KR20080016047A - Rechargeable battery - Google Patents
Rechargeable battery Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080016047A KR20080016047A KR1020060077601A KR20060077601A KR20080016047A KR 20080016047 A KR20080016047 A KR 20080016047A KR 1020060077601 A KR1020060077601 A KR 1020060077601A KR 20060077601 A KR20060077601 A KR 20060077601A KR 20080016047 A KR20080016047 A KR 20080016047A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- negative electrode
- current collector
- case
- plate
- welding
- Prior art date
Links
- 238000004049 embossing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 43
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 24
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013292 LiNiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 이차 전지를 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the rechargeable battery of FIG. 1.
도 3은 도 2의 이차전지에서 전극조립체가 권취되기전 적층되는 상태를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a state in which the electrode assembly is stacked before being wound in the secondary battery of FIG. 2.
도 4는 도 2의 이차 전지의 음극 집전판 하면이 위로 향한 상태를 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a state in which a bottom surface of a negative electrode current collector plate of the secondary battery of FIG. 2 faces upward.
도 5는 도 2의 전극 조립체가 케이스에 삽입되기전 상태를 도시한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a state before the electrode assembly of FIG. 2 is inserted into a case.
도 6은 도 5에서 전극 조립체가 케이스에 결합됐을때 음극 집전판의 하면과 케이스의 바닥면의 결합상태를 A-A에 따라 도시한 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A of a state in which the bottom surface of the negative electrode current collector plate and the bottom surface of the case when the electrode assembly is coupled to the case in FIG.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 ><Brief Description of Major Codes in Drawings>
10: 전극 조립체 11: 양극판10: electrode assembly 11: bipolar plate
11a: 양극 집전체 11b: 양극 활물질층11a: positive electrode
11c: 양극 무지부 12: 음극판11c: positive electrode uncoated portion 12: negative electrode plate
12a: 음극 집전체 12b: 음극 활물질층12a: negative electrode
12c: 음극 무지부 13: 세퍼레이터12c: negative electrode uncoated portion 13: separator
20: 케이스 20a: 원통면20:
20b: 바닥면 30: 캡 조립체20b: bottom surface 30: cap assembly
31: 가스켓 32: 캡 플레이트31: gasket 32: cap plate
32a: 외부 단자 33: 밴트 플레이트32a: external terminal 33: band plate
35: 리드선 40: 양극 집전판35: lead wire 40: positive electrode current collector plate
41: 중앙홀 50: 음극 집전판41: central hole 50: negative electrode collector plate
50a: 하면 50b: 상면50a: when 50b: when
51: 제 1 용접부 52: 제 2 용접부51: first welded portion 52: second welded portion
53: 접촉부 100: 이차 전지53: contact part 100: secondary battery
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 조립체의 집전판에 엠보싱을 형성하여 전극 조립체와 케이스와의 접촉시 접촉면적을 증가시킴으로써 전류의 흐름을 증대시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery capable of increasing the flow of current by forming an embossing on the current collector plate of the electrode assembly to increase the contact area upon contact with the electrode assembly and the case.
이차 전지(Rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 셀 을 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.A rechargeable battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that cannot be charged. In the case of a low-capacity battery in which one battery cell is packed in a pack form, a rechargeable battery is used in portable electronic devices such as mobile phones and camcorders. In the case of a large capacity battery in a battery pack unit in which dozens of battery cells are connected, the battery is widely used as a power source for driving a motor of a hybrid vehicle.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 띠 상의 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 이를 와류 상으로 감은 전극 조립체(또는, 젤리롤)를 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 외부 단자가 형성된 캡 조립체를 설치하여 전지를 구성한다.Secondary batteries are manufactured in various shapes. Representative shapes include cylindrical and rectangular shapes, and an electrode assembly (or jelly) wound around a vortex through a separator, which is an insulator, between the two bands and the negative electrode plate. A roll) is installed in a case, and a cap assembly in which an external terminal is formed is installed in the case to constitute a battery.
