같은 것이 바람직하며, 상기 요부의 길이는 상기 절연 플레이트의 반경과 상기 통공의 반경의 합보다 크거나 같은 것이 바람직하다.
상기 전극 조립체 중심부의 공간에 삽입되는 권심 부재를 더 구비할 수도 있다.
상기 전극 조립체를 그 상부에서 상기 캡 조립체와 절연시키는 상부 절연 플레이트를 더 구비할 수도 있다.
상기 원통형 케이스에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법은 제 1 전극 탭이 부착된 제 1 전극판, 제 2 전극 탭이 부착된 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 중심부에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체를 형성하는 단계; 하부면에 요부을 구비하는 절연 플레이트의 요부에 상기 제 1 전극 탭 및 제 2 전극 탭 중 어느 하나를 수용시키고, 상기 절연 플레이트가 전극 조립체의 하부에 위치하도록 상기 전극 조립체를 원통형 케이스에 삽입하는 단계와; 상기 원통형 케이스의 상부에 캡 조립체를 결합하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 전극 조립체의 상부에 상기 전극 조립체와 캡 조리체를 절연시키는 상부 절연 플레이트를 삽입하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 전극 조립체의 중심부의 공간에 권심 부재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 원통형 케이스에 전해액을 주입하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다.
도면의 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 A-A 라인에 따른 단면도이며, 도 1c는 도 1a의 B-B 라인에 따른 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지(100)는 충ㆍ방전 시 전압차를 발생시키는 전극 조립체(200)와, 상기 전극 조립체(200)를 수납하는 원통형 케이스(300)와, 상기 원통형 케이스(300) 상부에 조립되어 상기 전극 조립체(200)가 이탈되지 않도록 하는 캡 조립체(400)와, 상기 원통형 케이스(300)에 주입되어 상기 전극 조립체(200) 간에 리튬 이온의 이동이 가능하게 하는 전해액(500)과, 상기 전극 조립체의 중앙부 공간에 위치하는 권심 부재(600)를 구비하는 구조로 이루어져 있다.
상기 전극 조립체(200)는 양극 활물질 및 음극 활물질 중 어느 하나, 예를 들면, 양극 활물질이 코팅된 제 1 전극판(210), 상기 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나, 예를 들면, 음극 활물질이 코팅된 제 2 전극판(220), 상기 제 1 전극판(210) 및 제 2 전극판(220) 사이에 위치하여 상기 제 1 전극판(210)과 제 2 전극판(220)의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(230)로 이루어진다. 또한, 상기 제 1 전극판(210), 제 2 전극판(220) 및 세퍼레이터(230)는 대략 원형으로 권취되어 상기 원통형 케이스(300)에 수납된다. 또한, 상기 제 1 전극판(210)에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어지고, 상부로 일정 길이 돌출되며, 양극 탭 및 음극 탭 중 어느 하나, 예를 들면 양극 탭으로 작용하는 제 1 전극 탭(215)이 접합되어 있다. 상기 제 2 전극판(220)에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 이루어지고, 하부로 일정 길이 돌출되며, 상기 양극 탭 및 음극 탭 중 다른 하나, 예를 들면 음극 탭으로 작용하는 제 2 전극 탭(225)이 접합되어 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다. 더불어 상기 전극 조립체(200)의 상ㆍ하부에는 각각 직접적인 캡 조립체(400) 또는 원통형 케이스(300)와의 접촉을 피하기 위해 상ㆍ하부 절연 플레이트(241, 245)가 더 부착되어 있다.
이때, 상기 하부 플레이트(245)는 하부에 상기 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 음극 탭으로 작용하는 제 2 전극 탭(225)을 수용하는 요부가 형성되어 있으며, 상기 요부에 상기 제 2 전극 탭(225)이 수용되어 있다.
