KR102535006B1 - Cylindrical Secondary Battery Comprising Case with Groove - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통형 전지케이스에 젤리-롤형 전극조립체가 수납된 원통형 이차전지로서, 상기 젤리-롤형 전극조립체는 권취 시작부에 상향 돌출되도록 양극 탭이 부착되어 있고, 권취 종료부에 하향 돌출되도록 음극 탭이 부착되어 있으며, 상기 원통형 전지케이스에는 상기 젤리-롤형 전극조립체의 음극 탭이 안착될 수 있도록 홈이 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지에 대한 것이다.The present invention is a cylindrical secondary battery in which a jelly-roll-type electrode assembly is housed in a cylindrical battery case, wherein the jelly-roll-type electrode assembly has a positive electrode tab protruding upward at a winding start portion and a negative electrode tab protruding downward at a winding end portion. is attached, and the cylindrical battery case has a structure in which a groove is formed so that the negative electrode tab of the jelly-roll type electrode assembly can be seated.
Description
본 발명은 홈이 형성된 케이스를 포함하는 원통형 이차전지에 대한 것으로서, 구체적으로, 내부에 수납되는 젤리-롤형 전극조립체의 음극 탭이 안착될 수 있도록 홈이 형성된 케이스를 포함하는 원통형 이차전지에 대한 것이다.The present invention relates to a cylindrical secondary battery including a case in which a groove is formed, and more specifically, to a cylindrical secondary battery including a case in which a groove is formed so that a negative electrode tab of a jelly-roll type electrode assembly accommodated therein can be seated. .
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지는 다양한 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, secondary batteries capable of charging and discharging are widely used as energy sources for various mobile devices. In addition, secondary batteries are attracting attention as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc., which are proposed as a solution to air pollution such as existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels.
일반적으로, 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 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형 및 소정 크기의 다수의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.In general, secondary batteries include a cylindrical battery and a prismatic battery in which an electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and a pouch-type battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case. The electrode assembly, which is classified as a battery case, is a power generating device capable of charging and discharging, consisting of a positive electrode, a negative electrode, and a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode. It is classified into a jelly-roll type wound with a separator interposed therebetween and a stack type sequentially stacked with a separator interposed between a plurality of positive electrodes and negative electrodes of a predetermined size. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has advantages of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.
이와 같이 고에너지 밀도를 갖는 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 금속 캔에 내장되어 원통형 이차전지를 구성할 수 있으며, 전기자동차, E-bike 등과 같이 고용량의 이차전지의 적용이 필요한 분야에서는 상기 원통형 이차전지가 널리 적용되어 사용되고 있다.The jelly-roll type electrode assembly having such a high energy density can constitute a cylindrical secondary battery by being embedded in a cylindrical metal can. is widely applied and used.
상기 원통형 이차전지는 상부에 위치하는 캡 어셈블리를 고정하기 위하여 상기 캡 어셈블리 하부 인근의 전지케이스를 내측으로 만입하도록 변형시켜서 비딩부를 성형하는데, 상기 비딩부 성형시 전극조립체와 캡 어셈블리의 접촉을 차단하기 위해 위치하는 절연판이 손상되어 불량이 발생하는 문제가 있다.The cylindrical secondary battery forms the beading part by deforming the battery case near the lower part of the cap assembly to indent inward in order to fix the cap assembly located on the upper part. There is a problem in that an insulating plate located on the surface is damaged and a defect occurs.
또한, 젤리-롤형 전극조립체의 음극 탭 및 양극 탭을 용접으로 고정함에도, 상기 전극조립체가 회전하면서 손상될 수 있고 전극 탭이 변형되거나 뒤틀리는 현상이 발생할 수 있다.In addition, even though the negative electrode tab and the positive electrode tab of the jelly-roll type electrode assembly are fixed by welding, the electrode assembly may be damaged while rotating, and the electrode tab may be deformed or twisted.
상기와 같은 원통형 이차전지의 구조와 관련하여, 특허문헌 1은 원통형 구조의 전지케이스의 하단 내면에 전해액이 도입될 수 있는 하나 이상의 만입형 그루브가 형성된 구조의 전지셀로서, 전지케이스의 강성을 유지하면서 전지케이스 내부 공간을 확보하여 전지의 용량을 증가할 수 있는 전지셀을 개시한다.Regarding the structure of the cylindrical secondary battery as described above, Patent Document 1 is a battery cell having a structure in which one or more indented grooves into which an electrolyte can be introduced are formed on the lower inner surface of the cylindrical battery case, maintaining the rigidity of the battery case. Disclosed is a battery cell capable of increasing the capacity of a battery by securing a space inside the battery case while doing so.
그러나, 특허문헌 1의 전지셀은 전극조립체가 이동하거나 회전하는 것을 방지할 수 있는 구조를 개시하지 못하고 있다.However, the battery cell of Patent Document 1 fails to disclose a structure capable of preventing the electrode assembly from moving or rotating.
