KR19990031053U - 각형 리튬이온 이차전지 - Google Patents

Abstract

목적: 본 고안은 권취된 전극롤의 프레스공정에서 극판의 비정상적 변형과 전지반응시의 극판의 수축팽창에 따른 활물질의 탈락을 방지할 수 있도록 한 각형 리튬이온 이차전지를 제공하고자 한다.

구성: 양극활물질이 도포된 양극판, 음극활물질이 도포된 음극판 및 세퍼레이터를 함께 권취하여서 만든 전극롤을 각형 캔에 넣고 전해액을 주입한 후 캔의 개구부를 안전장치가 포함된 봉구판으로 봉구하여서 구성된 각형 리튬이온 이차전지에 있어서, 상기 전극롤의 중심부로 극판의 조여듬을 방지하기 위한 탄성체를 삽입하여서 된 것이다.

효과 : 전지반응시의 발생열로 팽창된 극판의 내측 단부가 전극롤의 중심부로 이동하려는 힘을 탄성체의 탄성력으로 저지하므로, 극판의 마찰을 최소화하여 활물질을 탈락을 방지하므로 전지용량의 비정상적 감소를 방지할 수 있다.

또한, 상기 탄성체가 전극롤의 중심부를 탄지하므로 전극롤을 캔의 형상에 맞게 성형하는 프레스 공정에서 극판의 밀림으로 인해 극판의 내측 단부가 꺽이게 되는 현상 등, 극판의 비정상적인 변형을 방지하여 전지불량률을 최소화할 수 있게 된다.

Description

각형 리튬이온 이차전지

본 고안은 각형 리튬이온 이차전지에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 권취된 전극롤의 프레스공정에서 극판의 비정상적 변형과 전지반응시의 극판의 수축팽창에 따른 활물질의 탈락을 방지할 수 있도록 한 각형 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.

통상적으로, 리튬이온 이차전지는 도 3 및 도 4에 도시된 바와같이, 양극활물질로 리튬과 천이금속산화물의 화합물, 음극활물질로 흑연과 함께 리튬이온을 흡,탈장할 수 있는 물질을 사용하여 금속기재에 도포한 양극판 및 음극판, 그리고 세퍼레이터를 겹쳐서 권취하여 만든 전극롤(20)을 하부에 절연판(13)을 덧대어 캔(10)에 삽입하고, 비수용매에 리튬염을 녹여 만든 전해액을 주입한 후, 전지화학적으로 안전장치가 구비된 봉구판(15)으로 캔(10)의 개구부를 봉구함으로써 충방전이 가능한 전지로 제조되는 것이다.

특히, 종래의 각형 리튬이온 이차전지는 상기 음극판, 양극판 및 세퍼레이터가 함께 권취된 전극롤(20)이 각형 캔(10)에 삽입되는 구조에 있어서, 상기 각형 캔(10)의 내측벽과 전극롤(20)의 일측 외벽과의 사이에 상기 전극롤(20)을 탄지하는 판스프링(31)을 개재하여서 된 것이었다.

상기 판스프링(31)은 각형 캔(10)에 전극롤(20)의 음극판과의 접촉력을 지대하게 하여 접촉저항을 줄이고, 전지반응시 극판의 수축팽창에 따른 캔(10) 내부에서의 전극롤(20)의 미세 유동을 방지하기 위해 설치되는 것이다.

그러나, 상기 판스프링이 전극롤의 외곽에만 존재하고, 전극롤의 중심부는 외력에 대응하는 수단이 없었던 바, 극판의 수축 팽창시의 마찰로 인하여 특히 극판 단부에서 활물질이 탈락하게 되는 현상이 발생하게 되어, 전지의 고온특성, 저온특성, 수명특성 및 용량 등에 영향을 주게 된다.

또한, 상기 전극롤은 권취된 상태에서 외형이 캔에 삽입될 수 있는 형태가 되도록 프레스로 가공되는 바, 이러한 프레스 공정에서 전극롤의 중심부로 극판의 단부가 밀리게 되어 극판이 꺽이게 되거나 쇼트가 발생하는 등의 비정상적 변형이 발생되어 전지불량을 초래하게 된다는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은 전지반응시에 발생하는 극판의 수축 팽창에도 극판 단부가 전극롤의 중심부로 밀리지 않도록 함과 아울러 극판의 마찰로 인한 활물질의 탈락을 방지할 수 있도록 하는 각형 리튬이온 이차전지를 제공하려는 목적이 있다.

아울러, 권취된 전극롤을 프레스하는 공정에서 전극롤 중심부에 위치한 극판 단부의 비정상적 변형을 방지하여 전지의 불량률을 최소화할 수 있도록 함에 본 고안의 또다른 목적이 있다.

도 1 및 도 2 는 본 고안의 실시예에 의한 전지의 내부구조를 보인 분해사시도 및 횡단면도

도 3 및 도 4 는 종래 전지의 내부구조를 보인 분해사시도 및 횡단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10-캔 13-절연판

15-봉구판 20-전극롤

31-판스프링 35-탄성체

전술한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 고안은, 양극활물질이 도포된 양극판, 음극활물질이 도포된 음극판 및 세퍼레이터를 함께 권취하여서 만든 전극롤을 각형 캔에 넣고 전해액을 주입한 후 캔의 개구부를 안전장치가 포함된 봉구판으로 봉구하여서 구성된 각형 리튬이온 이차전지에 있어서, 상기 전극롤의 중심부로 극판의 조여듬을 방지하기 위한 탄성체를 삽입하여서 된 것이다.