상기 원통형 케이스(300)는 상기 전극 조립체(200)가 결합될 수 있도록 소정 공간을 가지며 일정 직경을 갖는 원통면(310)이 형성되어 있고, 상기 원통면(310)의 하부에는 그 원통면(310)의 하부 공간을 막은 하면(320)이 형성되어 있으며, 상기 원통면(310)의 상부는 상기 전극 조립체(200)를 삽입하기 위하여 개구(開口)되어 있다. 한편, 상기 원통형 케이스(300)의 하면(320) 중앙에 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 2 전극 탭(225)이 접합됨으로써, 상기 원통형 케이스(300) 자체는 제 2 전극판(220)과 동일한 전극, 예들 들면 음극 단자의 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 원통형 케이스(300)는 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 더불어 상기 원통형 케이스(300)는 상부에서 상기 캡 조립체(400)를 압박하도록 한쪽으로 휘어진 크림핑(crimping)부(330)가 형성되고, 하부에서 상부 방향으로 상기 캡 조립체(400)를 압박하도록 안쪽으로 움푹 파인 비딩(beading)부(340)가 더 형성되어 있다.
상기 캡 조립체(400)는 상기 제 1 전극 탭(215)이 용접된 동시에, 과충전 또는 이상 발열시 형태가 반전되는 도전성 안전 벤트(410)와, 상기 도전성 안전 벤트(410) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어, 상기 안전 벤트(410)의 반전시 회로가 끊어지는 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit board, 420)과, 상기 인쇄 회로 기판(420) 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어 소정 온도 이상에서 회로가 끊어지는 양성 온도 소자(430)와, 상기 양성 온도 소자(430)의 상부에 전기적 및 기계적으로 연결되어 실제의 전류를 외부로 인가하는 도전성 전극 캡(440)과, 상기 안전 벤트(410), 인쇄 회로 기판(420), 양성 온도 소자(430) 및 전극 캡(440)의 측부 둘레를 감싸는 형태를 하며 상기 원통형 케이스(300)로부터 상기 나열한 것들을 절연시키는 절연 가스켓(450)으로 이루어진다. 이때, 상기 전극 캡(440)은 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 제 1 전극 탭(215)이 접합되어 제 1 전극판(210)과 동일한 전극, 예들 들면 양극 단자의 역할을 수행한다.
상기 전해액(500)은 상기 원통형 케이스(300)에 주입되어 상기 전극 조립체(200) 간에 리튬 이온의 이동이 가능하게 한다. 상기 전해액(500)은 충ㆍ방전시 전지 내부의 양극 및 음극에서 전기 화학적 반응에 의하여 생성되는 리튬 이온(Li Ion)의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액(500)은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으며, 여기서 상기 전해액(500) 물질의 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 권심 부재(600)는 상기 권취형 전극 조립체(200)의 중앙의 공간에 삽입되어, 상기 권취형 전극 조립체(200)가 이완되어 풀리는 것을 방지하며, 외압에 의한 상기 권취형 전극 조립체(200)의 변형을 방지하는 역할도 수행한다. 이러한 권심 부재(600)는 대략 관형으로 이루어져 있다.
또한, 상기 권심 부재(600)는 상기 전극 조립체(200)가 갖는 전체 높이의 대략 90% 내지 110% 정도로 형성되어 있으며, 하단은 상기 제 2 전극 탭(225) 상에 위치한다. 이러한 상기 권심 부재(600)의 높이가 상기 전극 조립체(200)의 높이의 90% 이하이면, 상기 전극 조립체(200)를 고정 및 지지하는 힘이 너무 약하고, 또한, 110% 이상이면, 상기 캡 조립체(400)의 구성 요소와 접촉할 수 있으므로 바람직하지 않다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 하부 절연 플레이트를 설명하기 위한 평면도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 하부 절연 플레이트 및 전극 탭의 결합 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지(100)의 하부 절연 플레이트(245)는 대략 원형의 평판으로 이루어진다.
이때, 상기 하부 절연 플레이트(245)는 중심부에 형성된 대략 원형의 통공(245a) 및 그 하부면에 형성되어 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 음극 탭으로 작용하는 제 2 전극 탭(225)이 수용되는 요부(245b)을 구비한다. 이때, 상기 통공(245a)은 상기 권심 부재(600)가 상기 전극 조립체(200)의 중앙의 공간에 삽입되어 상기 제 2 전극 탭(225) 상에 안착될 수 있도록 하기 위한 통로로 작용한다.