이차 전지 중 소형 전자기기에 적용되는 저용량 전지에서는, 주로 양, 음극판은 전지 작용시 발생되는 전류를 집전하기 위한 역할로서 도전성 탭(tap)이 각기 부착되고, 이 도전성 탭은 양극판의 양극 무지부 및 음극판의 음극 무지부에 용접 등으로 부착되어 각기 양, 음극판에 발생된 전류를 양,음극 단자로 유도하게 된다.In low-capacity batteries applied to small electronic devices among secondary batteries, positive and negative plates mainly serve to collect current generated when the battery is operated, and conductive tabs are attached to the positive and negative electrodes, respectively. It is attached to the negative electrode non-coated portion of the negative electrode plate by welding or the like to induce currents generated in the positive and negative electrode plates to the positive and negative terminals.
이처럼 구성된 저용량 전지의 구조를 그대로 대용량 전지에 적용하는 경우에는 용량이나 출력면에서 대용량 전지의 동작 특성, 즉 일 순간에 많은 전류를 흐르게 하는 특성을 만족시키지 못하기 때문에, 많은 전류를 흐르게 하기위해 탭 대신 전류 통과면적을 넓힌 집전판이 적용되는 구조가 미국특허US6193765호를 통해 개시되어진바 있다.When the structure of the low capacity battery configured as described above is applied to a large capacity battery as it is, it does not satisfy the operation characteristics of the large capacity battery, that is, the characteristics that allow a large current to flow in one instant, so that a large amount of current flows. Instead, a structure in which a current collector plate with a large current passing area is applied has been disclosed in US Pat. No. 6,091,765.
종래의 집전판을 갖는 전극조립체를 적용하는 대용량 전지에서는, 집전판이 평면 형상으로 이루어져 있고 집전판의 중앙부분은 하나의 전극역할을 하는 케이스와의 용접을 위해 케이스 내부 바닥면 방향으로 돌출된 돌출부 형태로 이루어져 있다. 이러한 집전판을 갖는 전극 조립체를 케이스에 결합하는 것은, 하부에 위치하 는 집전판을 갖는 전극 조립체를 케이스 내부로 삽입시켜 집전판을 케이스 내부 바닥면에 저항용접등의 용접공정으로 용접시킴으로써 이루어진다. 그런데, 이 경우 집전판은 중앙부분만 돌출된 구조로 형성되어 있고 나머지 부분은 평면으로 되어 있기 때문에, 케이스의 내부 바닥면에 밀착될 때 집전판의 중앙부분의 돌출부와 케이스의 내부 바닥면 부분에서만 접촉이 이루어지고 집전판의 나머지 평면부분과 케이스의 바닥면과의 접촉이 잘 이루어지지 않는다. 이에 따라, 집전판과 케이스와의 접촉면적이 집전판의 돌출부 부분으로 작기 때문에, 결과적으로 전극 조립체의 전극판과 케이스 간에 흐르는 전류가 통과하는 면적이 좁다. 이렇게 전류 흐름의 통로인 집전체와 케이스와의 접촉면적이 작으면 전류의 흐름이 작기 때문에, 일순간에 많은 전류의 흐름을 요구하는 대용량 전지, 예를 들어 하이브리드 전기 자동차(HEV)용 전지에서 내부 저항이 커지게 된다. 이에 따라, 전지에 발열이 많아지게 되어 전지의 효율이 저하되는 문제점이 있다.In a large-capacity battery employing a conventional electrode assembly having a current collector plate, the current collector plate has a planar shape, and a central portion of the current collector plate protrudes toward the bottom surface of the case for welding with the case serving as one electrode. Consists of Coupling the electrode assembly having the current collector plate to the case is performed by inserting the electrode assembly having the current collector plate located below into the case and welding the current collector plate to the bottom surface of the case by a welding process such as resistance welding. However, in this case, the current collector plate is formed in a structure in which only the center portion is protruded, and the remaining portion is flat, so that only the protrusions of the center portion of the current collector plate and the inner bottom portion of the case are in close contact with the inner bottom surface of the case. The contact is made and the contact between the remaining flat portion of the current collector plate and the bottom surface of the case is poor. As a result, the contact area between the current collector plate and the case is small as a protruding portion of the current collector plate, and as a result, the area through which the current flowing between the electrode plate and the case of the electrode assembly passes is narrow. When the contact area between the current collector, which is a passage of current flow, and the case is small, the flow of current is small. Therefore, the internal resistance of a large-capacity battery, for example, a hybrid electric vehicle (HEV) battery, which requires a large current flow at a moment. Will become large. Accordingly, there is a problem in that the heat generation of the battery is increased and the efficiency of the battery is lowered.