이와같이 구성된 본 고안은 상기 탄성체로 전극롤의 중심부를 탄지하게 되므로 전지반응시에 발생하는 열로 인해 극판이 중심부 방향으로 밀리게 되는 현상을 방지할 수 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

참고로 본 고안을 설명함에 있어서, 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 고안의 구성에 대해서는 중복설명의 회피와 설명의 명료성을 위해 동일한 부호를 부여하기로 한다.

도 1 및 도 2 는 본 고안의 실시예에 의한 전지의 내부구조를 보인 분해사시도 및 횡단면도로서, 도시된 본 고안의 리튬이온 이차전지는, 리튬이 치환되어 있는 금속산화물을 양극활물질로 하고, 리튬이온을 흡,탈장할 수 있는 구조로 된 탄소계 물질을 음극활물질로 하여, 이를 금속기재에 도포함으로써 만든 양극판과 음극판을 사용하고, 이 양극판과 음극판의 사이에 리튬이온을 통과시키며 양 극판을 분리시켜 주는 합성수지로 된 세퍼레이터를 사용하여, 이들 극판과 세퍼레이터를 겹친 상태로 함께 권취하여서 제조된 전극롤(20)을 구비한다.

이러한 전극롤(20)은 하부에 절연판(13)을 덧대어 각형 캔(10)에 삽입되는 구조를 이루되, 상기 캔(10)의 내측벽과 상기 전극롤(20)의 외측벽의 사이에는 전극롤(20)을 외부에서 탄지하기 위한 판스프링(31)이 개재되고, 상기 전극롤(20)의 중심부에는 탄성체(35)로 사용된 판스프링이 삽입되는 구조를 이루고 있다.

이중 전극롤(20)의 외벽을 탄지하는 판스프링(31)은 종래에 사용되던 것과 동일한 판스프링이나, 전극롤(20)의 중심부에 삽입되는 탄성체(35)는 전극롤(20)을 이루는 극판의 내부방향 밀림을 방지하기 위한 것으로, 금속제 혹은 합성수지제로 형성된 웨이브상의 판스프링을 사용하거나, 평면상 타원형의 원기둥 또는 직육면체로 형성된 장방형의 루버를 사용할 수 있다.

이때, 상기 탄성체(35)는 전극롤(20)의 권취시에 사용된 맨드렐을 전극롤(20)의 중심부로부터 빼내는 작업과 동시에 삽입하도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 중심부에 탄성체(35)가 삽입된 전극롤(20)의 외벽에 판스프링(31)을 밀착시킨 상태로 캔(10)에 삽입하고, 전해액을 주입한 다음 캔(10)의 개구부를 봉구판(15)으로 밀봉함으로써, 각형 리튬이온 이차전지의 조립을 완료할 수 있다.

이렇게 제작된 본 고안의 실시예에 의한 각형 리튬이온 이차전지는 본 고안의 기술적 수단으로 전극롤(20)의 중심부에 심재로 삽입된 탄성체(35)에 의해서, 전극롤(20)의 중심부를 탄지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안의 각형 리튬이온 이차전지는 전극롤의 중심부를 탄성체로 탄지함으로써 종래기술에서 대두되던 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 전지반응시의 발생열로 팽창된 극판의 단부가 전극롤의 중심부로 이동하려는 힘을 탄성체의 탄성력으로 저지하므로, 극판의 마찰을 최소화하여 활물질을 탈락을 방지하므로 전지용량의 비정상적 감소를 방지할 수 있다.

또한, 상기 탄성체가 전극롤의 중심부를 탄지하므로 전극롤을 캔의 형상에 맞게 성형하는 프레스 공정에서 극판의 밀림으로 인해 극판의 단부가 꺽이게 되는 현상 등, 극판의 비정상적인 변형을 방지하여 전지불량률을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 본 고안은 특정의 바람직한 실시예에 국한하지 않고 청구범위에 기재된 기술적 권리 내에서는 당업계의 통상적인 지식에 의하여 다양한 응용이 가능함은 물론이다.

Claims (3)

1. 양극활물질이 도포된 양극판, 음극활물질이 도포된 음극판 및 세퍼레이터를 함께 권취하여서 만든 전극롤(20)을 각형 캔(10)에 넣고 전해액을 주입한 후 캔(10)의 개구부를 안전장치가 포함된 봉구판(15)으로 봉구하여서 구성된 각형 리튬이온 이차전지에 있어서, 상기 전극롤(20)의 중심부로 극판의 조여듬을 방지하기 위한 탄성체(35)를 삽입하여서 된 것을 특징으로 하는 각형 리튬이온 이차전지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성체(35)는 웨이브상으로 굴곡된 판스프링임을 특징으로 하는 각형 리튬이온 이차전지.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성체(35)는 루버로 형성됨을 특징으로 하는 각형 리튬이온 이차전지.