상기 요부(245b)의 폭(W)은 상기 통공의 직경(2d1)보다 크거나 같은 것이 바람직하며, 상기 요부(245b)의 길이는 상기 하부 절연 플레이트(245)의 반경(d2)과 상기 통공의 반경(d1)의 합보다 크거나 같은 것이 바람직하다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 하부 절연 플레이트(245)의 하부면에 형성된 상기 요부(245b)에는 상기 전극 조립체(200)의 음극 탭으로 작용하는 제 2 전극 탭(225)이 수용되며, 상기 제 2 전극 탭(225)은 상기 원통형 케이스(300)의 하면(320)에 부착된다.
따라서, 상기 하부 절연 플레이트(245)가 상기 제 2 전극 탭(225)의 두께에 따라 그 표면에 요철이 발생하는 등의 불균일이 해소되어, 원통형 리튬 이차 전지의 하부 구조가 안정화될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 순차 설명도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법은 전극 조립체(200)의 형성 단계(S1), 하부 절연 플레이트와 전극 조립체를 원통형 케이스체 삽입하는 단계(S2)와, 권심 부재를 삽입하는 단계(S3)와, 전해액을 주입하는 단계(S4)와, 캡 조립체를 결합하는 단계(S5)를 포함하여 진행함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지를 제조한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 상기 도 3과 함께 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법을 설명한다.
도 4a를 참조하면, 우선 상기 전극 조립체(200)의 형성 단계(S1)에서는 제 1 전극판(210), 세퍼레이터(230), 제 2 전극판(220)을 순차적으로 적층하고, 이것의 일단 에는 권취축(700)을 결합한 후, 대략 원통형으로 권취하여 전극 조립체(200)를 형성한다. 물론 상기 권취 이전에, 상기 제 1 전극판(210)에는 제 1 전극 탭(215)이, 제 2 전극판(220)에는 제 2 전극 탭(225)이 부착된다.
도 4b를 참조하면, 상기 하부 절연 플레이트와 전극 조립체를 원통형 케이스체 삽입하는 단계(S2)에서는 상기 하부 절연 플레이트(245)와 상기 전극 조립체(200)를 상기 원통형 케이스(300)에 삽입한다.
이때, 상기 하부 절연 플레이트(245)의 하면에는 상기 전극 조립체(200)의 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 음극 탭으로 작용하는 제 2 전극 탭(225)을 수용할 수 있는 요부(245b)가 형성되어 있으므로, 상기 제 2 전극 탭(225)을 상기 하부 절연 플레이트(245)의 요부(245b)에 상기 제 2 전극 탭(225)을 수용시킨 후, 상기 하부 절연 플레이트(245)와 전극 조립체(200)를 상기 원통형 케이스(300)에 삽입한다.
물론, 상기 권취축(700)은 상기 전극 조립체(200)의 결합전에 미리 분리될 수 있으며, 본 발명에서 그 순서를 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 제 2 전극 탭(225)을 상기 원통형 케이스(300)의 하면(320)에 고정시키기 위하여 용접 공정을 더 수행할 수도 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 권심 부재를 삽입하는 단계(S3)에서는 상기 권취축(700)이 분리되어 상기 전극 조립체(200)의 중심부에 형성된 공간에, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 권심 부재(600)를 삽입한다.
여기서, 상기 권심 부재(600)의 삽입 전 상기 전극 조립체(200) 중 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면, 상기 제 2 전극 탭(225)은 원통형 케이스(300)의 하면(320)에 저항 용접 등의 방법으로 미리 부착ㆍ고정될 수 있다. 따라서, 상기 권심 부재(600)는 상기 제 2 전극 탭(225)의 상면에 접촉된 채로 위치하며, 상기 제 2 전극 탭(225)을 더욱 강하게 상기 원통형 케이스(300)에 결합시키는 역할도 한다. 한편, 상기한 바와 같이, 상기 권심 부재(600)는 상기 전극 조립체(200)가 갖는 높이의 대략 90% 내지 110% 정도인 것이 바람직하다. 즉, 상기 권심 부재(600)의 높이가 상기 전극 조립체(200)의 90% 이하이며, 상기 전극 조립체(200)를 고정 및 지지하는 힘이 너무 약하게 되며, 또한, 110% 이상인 경우에는 상기 캡 조립체(400)의 구성 요소와 접촉할 수 있어 바람직하지 않다.