특허문헌 2는 배터리 유닛의 조립 및 위치 설정이 용이하고 배터리 유닛이 케이스 내에서 미끄러지는 것을 방지하기 위하여, 원통형 몸체의 하부에 구비된 개구부 주위의 상기 원통형 몸체의 하부 외표면에 그루브가 형성된 배터리를 개시한다.Patent Document 2 provides a battery in which a groove is formed on the lower outer surface of the cylindrical body around an opening provided in the lower portion of the cylindrical body in order to facilitate assembly and positioning of the battery unit and to prevent the battery unit from slipping in the case. Initiate.
그러나, 특허문헌 2의 배터리는 상부 커버 플레이트가 단차부에 안착되어 고정되는 구조로서 비딩부가 성형되지 않는 형태의 전지케이스를 개시한다. 즉, 특허문헌 2는 비딩부 성형시 절연판이 손상되는 것을 방지하기 위한 해결방법을 제시하지 못하고 있다.However, the battery of Patent Document 2 discloses a battery case in which a beading portion is not formed as a structure in which an upper cover plate is seated on and fixed to a stepped portion. That is, Patent Document 2 does not suggest a solution for preventing the insulating plate from being damaged during molding of the beading part.
특허문헌 3은 전극조립체의 하부와 케이스 사이에 위치하는 하절연판의 적어도 일측면에 방사상의 홈이 형성되어 있는 리튬 이차전지를 개시하고, 특허문헌 4는 바둑판 형상의 홈이 형성된 하절연판을 포함하는 리튬 이차전지를 개시한다.Patent Document 3 discloses a lithium secondary battery in which radial grooves are formed on at least one side of a lower insulating plate positioned between the lower portion of an electrode assembly and a case, and Patent Document 4 includes a lower insulating plate with checkerboard-shaped grooves. Disclosed is a lithium secondary battery.
그러나, 상기 특허문헌 3 및 특허문헌 4의 하절연판은, 상기 홈이 전해액의 이동통로로 이용됨으로써 전해액의 함침성을 향상시킬 수 있으나, 전극조립체가 회전하거나 이동하여 전극 탭이 손상되는 문제를 해결하지 못하고 있다.However, the lower insulating plates of Patent Document 3 and Patent Document 4 can improve the impregnation of the electrolyte solution by using the groove as a passage for the electrolyte solution, but solve the problem of damage to the electrode tab due to rotation or movement of the electrode assembly. can't do it
이와 같이, 원통형 이차전지에서 절연판이 손상되지 않도록 비딩부를 성형할 수 있는 공간을 확보할 수 있으면서, 전극조립체의 원위치 고정이 가능하여 전극 탭이 뒤틀리는 현상을 억제할 수 있는 구조를 갖는 원통형 이차전지에 대한 필요성이 높은 실정이다.As described above, in a cylindrical secondary battery having a structure capable of securing a space in which a beading part can be formed so as not to damage an insulating plate in a cylindrical secondary battery and suppressing a phenomenon in which the electrode tab is twisted by fixing the electrode assembly in situ, There is a high need for it.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양각으로 돌출되도록 부착된 젤리-롤형 전극조립체의 음극 탭이 안착될 수 있는 음각의 홈이 형성된 원통형 전지케이스를 포함하는 원통형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, to provide a cylindrical secondary battery including a cylindrical battery case in which a negative groove is formed in which a negative electrode tab of a jelly-roll type electrode assembly attached to protrude in a positive angle can be seated. The purpose.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원통형 전지케이스에 젤리-롤형 전극조립체가 수납된 원통형 이차전지로서, 상기 젤리-롤형 전극조립체는 권취 시작부에 상향 돌출되도록 양극 탭이 부착되어 있고, 권취 종료부에 하향 돌출되도록 음극 탭이 부착되어 있으며, 상기 원통형 전지케이스에는 상기 젤리-롤형 전극조립체의 음극 탭이 안착될 수 있도록 홈이 형성된 구조로 이루어질 수 있다.The present invention for achieving this object is a cylindrical secondary battery in which a jelly-roll-type electrode assembly is housed in a cylindrical battery case, wherein the jelly-roll-type electrode assembly has a positive electrode tab attached so as to protrude upward at a winding start portion, and winding ends. A negative electrode tab is attached to the portion so as to protrude downward, and the cylindrical battery case may have a structure in which a groove is formed so that the negative electrode tab of the jelly-roll type electrode assembly can be seated.
또한, 상기 홈은, 상기 젤리-롤형 전극조립체가 상기 원통형 전지케이스에 수납된 상태에서 상기 음극 탭이 위치하는 부분과 대응되는 전지케이스의 하면 및 측면에 형성될 수 있다.In addition, the groove may be formed on a lower surface and a side surface of the battery case corresponding to a portion where the negative electrode tab is located in a state in which the jelly-roll type electrode assembly is accommodated in the cylindrical battery case.
또한, 상기 전지케이스에서 상기 홈이 형성된 부분의 두께는 홈이 형성되지 않은 부분의 두께의 50% 보다 크게 형성될 수 있다.In addition, the thickness of the grooved portion of the battery case may be greater than 50% of the thickness of the non-grooved portion of the battery case.