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전극 조립체의 집전판에 엠보싱을 형성하여 케이스와의 접촉시 접촉면적을 증가시킴으로써 전류의 흐름을 증대시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to form an embossing on the current collector plate of the electrode assembly to increase the flow of current by increasing the contact area in contact with the case secondary secondary It is to provide a battery.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는 일단에 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부가 형성되는 양극판과, 일단에 음극 활물질이 코팅되 지 않는 음극 무지부가 형성되는 음극판고, 상기 음극판 및 양극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 형성되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 수납되는 케이스; 상기 케이스 상부에 결합된 캡 조립체; 및 상기 전극 조립체를 사이에 두고 서로 마주보면서 전기적으로 전극 조립체와 연결되는 양극 집전판 및 음극 집전판을 포함하여 이루어지고, 상기 케이스의 내부 바닥면에 결합되는 음극 집전판은 하면 일부분에서 상기 바닥면을 향해 돌출되어 형성된 복수의 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A secondary battery according to the present invention for achieving the above object is a positive electrode plate is formed on the positive electrode non-coating portion is not coated with a positive electrode active material at one end, a negative electrode plate is formed on the negative electrode non-coated active material is coated on one end, the negative plate and the positive plate An electrode assembly formed by winding a separator interposed therebetween; A case accommodating the electrode assembly; A cap assembly coupled to the upper case; And a positive electrode current collector plate and a negative electrode current collector plate electrically connected to the electrode assembly while facing each other with the electrode assembly interposed therebetween, and the negative electrode current collector plate coupled to the inner bottom surface of the case has a bottom surface at a portion thereof. It characterized in that it comprises a plurality of contact portions formed to protrude toward.
상기 음극용 집전판은, 하면 중앙부에 상기 케이스의 내부 바닥면을 향해 돌출되어 형성되는 제 1 용접부를 더 가질 수 있다.The negative electrode current collector plate may further include a first welding part protruding toward an inner bottom surface of the case at a central portion of a lower surface thereof.
상기 제 1 용접부와 상기 케이스의 내부 바닥면이 저항 용접에 의해 서로 결합될 수 있다.The first welding part and the inner bottom surface of the case may be coupled to each other by resistance welding.
상기 음극용 집전판은, 상기 제 1 용접부를 중심으로 십자형 영역에 상기 전극 조립체 방향으로 돌출되어 형성된 복수의 제 2 용접부를 가질 수 있다.The negative electrode current collector plate may have a plurality of second welding parts protruding toward the electrode assembly in a cross-shaped area around the first welding part.
상기 제 2 용접부와 상기 음극 무지부가 용접에 의해 서로 결합될 수 있다.The second welding portion and the negative electrode non-coating portion may be coupled to each other by welding.
상기 접촉부는 상기 복수의 제 2 용접부들 사이에 형성된 부분에 형성될 수 있다.The contact portion may be formed at a portion formed between the plurality of second welding portions.
상기 접촉부는 엠보싱 형상으로 이루어질 수 있다.The contact portion may be formed in an embossed shape.
상기 엠보싱은 원형, 타원형, 및 다각형 중 어느 하나로 선택된 형상으로 형성될 수 있다.The embossing may be formed in a shape selected from any one of circular, elliptical, and polygonal.
상기 접촉부는 상기 음극 집전판의 하면으로부터 상기 제 1 용접부가 돌출된 높이와 같도록 돌출될 수 있다.The contact part may protrude from the lower surface of the negative electrode current collector plate to be equal to the height from which the first weld part protrudes.