그런 다음, 상기 전해액을 주입하는 단계(S4)에서는 상기 전극 조립체(200)의 상단까지 전해액(500)을 주입한다. 또한, 상기 전해액(500)은 상기 전극 조립체(200)에서 상기 제 1 전극판(210)과 제 2 전극판(220) 사이에 충ㆍ방전 시 리튬 이온의 이동이 가능하도록 하는 역할을 수행한다.
도 4d를 참조하면, 상기 캡 조립체를 결합하는 단계(S5)에서는 상기 원통형 케이스(300) 상부에 다수의 구성 요소로 이루어지는 캡 조립체(400)를 결합하여, 상술한 전극 조립체(200), 권심 부재(600) 및 전해액(500)이 외부로 이탈 또는 누액되지 않도록 하여, 원통형 리튬 이차 전지(100)를 형성한다.
보다 상세히 설명하면, 상기 원통형 케이스(300)의 상부에 대략 링 형태인 절연 가스켓(450)을 결합하고, 이어서 그 내부에 순차적으로 전극 조립체(200) 중 제 1 전극 탭(215) 및 제 2 전극 탭(225) 중 어느 하나, 예를 들면 제 1 전극 탭(215)과 전기적으로 연결되는 도전성 안전 벤트(410), 인쇄 회로 기판(420), 양성 온도 소자(430) 및 전극 캡(440)을 순차적으로 결합한다.
그런 다음, 상기 절연 가스켓(450)의 하단에 해당하는 원통형 케이스(300)를 비딩하여 안쪽 방향으로 함몰된 비딩부(340)를 형성하고, 그 상단을 크림핑하여 크림핑부(330)를 형성함으로써, 상기 캡 조립체(400)가 외부로 이탈되지 않도록 하여, 원통형 리튬 이차 전지(100)를 형성하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 리튬 이차 전지는 이차 전지를 고용량화하는 경우 발생하는 내부 저항 문제를 해결하기 위하여 전극 탭을 보다 두껍게 하는 경우 발생할 수 있는 하부 구조의 불균일을 해결할 수 있다.
따라서, 상기 원통형 리튬 이차 전지는 낙하 등의 외부 압력에 따른 전지 안정성이 향상된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 전극 탭을 수용할 수 있는 요부를 구비하는 하부 절연 플레이트를 적용하여, 하부 구조의 안정성이 향상된 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 제 1 전극 탭이 부착된 제 1 전극판, 제 2 전극 탭이 부착된 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하며, 중심부에 소정의 공간이 형성된 권취형 전극 조립체와;
    상기 전극 조립체가 결합되도록 소정 공간을 갖는 원통형 측면 및 상기 원통형 측면 하부의 하면을 구비하는 원통형 케이스와;
    상기 전극 조립체를 그 하부에서 상기 원통형 케이스와 절연시키며, 상기 제 1 전극 탭 및 제 2 전극 탭 중 어느 하나를 수용하기 위한 요부를 구비하는 절연 플레이트와;
    상기 케이스의 상부와 결합되어 이를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 절연 플레이트는 원형의 평판으로 이루어지며, 중심부에 통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 요부의 폭은 상기 통공의 직경보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 요부의 길이는 상기 절연 플레이트의 반경과 상기 통공의 반경의 합보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 조립체 중심부의 공간에 삽입되는 권심 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 조립체를 그 상부에서 상기 캡 조립체와 절연시키는 상부 절연 플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 원통형 케이스에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지.
  8. 제 1 전극 탭이 부착된 제 1 전극판, 제 2 전극 탭이 부착된 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 중심부에 소정의 공간이 형성된 전극 조립체를 형성하는 단계;
    하부면에 요부을 구비하는 절연 플레이트의 요부에 상기 제 1 전극 탭 및 제 2 전극 탭 중 어느 하나를 수용시키고, 상기 절연 플레이트가 전극 조립체의 하부에 위치하도록 상기 전극 조립체를 원통형 케이스에 삽입하는 단계와;
    상기 원통형 케이스의 상부에 캡 조립체를 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 상부에 상기 전극 조립체와 캡 조립체를 절연시키는 상부 절연 플레이트를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 중심부의 공간에 권심 부재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 원통형 케이스에 전해액을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차 전지의 제조 방법.
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