또한, 상기 홈의 외주변을 따라 노치가 형성될 수 있다.In addition, a notch may be formed along the outer periphery of the groove.
또한, 상기 홈의 외주변과 대응되는 전지케이스 하면의 외측면에 노치가 형성될 수 있다.In addition, a notch may be formed on an outer surface of the lower surface of the battery case corresponding to the outer periphery of the groove.
또한, 상기 노치가 형성된 부분의 전지케이스 두께는 상기 노치 및 홈이 형성되지 않은 부분의 두께의 10% 내지 30%로 형성될 수 있다.In addition, the battery case thickness of the portion where the notch is formed may be formed to be 10% to 30% of the thickness of the portion where the notch and groove are not formed.
또한, 상기 전지케이스의 측면에 형성되는 홈에는 상기 음극 탭의 고정을 위한 접착물질이 부가될 수 있다.In addition, an adhesive material for fixing the negative electrode tab may be added to the groove formed on the side surface of the battery case.
또한, 상기 접착물질은 전도성 물질을 더 포함할 수 있다.In addition, the adhesive material may further include a conductive material.
또한, 상기 홈의 깊이는 상기 음극 탭 두께의 50% 내지100%의 크기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.In addition, the cylindrical secondary battery, characterized in that the depth of the groove is made of 50% to 100% of the thickness of the negative electrode tab.
또한, 상기 원통형 전지케이스의 상단에는 캡 어셈블리가 위치하고, 상기 캡 어셈블리와 젤리-롤형 전극조립체 사이에는 절연판이 위치하며, 상기 캡 어셈블리와 절연판 사이에는 상기 캡 어셈블리를 고정하기 위한 비딩부가 형성되어 있고, 상기 비딩부의 높이는 상기 전지케이스의 하면에 형성된 홈의 깊이만큼 증가할 수 있다.In addition, a cap assembly is positioned at the upper end of the cylindrical battery case, an insulating plate is positioned between the cap assembly and the jelly-roll type electrode assembly, and a beading portion is formed between the cap assembly and the insulating plate to fix the cap assembly, The height of the beading portion may increase by the depth of the groove formed on the lower surface of the battery case.
또한, 상기 음극 탭은 상기 홈에 안착된 상태에서 용접으로 고정될 수 있다.In addition, the negative electrode tab may be fixed by welding while seated in the groove.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 이차전지는 전극조립체의 음극 탭과 대응되는 크기의 홈이 형성된 전지케이스를 포함하기 때문에, 상기 홈에 상기 음극 탭을 안착시킬 수 있다. 따라서, 상기 홈의 깊이만큼 비딩부의 공간을 확보하여 비딩부 성형시 전극조립체 상부에 위치하는 절연판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.As described above, since the cylindrical secondary battery according to the present invention includes a battery case having a groove having a size corresponding to that of the negative electrode tab of the electrode assembly, the negative electrode tab can be seated in the groove. Therefore, it is possible to prevent damage to the insulating plate positioned above the electrode assembly when forming the beading part by securing a space for the beading part as much as the depth of the groove.
또한, 상기 음극 탭이 전지케이스에 형성된 홈에 안착될 수 있으므로 음극 탭이 뒤틀리거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the negative electrode tab can be seated in the groove formed in the battery case, it is possible to prevent the negative electrode tab from being twisted or damaged.
또한, 음극 탭이 전지케이스의 측면 및 하면에서 고정됨에 따라 전극조립체가 전지케이스 내부에서 이동하거나 흔들리면서 손상되는 것을 방지할 수 있다.In addition, as the negative electrode tab is fixed on the side and bottom of the battery case, it is possible to prevent the electrode assembly from being damaged while moving or shaking inside the battery case.
또한, 상기 전지케이스의 하부에 형성된 홈을 하부 벤팅부로 사용할 수 있는 바, 전지케이스의 팽창시 상기 홈 부분의 벤팅부가 먼저 파단되어 신속하게 가스 배출을 함으로써 안전성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.In addition, since the groove formed in the lower part of the battery case can be used as a lower venting part, when the battery case is inflated, the venting part of the groove part is first broken to quickly discharge gas, thereby providing a secondary battery with improved safety.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 분해도이다.
도 2는 도 1의 원통형 이차전지 일부의 수직 단면도이다.
도 3은 종래의 원통형 이차전지와 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지를 비교한 수직 단면도이다.
도 4는 전지케이스 하부에 형성된 홈에 노치가 추가된 전지케이스 하면의 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A'에 따른 수직 단면도이다.
도 6은 다른 하나의 실시예에 따른 전지케이스 하면의 수직단면도이다.1 is an exploded view of a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a portion of the cylindrical secondary battery of FIG. 1 .
3 is a vertical cross-sectional view comparing a conventional cylindrical secondary battery and a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a lower surface of a battery case in which a notch is added to a groove formed in a lower portion of the battery case.