상기 원형 엠보싱은 평면상 지름이 5 내지 20mm으로 이루어질 수 있다.The circular embossing may have a diameter of 5 to 20 mm in plan view.
상기 이차 전지는 원통형 전지일 수 있다.The secondary battery may be a cylindrical battery.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차 전지를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 이차전지에서 전극조립체가 권취되기전 적층되는 상태를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the secondary battery of FIG. 1, and FIG. 3 is stacked before the electrode assembly is wound in the secondary battery of FIG. 2. It is a perspective view which shows the state.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는단위중량당 에너지밀도가 높아 대용량 측면에서 유리한 원통형 이차 전지로 제조되며, 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10) 및 전해액(미도시)이 수납된 케이스(20)와, 케이스(20)의 상부를 막는 캡 조립체(30)와, 전극 조립체(10)를 사이에 두고 전기적으로 전극 조립체(10)와 연결되는 양극 집전판(40) 및 음극 집전판(50)을 포함한다. 1 and 2, the
전극 조립체(10)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 양극판(11), 세퍼레이터(13), 음극판(12)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 또한, 전극 조립체(10)는 양극판(11) 및 음극판(12)에 전기적으로 연결되는 양극 집전판(40) 및 음극 집전판(50)을 더 포함하여 이루어진다.The
양극판(11)은 양극 집전체(11a)와, 상기 양극 집전체(11a) 양면에 코팅된 양극 활물질층(11b)으로 이루어진다. 더불어, 상기 양극 집전체(11a)에는 양극 활물 질이 코팅되지 않은 양극 무지부(11c)가 형성된다.The
양극 집전체(11a)는 전류를 모으는 포일 형태로 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어지며, 양극 활물질층(11b)은 전기를 발생시키는 역할을 하며 전이금속산화물(예를 들어, LiCoO2, LiNiO2 , LiMn2O4) 등으로 이루어진다. 양극 무지부(11c)는 양극 집전체의 상부 일단에 형성되어 양극판(11)과 양극판(11) 외부간의 전류 흐름의 통로가 된다.The positive electrode
음극판(12)은 음극 집전체(12a)와, 상기 음극 집전체(12a) 양면에 코팅된 음극 활물질층(12b)으로 이루어진다. 더불어, 상기 음극 집전체(12a)에는 양극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부(12c)가 형성된다.The
음극 집전체(12a)는 전류를 모으는 포일 형태로 일반적으로 니켈 또는 구리(Cu) 재질로 이루어지며, 음극 활물질은 전기를 발생시키는 역할을 하며 예를 들어, 흑연, 탄소 등으로 이루어진다. 음극 무지부(12c)는 음극 집전체(12a)의 하부 일단에 형성되어 음극판(12)과 음극판(12) 외부간의 전류 흐름의 통로가 된다.The negative electrode
이러한, 양극판(11) 및 음극판(12)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.The
세퍼레이터(13)는 양극판(11)과 음극판(12) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어져 있다. The
상기와 같이 양극판(12)은 알루미늄(Al) 포일, 음극판(11)은 구리(Cu)포일, 세퍼레이터는(13)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명 에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다.As described above, the
상기와 같은 전극 조립체(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 권취시 전극 조립체(10)의 상단부 및 하단부 밖으로 양극 무지부(11c)와 음극 무지부(12c)가 나오도록 양극판(11), 세퍼레이터(13) 및 음극판(12)을 배치하여 권취함으로써 이루어진다. 이에 따라, 전극 조립체(10)의 상·하 양단부로는 양극 무지부(11c) 및 음극 무지부(12c)가 밖으로 돌출되어 형성된다. 또한, 전극 조립체(10)는 상기와 같이 양극판(11), 세퍼레이터(13) 및 음극판(12)가 와류상으로 권취되어 이루어지는 것 외에 적층된 구성으로 이루어지는 것도 가능하다. 여기서, 전극 조립체(10)는 원형으로 권취되어 이루어진다.As illustrated in FIG. 3, the
이와 같은 전극 조립체(10)의 상·하 양단부에는 양극판(11)과 음극판(12) 각각과 전기적으로 연결되기 위한 양극 집전판(40)과 음극 집전판(50)이 결합된다.The upper and lower ends of the
양극 집전판(40)은 도전성을 갖는 재질로 형성되어 전극 조립체(10)의 상 단부로 돌출된 양극 무지부(11c)와 접촉됨으로써, 양극판(11)과 전기적으로 연결된다. 이러한, 양극 집전판(40)과 양극 무지부(11c)는 용접등의 방법으로 결합된다. 여기서, 양극 무지부(11c)와 양극 집전판(40)과의 용이한 용접을 위해양극 무지부(11c)는 절곡된 형태로 양극 집전판(40)에 접촉될 수 있다. 이는, 양극 무지부(11c)가 양극 집전판(40)에 대해 수직으로 세워진 상태로는 양극 집전판(40)과의 바로 용접이 어렵기 때문이다. 따라서, 양극 무지부(11c)가 절곡되면, 양극 무지부(11c)가 양극 집전판(40)에 접촉하는 면적이 커짐으로써, 양극 집전판(40)과 양극 무지부(11c)가 단위 면적당 용접되는 면적이 커져 용이한 용접이 이루어질 수 있다. 한편, 양극 집전판(40)의 중앙에는 전해액 등을 주입시키기 위한 중앙홀(41)이 형성될 수 있다.The positive electrode
음극 집전판(50) 또한 도전성을 갖는 재질로 형성되어 전극 조립체(10)의 하단부로 돌출된 음극 무지부(12c)와 접촉됨으로써, 음극판(11)과 전기적으로 연결된다. 이러한, 음극 집전판(50)과 음극 무지부(12c)는 용접등의 방법으로 결합된다. 여기서, 음극 무지부(12c)와 음극 집전판(50)과의 용이한 용접을 위해 음극 무지부(12c)는 절곡된 형태로 음극 집전판(50)에 접촉될 수 있다. 이는, 음극 무지부(12c)가 음극 집전판(50)에 대해 수직으로 세워진 상태로는 음극 집전판(50)과의 바로 용접이 어렵기 때문이다. 따라서, 음극 무지부(12c)가 절곡되면, 음극 무지부(12c)가 음극 집전판(50)에 접촉하는 면적이 커짐으로써 음극 집전판(50)과 음극 무지부(11c)가 단위 면적당 용접되는 면적이 커져 용이한 용접이 이루어질 수 있다.The negative electrode
상기와 같은 양극 집전판(40) 및 음극 집전판(50)은 원형의 전극 조립체(10)의 형상에 따라 넓은 원판형으로 형성되어 기존의 작은 면적을 갖는 전류 흐름의 통로인 탭에 비해 많은 전류를 흐를수 있는 통로가 되어 대용량 전지, 예를 들어 하이브리드 전기 자동차(HEV)용 전지에 적용하기 유리하다. 이렇게 원판형으로 형성되는 양극 집전판(40) 및 음극 집전판(50)은 한층 또는 두층으로 형성될 수 있다.The positive
케이스(20)는 대략 원통 형태로서, 일정 직경을 갖는 원통면(20a)이 형성되고, 원통면(20a)의 하부에는 대략 원판 형태의 바닥면(20b)이 형성되어 있으며, 상 부는 개방되어 있다. 따라서, 전극 조립체(10)는 원통형 케이스(20)의 개방된 상부를 통해 하부로 바로 삽입될 수 있다. 이러한 케이스(20)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있어 하나의 극성을 갖는 전극역할을 할 수 있다. 본 발명에서는, 음극판(12)과 전기적으로 연결된 음극 집전판(50)이 케이스(20)의 바닥면(20b)에 접촉되어, 케이스(20)는 음극으로서의 역할을 한다.The
한편, 원통형 케이스(20)에는 캡 조립체(30)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(140)를 중심으로 그 하부에는 내부로 움푹 파인 비딩부(beading part)(23)가 형성되고, 그 상부에는 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(24)가 형성되어 있다. 이러한 비딩부(23) 및 크림핑부(24)는 캡 조립체(30)를 원통형 케이스(20)에 단단히 고정 및 지지하는 역할을 하며, 또한 하기할 전해액이 외부로 누액되지 않도록 하는 역할을 한다. 또한, 비딩부(23)는 케이스(20) 내부에서 전극 조립체(10)가 상·하로 유동되는 것을 방지하는 역할을 하기도 한다. 도면에서 도시하진 않았지만, 비딩부(23)와 양극 집전판(40) 사이에는 전기적인 단락을 방지하기 위한 절연판이 구비되어질 수 있다.On the other hand, the
더불어, 원통형 케이스(20)의 내측에는 전해액(도면에 도시되지 않음)이 주입되어 있으며, 이는 충방전시 전지 내부의 양극판(11) 및 음극판(12)에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온이 이동 가능하게 하는 역할을 한다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있으며, 여기서 전해 액의 종류를 한정하는 것은 아니다. In addition, an electrolyte solution (not shown) is injected into the
캡 조립체(30)는 외부 단자(32a)를 갖는 캡 플레이트(32)와, 케이스(20)와 캡 플레이트(32)를 절연시키는 가스켓(31)을 포함하여, 설정된 압력 조건에서 파손되어 가스를 방출함으로써 전지의 폭발을 방지하는 밴트 플레이트(33)를 더욱 포함할 수 있고, 밴트 플레이트(33)는 리드선(35)을 매개로 양극 집전판(40)과 전기적으로 연결된다. 상기 밴트 플레이트(33)는 설정된 압력 조건에서 상기 리드선(35)을 통한 전극 조립체(10)와 외부 단자(32a)의 전기적 연결을 차단할 수 있는 구조이면 도시한 형상에 한정되지 않고 다양하게 변형되어 사용될 수 있다. 상기의 외부 단자(32a)는 밴트 플레이트(33)와 리드선(35)를 통해 양극판(11)과 전기적으로 연결된 양극 집전판(40)과 연결되어, 외부 단자(32a)는 양극으로서의 역할을 한다.The
상기와 같은 구성을 가지는 전극 조립체(10)가 케이스(20)의 개방된 상부를 통과해 케이스(20)의 내부로 삽입되어 결합되고 전해액 등이 주입된 후, 캡 조립체(30)가 케이스(20)의 개방된 상부를 덮어 밀봉함으로써 이차 전지를 완성한다.After the