5 is a vertical cross-sectional view taken along A-A' in FIG. 4;
6 is a vertical cross-sectional view of a lower surface of a battery case according to another embodiment.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, an embodiment in which a person skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
본 발명은 원통형 전지케이스에 젤리-롤형 전극조립체가 수납된 원통형 이차전지로서, 상기 젤리-롤형 전극조립체는 권취 시작부에 상향 돌출되도록 양극 탭이 부착되어 있고, 권취 종료부에 하향 돌출되도록 음극 탭이 부착되어 있으며, 상기 원통형 전지케이스에는 상기 젤리-롤형 전극조립체의 음극 탭이 안착될 수 있도록 홈이 형성된 구조로 이루어질 수 있다.The present invention is a cylindrical secondary battery in which a jelly-roll-type electrode assembly is housed in a cylindrical battery case, wherein the jelly-roll-type electrode assembly has a positive electrode tab protruding upward at a winding start portion and a negative electrode tab protruding downward at a winding end portion. is attached, and the cylindrical battery case may have a structure in which a groove is formed so that the negative electrode tab of the jelly-roll type electrode assembly can be seated.
일반적으로 젤리-롤형 전극조립체의 양극 탭은 상향 돌출된 구조로 이루어지면서 캡 어셈블리의 하면에 결합되어 전류차단부재, 안전벤트를 통해 탑 캡과 전기적으로 연결되는 바, 상기 탑 캡은 양극 단자로 기능한다. 이와 같이, 상기 양극 탭이 캡 어셈블리와 결합되는 구조를 고려할 때 상기 양극 탭은 권취 시작부에 부착되어 젤리-롤형 전극조립체의 중심부에서 상향 돌출되는 구조일 수 있다.In general, the positive electrode tab of the jelly-roll type electrode assembly has an upwardly protruding structure and is coupled to the lower surface of the cap assembly to be electrically connected to the top cap through a current blocking member and a safety vent, and the top cap functions as a positive electrode terminal. do. In this way, considering the structure in which the positive electrode tab is coupled to the cap assembly, the positive electrode tab may be attached to a winding start portion and protrude upward from the center of the jelly-roll type electrode assembly.
또한, 상기 음극 탭은 상기 양극 탭과의 간섭 및 접촉을 방지하기 위하여 되도록 이격되도록 위치하는 것이 바람직한 바, 양극 탭의 돌출 방향과 반대 방향인 하향 돌출된 구조로 젤리-롤형 전극조립체에 부착될 수 있으며, 젤리-롤형 전극조립체의 권취 말단부에 부착될 수 있다. 상기 음극 탭은 젤리-롤형 전극조립체의 권취 말단부에 부착되기 때문에 젤리-롤형 전극조립체를 완성한 상태에서 상기 음극 탭이 상기 젤리-롤형 전극조립체의 외면에 양각으로 돌출될 수 있다. 또한, 일반적으로 상기 음극 탭은 젤리-롤형 전극조립체의 측면 하단에서 하향 돌출되도록 부착되고 다시 전극조립체의 하면과 대면하도록 절곡되는 바, 절곡된 음극 탭의 끝단부는 원통형 전지케이스에 용접으로 결합된다.In addition, since the negative electrode tab is preferably positioned as far apart as possible in order to prevent interference and contact with the positive electrode tab, it can be attached to the jelly-roll type electrode assembly in a downward protruding structure opposite to the protruding direction of the positive electrode tab. and may be attached to the winding end of the jelly-roll type electrode assembly. Since the negative electrode tab is attached to the winding end of the jelly-roll-type electrode assembly, the negative electrode tab may protrude embossedly from the outer surface of the jelly-roll-type electrode assembly in a state in which the jelly-roll-type electrode assembly is completed. In addition, in general, the negative electrode tab is attached to protrude downward from the bottom of the side surface of the jelly-roll type electrode assembly and is bent to face the lower surface of the electrode assembly again, and the end of the bent negative electrode tab is welded to the cylindrical battery case.
또한, 전지의 용량 등을 고려하여 복수의 양극 탭들 및 음극 탭들이 부착될 수 있으며, 상기 복수의 양극 탭 및 음극 탭은 양극 탭끼리 및 음극 탭끼리 결합되어 일체형 구조를 형성한 다음, 상기 양극 탭은 캡 어셈블리와 결합하고, 상기 음극 탭은 전지케이스와 결합할 수 있다.In addition, a plurality of positive electrode tabs and negative electrode tabs may be attached in consideration of the capacity of the battery, etc. The plurality of positive electrode tabs and negative electrode tabs are bonded to each other to form an integral structure, and then the positive electrode tab The silver cap assembly may be coupled, and the anode tab may be coupled to the battery case.