다음은 음극 집전판(50)의 구조 및 이러한 음극 집전판(50)이 케이스(20)의 내부 바닥면에 접촉되는 구조를 도 4 내지 도 6을 통해 자세히 살펴볼 것이다.Next, the structure of the negative electrode
도 4는 도 2의 이차 전지의 음극 집전판 하면이 위로 향한 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 2의 전극 조립체가 케이스에 삽입되기전 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 4에서 전극 조립체가 케이스에 결합됐을때 음극 집전판의 하면과 케이스의 바닥면의 결합상태를 A-A에 따라 도시한 단면도이다.4 is a perspective view illustrating a state in which the bottom surface of the negative electrode current collector plate of the secondary battery of FIG. 2 faces upward, FIG. 5 is a perspective view illustrating a state before the electrode assembly of FIG. 2 is inserted into a case, and FIG. When the electrode assembly is coupled to the case is a cross-sectional view according to AA of the bonding state of the bottom surface of the negative electrode current collector plate and the bottom surface of the case.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)에 연결되는 음극 집전판(50)은 구리 재질의 원판 형태로 이루어지며, 하면 중앙부에 케이스(20)의 바닥면(20b)을 향해 돌출되어 형성된 제 1 용접부(51), 제 1 용접부(51)를 중심으로 십자형 영역에 전극 조립체(10) 방향으로 돌출되어 형성된 복수의 제 2 용접부(52), 및 제 2 용접부(52)들 각각의 사이에 형성된 부분에 케이스(20)의 바닥면(20b)을 향해 돌출되어 형성된 복수의 접촉부(53)를 포함한다.4 and 5, the negative electrode
음극 집전판(50)의 중앙부에 형성되는 제 1 용접부(51)는 음극 집전판(50)의 하면(50a)으로부터 케이스(20)의 바닥면(20b)을 향해 돌출되어 형성됨으로써, 음극 집전판(50)을 케이스(20)의 바닥면(20b)에 저항 용접등의 용접공정으로 고정하기 위해 용접부로서 역할을 한다. The
제 1 용접부(51)를 중심으로 십자형 영역에 형성되는 복수의 제 2 용접부(52)는 음극 집전판(50)의 상면(50b)으로부터 전극 조립체(10)를 향해 돌출되어 형성됨으로써, 도 2의 음극 무지부(12c)와 접촉하여 용접등의 방법으로 용접되는 부분이다.The plurality of
제 2 용접부(52)들 각각의 사이 부분에 형성되는 복수의 접촉부(53)는 케이스(20)의 바닥면(20b)을 향해 돌출되어 형성된다. 이러한 복수의 접촉부(53)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 음극 집전판(50)이 케이스(20)의 바닥면(20b)에 밀착시 접촉되는 부분으로 종래의 이차 전지에서 돌출된 중앙부를 제외한 나머지 부분이 평면으로 형성되어 돌출된 중앙부 부분만 케이스의 바닥면에 접촉되는 경우에 비해 음극 집전판(50)과 케이스(20)의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다. 여기서, 접촉부(53)는 엠보싱 형상으로서, 제 1 용접부(51)가 음극 집전판(53)의 하면(50a)으로 부터 돌출된 높이만큼 돌출되어 형성된다. 이는 접촉부(53)가 제 1 용접부(51)가 음극 집전판(53)의 하면(50a)으로부터 돌출되는 높이보다 낮은 높이로 돌출되면 케이스(20)의 내부 바닥면(20b)에 밀착시 닿지 않으므로 케이스(20)와의 접촉 면적을 증대시킬 수 없고, 접촉부(53)가 제 1 용접부(51)가 음극 집전판(53)의 하면(50a)으로부터 돌출되는 높이보다 높은 높이로 돌출되면 케이스(20)의 내부 바닥면(20b)에 밀착하여 용접시 제 1 용접부(51)가 내부 바닥면(20b)에 접촉되지 않으므로 용접하기 어렵기 때문이다. 또한, 엠보싱은 평면상 지름이 5 내지 20mm의 원형으로 이루어진다. 이는 엠보싱의 지름이 5mm 이하이면 크기가 작아 케이스와의 접촉면적이 너무 작아 전류의 흐름 통로를 증대시키는 효율이 너무 작고, 20mm 이상이면 제 2 용접부(52)를 형성하는 공간이 작아져 음극 무지부(12c)와 음극 집전판(50)의 용접면적이 작아져 외부 충격이 가해지면 음극 집전판(50)이 음극 무지부(12c)로부터 분리될 수 있기 때문이다. 본 발명에서는, 엠보싱의 형태를 원형으로 형성했지만, 타원형이나, 삼각형, 사각형, 및 오각형을 포함하는 다각형 중 어느 하나로 형성하는 것도 가능하다. The plurality of
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지는 전극 조립체의 집전판에 복수의 엠보싱 형태의 접촉부를 복수개로 형성하여 전극조립체와 케이스와의 접촉시 접촉면적을 증가시킴으로써 전류의 흐름을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 이차 전지는 일순간에 많은 전류를 요구하는 하이브리드 전기 자동차(HEV)용의 전지에 효율적으로 적용 가능하다.As described above, the secondary battery according to the present invention can increase the flow of current by forming a plurality of contact portions of a plurality of embossed forms on the current collector plate of the electrode assembly to increase the contact area when the electrode assembly is in contact with the case. . Accordingly, the secondary battery according to the present invention can be efficiently applied to a battery for a hybrid electric vehicle (HEV) that requires a large amount of current at one time.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Various modifications are possible, of course, and such changes are within the scope of the claims.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060077601A KR20080016047A (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Rechargeable battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060077601A KR20080016047A (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Rechargeable battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080016047A true KR20080016047A (en) | 2008-02-21 |
Family
ID=39384227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060077601A KR20080016047A (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Rechargeable battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20080016047A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130124179A (en) * | 2012-05-04 | 2013-11-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | Rechargeable battery |
JP2016110772A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Cylindrical secondary battery |
WO2016143955A1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 주식회사 이아이지 | Secondary battery and cylindrical lithium secondary battery |
KR20170113909A (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-13 | 비나텍주식회사 | Electrochemical energy storage device |
KR20180021953A (en) * | 2016-08-22 | 2018-03-06 | 비나텍주식회사 | Electrochemical energy storage device |
KR20200039278A (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 주식회사 엘지화학 | Rechargeable battery |
WO2022182143A1 (en) * | 2021-02-23 | 2022-09-01 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Secondary battery, secondary battery manufacturing method, battery pack and vehicle |
US11450857B2 (en) * | 2019-03-29 | 2022-09-20 | Ningde Amperex Technology Limited | Current collector with insulating substrate and conductive layer, electrode plate using the same, and electrode assembly using the same |
-
2006
- 2006-08-17 KR KR1020060077601A patent/KR20080016047A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130124179A (en) * | 2012-05-04 | 2013-11-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | Rechargeable battery |
JP2016110772A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Cylindrical secondary battery |