상기 음극 탭은 젤리-롤형 전극조립체의 측면에 부착되는 측면부 및 상기 젤리-롤형 전극조립체의 하면과 대면하도록 절곡된 하면부로 구성될 수 있으며, 상기 음극 탭의 측면부 및 하면부는 젤리-롤형 전극조립체의 외면에서 양각으로 돌출되도록 부착되어 있다. 따라서, 상기 돌출된 음극 탭의 부피 만큼 젤리-롤형 전극 조립체의 외경 및 높이가 작아질 수 있다.The negative electrode tab may be composed of a side surface attached to a side surface of the jelly-roll type electrode assembly and a lower surface portion bent to face the lower surface of the jelly-roll type electrode assembly, and the side surface and lower surface of the negative electrode tab are of the jelly-roll type electrode assembly. It is attached so that it protrudes embossedly from the outer surface. Accordingly, the outer diameter and height of the jelly-roll type electrode assembly may be reduced by the volume of the protruding negative electrode tab.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지케이스에 상기 음극 탭이 안착될 수 있도록 홈이 형성되어 있는 바, 상기 음극 탭이 상기 홈에 안착됨으로써 전지케이스 내부에서 전극조립체가 차지하는 높이를 증가시킬 수 있다.Therefore, according to one embodiment of the present invention, a groove is formed in the battery case so that the negative electrode tab can be seated therein. As the negative electrode tab is seated in the groove, the height occupied by the electrode assembly inside the battery case can be increased. can
하나의 구체적인 예에서, 상기 음극 탭은 젤리-롤형 전극조립체의 측면 하부 및 하면에 부착될 수 있는 바, 상기 홈은, 상기 젤리-롤형 전극조립체가 상기 원통형 전지케이스에 수납된 상태에서 상기 음극 탭이 위치하는 부분과 대응되는 전지케이스의 하면 및 측면에 형성될 수 있다.In one specific example, the negative electrode tab may be attached to a lower side surface and a lower surface of the jelly-roll type electrode assembly, and the groove is the negative electrode tab in a state where the jelly-roll type electrode assembly is accommodated in the cylindrical battery case. It may be formed on the lower and side surfaces of the battery case corresponding to the positioning portion.
이와 관련하여, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 분해도를 모식적으로 도시하고 있으며, 도 2는 도 1의 원통형 이차전지 일부의 수직 단면도이고, 도 3은 종래의 원통형 이차전지와 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지를 비교한 수직 단면도이다.In this regard, FIG. 1 schematically illustrates an exploded view of a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a part of the cylindrical secondary battery of FIG. 1, and FIG. 3 is a conventional cylindrical secondary battery. It is a vertical cross-sectional view comparing the battery and the cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본원의 원통형 이차전지는 원통형 전지케이스(130), 원통형 전지케이스(130)의 개방 상단에 위치하는 캡 어셈블리(110) 및 젤리-롤형 전극조립체(120)를 포함한다. 젤리-롤형 전극조립체(120)는 중심부에서 상향 돌출되도록 양극 탭(121)이 부착되어 있고 외주변에서 하향 돌출되도록 음극 탭(122)이 부착되어 있다.1 and 2, the cylindrical secondary battery of the present application includes a
전지케이스(130)의 측면(131) 및 하면(132)에는 홈(133)이 형성되어 있는 바, 전극조립체(120)는 음극 탭(122)이 홈(133)에 안착된 상태로 전지케이스(130)에 수납되어 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 원통형 전지케이스의 상단에는 캡 어셈블리가 위치하고, 상기 캡 어셈블리와 젤리-롤형 전극조립체 사이에는 절연판이 위치하며, 상기 캡 어셈블리와 절연판 사이에는 상기 캡 어셈블리를 고정하기 위한 비딩부가 형성되어 있고, 상기 비딩부의 높이는 상기 전지케이스의 하면에 형성된 홈의 높이만큼 증가할 수 있다.In one specific example, a cap assembly is positioned on top of the cylindrical battery case, an insulating plate is positioned between the cap assembly and the jelly-roll type electrode assembly, and a beading portion for fixing the cap assembly is positioned between the cap assembly and the insulating plate. Is formed, the height of the beading portion may increase by the height of the groove formed on the lower surface of the battery case.
이와 관련하여 도 3은, 전지케이스에 전극조립체가 수납되고 상단에 캡 어셈블리가 결합되어 비딩부가 형성된 원통형 이차전지를 도시하고 있다.In this regard, FIG. 3 illustrates a cylindrical secondary battery in which an electrode assembly is accommodated in a battery case and a cap assembly is coupled to the upper end to form a beading portion.
도 3을 참조하면, 원통형 이차전지는 원통형 전지케이스(30, 430)의 상단에 캡 어셈블리(10, 410)가 위치하고, 내부에는 젤리-롤형 전극조립체(20, 420)가 수납되어 있다. 젤리-롤형 전극조립체(20, 420)와 캡 어셈블리(10, 410) 사이에는 이들의 절연성을 확보하기 위하여 절연판(50, 450)이 위치하며, 원통형 전지케이스(30, 430)의 상단에는 캡 어셈블리(10, 110)를 고정하기 위한 비딩부(50, 450)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 3 , in the cylindrical secondary battery, a
젤리-롤형 전극조립체(20, 420)의 하부 측면에는 음극 탭(22, 422)이 부착되어 있고, 음극 탭(22, 422)은 전극조립체의 측면(31, 431)과 하면(32, 432)이 만나는 모서리에서 절곡되어 전극조립체의 하면(32, 432)과 대면하도록 위치한다.The
원통형 전지케이스(30)는 하면(32)에 홈이 형성되지 않은 평탄 구조로 이루어진 반면, 원통형 전지케이스(430)는 측면(431) 및 하면(432)에 음극 탭(422)을 안착시킬 수 있는 홈(433)이 형성된 점에서 차이가 있다.While the
또한, 전지케이스(430)에 홈(433)이 형성된 결과, 젤리-롤형 전극조립체(20)의 높이(h3)는 젤리-롤형 전극조립체(420)의 높이(h4)보다 홈(433)의 깊이(h5) 만큼 작게 형성될 수 있다.In addition, as a result of the
또는 젤리-롤형 전극조립체(20)의 높이(h3)가 젤리-롤형 전극조립체(420)의 높이(h4)와 동일한 경우, 비딩부(460)의 높이(h2)는 비딩부(60)의 높이(h1) 보다 홈(433)의 깊이(h5) 만큼 높게 형성될 수 있다.Alternatively, when the height h3 of the jelly-roll
일반적으로 원통형 이차전지는 고용량을 확보하기 위하여 전극조립체의 크기를 최대화하도록 설계할 수 있는데, 이와 같은 이유로 비딩부 형성을 위한 공간을 넓게 확보하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 비딩부 성형 과정에서 전극조립체의 상부에 위치하는 절연판이 손상될 수 있고, 나아가 상기 절연판의 손상은 전극조립체의 상부에 영향을 줄 수 있다.In general, a cylindrical secondary battery may be designed to maximize the size of an electrode assembly in order to secure high capacity, but for this reason, it is difficult to secure a wide space for forming a beading part. Therefore, in the process of forming the beading part, the insulating plate located on the upper part of the electrode assembly may be damaged, and furthermore, the damage of the insulating plate may affect the upper part of the electrode assembly.
그러나, 상기 실시예와 같이 상대적으로 비딩부의 높이를 높게 형성하는 경우에는, 절연판 및 전극조립체가 손상될 가능성을 낮출 수 있다.However, when the height of the beading part is formed relatively high as in the above embodiment, the possibility of damage to the insulating plate and the electrode assembly can be reduced.
또한, 젤리-롤형 전극조립체(20)의 직경(w1)은 음극 탭(22)의 두께(w3)로 인하여 원통형 전지케이스(30) 내에서 차지하는 부피가 줄어들 수 있는 반면, 도 3의 (b)와 같이 원통형 전지케이스(430)의 내부에 음극 탭(422)이 안착될 수 있도록 홈(433)이 형성된 경우에는 음극 탭(422)의 두께와 홈(433)의 두께가 동일한 크기로 이루어질 수 있는 바, 이와 같은 경우, 홈(433)의 깊이 또는 음극 탭(422)의 두께만큼 젤리-롤형 전극조립체(420)의 외경을 증가시킬 수 있다. 따라서, 젤리-롤형 전극조립체(20)의 직경(w1)은 젤리-롤형 전극조립체(420)의 직경(w2)을 기준으로 음극 탭의 두께(w3) 만큼 더 작게 형성된다.In addition, the diameter (w1) of the jelly-roll
예를 들어, 상기 홈의 깊이는 상기 음극 탭 두께의 50% 내지100%의 크기로 형성될 수 있으며, 상기 홈의 깊이가 음극 탭 두께의 50% 보다 작은 경우에는, 음극 탭을 안착하여 고정함으로써 음극 탭이 손상되는 것을 방지하기 어렵고, 상기 홈의 깊이가 음극 탭 두께의 100% 보다 크게 형성되는 경우에는, 불필요하게 낭비되는 공간이 발생할 수 있고, 원통형 전지케이스의 두께가 상대적으로 얇아질 수 있으므로 바람직하지 않다.For example, the depth of the groove may be formed to a size of 50% to 100% of the thickness of the negative electrode tab, and when the depth of the groove is less than 50% of the thickness of the negative electrode tab, the negative electrode tab is seated and fixed. It is difficult to prevent damage to the negative electrode tab, and when the depth of the groove is formed greater than 100% of the thickness of the negative electrode tab, unnecessarily wasted space may occur, and the thickness of the cylindrical battery case may be relatively thin. Not desirable.
하나의 구체적인 예에서, 상기 원통형 이차전지는 상기 홈의 외주변을 따라 노치가 형성될 수 있다. 일반적으로, 원통형 이차전지의 작동 과정에서 발생하는 가스에 의해 전지케이스 내부의 압력이 증가하는 경우, 조기에 벤팅이 이루어지지 못하는 경우 폭발이 발생할 수 있다.In one specific example, the cylindrical secondary battery may have a notch formed along an outer periphery of the groove. In general, when the internal pressure of a battery case is increased by gas generated during the operation of a cylindrical secondary battery, an explosion may occur if venting is not performed at an early stage.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 원통형 전지케이스의 하면에 형성된 홈의 외주변에 노치가 형성될 수 있는 바, 전지케이스의 내압 증가시 상기 노치에서 먼저 파단이 이루어짐으로써 빠르게 가스 배출을 할 수 있다.Therefore, according to one embodiment of the present invention, a notch may be formed on the outer periphery of the groove formed on the lower surface of the cylindrical battery case, and when the internal pressure of the battery case is increased, the notch is first broken, so that gas can be discharged quickly. can
이와 관련하여, 도 4는 전지케이스 하부에 형성된 홈에 노치가 추가된 전지케이스 하면의 사시도를 도시하고, 도 5는 도 4의 A-A'에 따른 단면도를 도시하고 있다.In this regard, FIG. 4 shows a perspective view of the bottom of the battery case in which a notch is added to a groove formed at the bottom of the battery case, and FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along line AA′ of FIG. 4 .
도 4를 참조하면, 원통형 전지케이스의 하면(232)은 일측 외주변에서 중심 방향으로 홈(233)이 형성되어 있고, 상기 일측 외주변에서 전지케이스의 측면을 따라 상향 연장되는 구조의 홈(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
홈(233)의 외주변(235)을 따라 노치(234)가 형성되어 있는 바, 원통형 전지케이스의 하면(232)의 외주변과 일치하는 홈의 외주변에는 선택적으로 노치가 형성될 수 있고, 또는 형성되지 않을 수 있다.A
상기 전지케이스에서 상기 홈이 형성된 부분의 두께는 홈이 형성되지 않은 부분의 두께의 50% 보다 크게 형성될 수 있다.In the battery case, the thickness of the grooved portion may be greater than 50% of the thickness of the non-grooved portion of the battery case.
상기 홈이 형성된 부분의 두께가 홈이 형성되지 않은 부분의 두께의 50% 보다 작게 형성되는 경우에는 전지케이스의 강도가 저하될 수 있고, 또는 음극 탭의 두께보다 깊은 홈이 형성됨으로써 불필요하게 낭비되는 공간이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.When the thickness of the grooved portion is less than 50% of the thickness of the non-grooved portion, the strength of the battery case may be reduced, or a groove deeper than the thickness of the negative electrode tab may be formed, resulting in unnecessary waste. This is undesirable as space may occur.
이와 관련하여, 도 5를 참조하면, 홈(233)이 형성된 부분의 전지케이스 두께(h6)는 홈이 형성되지 않은 부분 두께(h5+h6)의 50% 보다 크게 형성된다.In this regard, referring to FIG. 5 , the battery case thickness h6 of the portion where the
또한, 상기 노치가 형성된 부분의 전지케이스 두께는 상기 노치 및 홈이 형성되지 않은 부분의 두께의 10% 내지 30%로 형성될 수 있다.In addition, the battery case thickness of the portion where the notch is formed may be formed to be 10% to 30% of the thickness of the portion where the notch and groove are not formed.
도 5를 참조하면, 노치(234)가 형성된 부분의 전지케이스 두께(h7)는 노치 및 홈이 형성되지 않은 부분의 두께(h5+h6)의 10% 내지 30%일 수 있다.Referring to FIG. 5 , the battery case thickness (h7) of the portion where the
한편, 노치는 원통형 전지케이스 하면의 외측면에 형성될 수 있고, 구체적으로, 상기 홈의 외주변과 대응되는 전지케이스 하면의 외측면에 형성될 수 있다.On the other hand, the notch may be formed on the outer surface of the lower surface of the cylindrical battery case, and specifically, may be formed on the outer surface of the lower surface of the battery case corresponding to the outer periphery of the groove.
이와 관련하여, 도 6은 다른 하나의 실시예에 따른 전지케이스 하면의 수직 단면도이다.In this regard, Figure 6 is a vertical cross-sectional view of the lower surface of the battery case according to another embodiment.
도 6을 참조하면, 원통형 전지케이스 하면(332)에는 음극 탭의 크기 및 형태와 대응되는 크기 및 형태로 이루어진 홈(333)이 형성되어 있고, 원통형 전지케이스 하면(332)의 외측면(332a)에는 노치(334)가 형성되어 있다. 구체적으로, 노치(334)는 홈(333)의 외주변과 대응되는 부분에 형성됨으로써 노치 및 홈이 형성된 부분의 두께를 최소화함으로써 벤팅 부재로 이용 가능할 수 있다.Referring to FIG. 6, a
홈(333)이 형성된 부분의 전지케이스 두께(h6)는 홈이 형성되지 않은 부분의 두께(h5+h6)의 50% 보다 크게 형성된다.The battery case thickness (h6) of the portion where the
또한, 노치(334)가 형성된 부분의 전지케이스 두께(h7')는 노치 및 홈이 형성되지 않은 부분의 두께(h5'+h6')의 10% 내지 30%일 수 있다.In addition, the battery case thickness (h7') of the portion where the
한편, 상기 상기 전지케이스의 측면에 형성되는 홈에는 상기 음극 탭의 고정을 위한 접착물질이 부가될 수 있는 바, 상기 홈에 대한 음극 탭의 결합력을 높일 수 있으므로, 음극 탭의 뒤틀림 및 젤리-롤형 전극조립체의 이동을 방지할 수 있다.On the other hand, since an adhesive material for fixing the negative electrode tab may be added to the groove formed on the side surface of the battery case, bonding force of the negative electrode tab to the groove may be increased. Movement of the electrode assembly may be prevented.
또한, 상기 음극 탭에 부가된 접착물질에 의해 전지케이스에 대한 음극 탭의 전기적 연결이 차단되는 것을 방지하기 위하여, 상기 접착물질은 전도성 물질을 더 포함할 수 있다.In addition, in order to prevent electrical connection of the negative electrode tab to the battery case being blocked by the adhesive material added to the negative electrode tab, the adhesive material may further include a conductive material.
따라서, 상기 음극 탭의 하면부는 전지케이스의 하면에 형성된 홈에 안착된 상태에서 용접으로 고정되어 전기적인 연결이 이루어질 수 있고, 음극 탭의 측면부는 전지케이스의 측면에 형성된 홈에 안착된 상태에서 접착물질에 의해 고정될 수 있으며, 상기 접착물질에 포함된 전도성 물질에 의해 전지케이스와 전기적인 연결이 이루어질 수 있다. Therefore, the lower surface of the negative electrode tab is fixed by welding while seated in the groove formed on the lower surface of the battery case, and electrical connection can be made, and the side surface of the negative electrode tab is bonded while seated in the groove formed on the side of the battery case. It can be fixed by a material, and electrical connection with the battery case can be made by a conductive material included in the adhesive material.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above information.
10, 110: 캡 어셈블리
20, 120, 420: 젤리-롤형 전극조립체
121: 양극 탭
22, 122, 422: 음극 탭
30, 130, 430: 원통형 전지케이스
31, 131, 431: 원통형 전지케이스의 측면
32, 132, 232, 332, 432: 원통형 전지케이스의 하면
332a: 원통형 전지케이스 하면의 외측면
50, 450: 절연판
60, 460: 비딩부
133, 233, 333, 433: 홈
234, 334: 노치
235: 홈의 외주변
h1, h2: 비딩부의 높이
h3, h4: 전극조립체의 높이
h5, h5': 홈의 깊이
h6, h6': 홈이 형성된 부분의 전지케이스의 두께
h7, h7': 노치가 형성된 부분의 전지케이스의 두께10, 110: cap assembly
20, 120, 420: jelly-roll type electrode assembly
121: anode tab
22, 122, 422: cathode tab
30, 130, 430: cylindrical battery case
31, 131, 431: side of cylindrical battery case
32, 132, 232, 332, 432: the lower surface of the cylindrical battery case
332a: outer surface of the lower surface of the cylindrical battery case
50, 450: insulating plate
60, 460: beading unit
133, 233, 333, 433: home
234, 334: notch
235: outer periphery of the groove
h1, h2: height of the beading part
h3, h4: height of electrode assembly
h5, h5': Depth of groove
h6, h6': the thickness of the battery case at the grooved part
h7, h7': the thickness of the battery case where the notch is formed
Claims (11)
상기 젤리-롤형 전극조립체는 권취 시작부에 상향 돌출되도록 양극 탭이 부착되어 있고, 권취 종료부에 하향 돌출되도록 음극 탭이 부착되어 있으며,
상기 원통형 전지케이스에는 상기 젤리-롤형 전극조립체의 음극 탭이 안착될 수 있도록 홈이 형성된 구조로 이루어지고,
상기 홈의 외주변을 따라 노치가 형성되거나, 또는 상기 홈의 외주변과 대응되는 전지케이스의 하면의 외측면에 노치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.A cylindrical secondary battery in which a jelly-roll type electrode assembly is stored in a cylindrical battery case,
The jelly-roll type electrode assembly has a positive electrode tab attached to the winding start portion to protrude upward and a negative electrode tab to protrude downward to the winding end portion,
The cylindrical battery case has a structure in which a groove is formed so that the negative electrode tab of the jelly-roll type electrode assembly can be seated,
A cylindrical secondary battery, characterized in that a notch is formed along the outer periphery of the groove, or a notch is formed on the outer surface of the lower surface of the battery case corresponding to the outer periphery of the groove.
상기 캡 어셈블리와 절연판 사이에는 상기 캡 어셈블리를 고정하기 위한 비딩부가 형성되어 있고,
상기 비딩부의 높이는 상기 전지케이스의 하면에 형성된 홈의 깊이만큼 증가하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.The method of claim 1, wherein a cap assembly is located on the top of the cylindrical battery case, and an insulating plate is located between the cap assembly and the jelly-roll type electrode assembly,
A beading portion for fixing the cap assembly is formed between the cap assembly and the insulating plate,
A cylindrical secondary battery, characterized in that the height of the beading portion increases by the depth of the groove formed on the lower surface of the battery case.
Priority Applications (1)
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