WO2016143955A1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 주식회사 이아이지 | Secondary battery and cylindrical lithium secondary battery |
KR20160110610A (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-22 | 주식회사 이아이지 | Rechargeable battery and cylindrical lithium rechargeable battery |
US20170373339A1 (en) * | 2015-03-09 | 2017-12-28 | Eig Ltd. | Secondary battery and cylindrical lithium secondary battery |
KR20170113909A (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-13 | 비나텍주식회사 | Electrochemical energy storage device |
KR20180021953A (en) * | 2016-08-22 | 2018-03-06 | 비나텍주식회사 | Electrochemical energy storage device |
KR20200039278A (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 주식회사 엘지화학 | Rechargeable battery |
US11450857B2 (en) * | 2019-03-29 | 2022-09-20 | Ningde Amperex Technology Limited | Current collector with insulating substrate and conductive layer, electrode plate using the same, and electrode assembly using the same |
WO2022182143A1 (en) * | 2021-02-23 | 2022-09-01 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Secondary battery, secondary battery manufacturing method, battery pack and vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101023865B1 (en) | Rechargeable battery | |
KR101165503B1 (en) | Rechargeable battery | |
JP5564278B2 (en) | Secondary battery | |
JP5352612B2 (en) | Secondary battery | |
KR100477750B1 (en) | Electorde assembly for lithium ion cell and lithium ion cell using the same | |
KR101233470B1 (en) | Rechargeable battery | |
KR101147207B1 (en) | Electrode assembly, and rechargeable battery using thereof | |
KR100786875B1 (en) | Battery module | |
KR101222247B1 (en) | Secondary battery | |
KR100599792B1 (en) | Secondary battery, electrodes assembly and plate using the same | |
KR101318569B1 (en) | Rechargeable Battery | |
KR100599793B1 (en) | Secondary battery and electrodes assembly using the same | |
KR20080016047A (en) | Rechargeable battery | |
KR20210078998A (en) | Rechargeable battery | |
US7488556B2 (en) | Battery module and its method of manufacture | |
KR100515832B1 (en) | Electrode assembly of secondary battery | |
KR100612236B1 (en) | Secondary battery and electrodes assembly | |
KR101233514B1 (en) | Secondary battery | |
KR101084079B1 (en) | Rechargeable battery and electrode assembly used thereof | |
KR101515672B1 (en) | Electrode assembly including anode and cathod electrode more than 2 and electrochemical device using the same | |
KR100670451B1 (en) | Electrod Assembly and Li Ion Secondary Battery | |
KR20080013211A (en) | Cap assembly and rechargeable battery using this same and assembly method of cap assembly | |
KR20210021839A (en) | Rechargeable battery | |
KR100601561B1 (en) | Jelly-roll type electrode assembly and Cylindrical Li Secondary battery with the same | |
KR101222244B1 (en) | Secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |