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KR20040037577A - Jelly-roll type battery unit and winding method of the same and lithum secondary battery using the same - Google Patents

Jelly-roll type battery unit and winding method of the same and lithum secondary battery using the same Download PDF

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KR20040037577A
KR20040037577A KR1020020066124A KR20020066124A KR20040037577A KR 20040037577 A KR20040037577 A KR 20040037577A KR 1020020066124 A KR1020020066124 A KR 1020020066124A KR 20020066124 A KR20020066124 A KR 20020066124A KR 20040037577 A KR20040037577 A KR 20040037577A
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Abstract

PURPOSE: Provided are a jelly-roll type battery part preventing a short-circuit between electrode plates, a winding method thereof and a lithium secondary battery produced by using the jelly-roll type battery part. CONSTITUTION: The jelly-roll type battery part(40) contains: a first electrode plate(42) comprising a first electrode collector(47) bonding a first electrode lead(420) and a first electrode active material layer(48) coated on at least one side of the first electrode collector(47); a second electrode plate(41) comprising a second electrode collector(45) bonding a second electrode lead(410) and a second electrode active material layer(46) coated on at least one side of the second electrode collector(45); a separator(43) placed between the first electrode plate(42) and the second electrode plate(41). The jelly-roll type battery is formed by winding the first electrode plate(42), the separator(43), and the second electrode plate(41) in order and contains a protection electrode collector(450) capable of covering the first electrode lead(420), wherein the protection electrode collector(450) is formed on the preceding part of the first electrode collector(47) in the winding starting part(50) of the first electrode collector(47) of the first electrode plate(42) located in the most inner part. And the lithium secondary battery contains the jelly-roll type battery part, a can, and a cap assembly.

Description

젤리-롤형의 전지부와, 이의 와인딩방법 및 이를 이용하여 제조된 리튬이차전지{Jelly-roll type battery unit and winding method of the same and lithum secondary battery using the same}Jelly-roll type battery unit, its winding method and a lithium secondary battery manufactured using the same {Jelly-roll type battery unit and winding method of the same and lithum secondary battery using the same}

본 발명은 리튬이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 젤리-롤형의 전지부의 시작부의 구조와, 전지부를 와인딩하는 방법이 개선된 젤리-롤형의 전지부와, 이의 와인딩방법 및 이를 이용하여 제조된 리튬이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly, a jelly-roll-type battery unit having an improved structure of a battery part of a jelly-roll type battery, a method of winding the battery part, a winding method thereof, and manufacturing using the same. It relates to a lithium secondary battery.

통상적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등의 첨단 전자기기분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 휴대용 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.In general, a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used in advanced electronic devices such as a cellular phone, a notebook computer, and a camcorder. In particular, lithium secondary batteries have an operating voltage of 3.6V, which is three times higher than nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries, which are widely used as portable electronic equipment power sources, and is rapidly increasing in terms of high energy density per unit weight. to be.

이러한 리튬이차전지는 주로 양극활물질로 리튬계산화물, 음극활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체전해질전지와, 고분자전해질전지로 분류되며, 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. 또한, 리튬이차전지는 여러가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides as positive electrode active materials and carbon materials as negative electrode active materials. Generally, a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery are classified according to the type of electrolyte, and a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. Moreover, although lithium secondary batteries are manufactured in various shapes, typical shapes include cylindrical shape, square shape, and pouch type.

도 1은 종래의 리튬이차전지의 전지부(10)를 도시한 것이다.1 illustrates a battery unit 10 of a conventional lithium secondary battery.

도면을 참조하면, 상기 전지부(10)는 양극판(11)과, 음극판(12)과, 상기 양극 및 음극판(11)(12) 사이에 개재되는 복수장의 세퍼레이터(13)를 포함한다. 상기 양극 및 음극판(11)(12)과 세퍼레이터(13)는 각각 한 장의 스트립으로 이루어져 있다.Referring to the drawings, the battery unit 10 includes a positive electrode plate 11, a negative electrode plate 12, and a plurality of separators 13 interposed between the positive and negative electrode plates 11 and 12. The positive and negative plates 11 and 12 and the separator 13 are each composed of one strip.

상기 양극판(11)은 양극집전체(14)와, 상기 양극집전체(14)의 양면에 코팅되는 양극활물질층(15)을 포함하며, 상기 양극집전체(14)의 전극무지부(electrode uncoated area,14a)에는 양극리드(16)가 부착되어 있다.The positive electrode plate 11 includes a positive electrode current collector 14 and a positive electrode active material layer 15 coated on both surfaces of the positive electrode current collector 14, and an electrode uncoated portion of the positive electrode current collector 14. An anode lead 16 is attached to the area 14a.

상기 음극판(12)도 양극판(11)과 마찬가지로 음극집전체(17)와, 상기 음극집전체(17)의 양면에 코팅되는 음극활물질층(18)으로 이루어져 있으며, 상기 음극집전체(17)의 전극무지부(17a)에는 음극리드(19)가 전기적으로 연결되어 있다.Like the positive electrode plate 11, the negative electrode plate 12 includes a negative electrode current collector 17 and a negative electrode active material layer 18 coated on both surfaces of the negative electrode current collector 17. The negative electrode lead 19 is electrically connected to the electrode supporting portion 17a.

도 2는 이러한 전지부(10)가 와인딩되는 시작부를 도시한 것이다.2 shows the beginning of which the battery unit 10 is wound.

도면을 참조하면, 상기 전지부(10)는 최내각에 음극판(12)이 위치하고 있다. 상기 음극판(12)에는 음극시작부(21)에 음극리드(19)가 부착되어 있다. 상기 음극시작부(21)는 음극활물질층(18)이 코팅되지 않은 음극집전체(17)의 전극무지부에 해당되는 영역이다. 상기 음극리드(19)는 상기 음극집전체(17)에 대하여 용접되어 있다.Referring to the drawings, the battery unit 10 is the negative electrode plate 12 is located at the innermost. A negative electrode lead 19 is attached to the negative electrode plate 12 at the negative electrode plate 12. The negative electrode start portion 21 is a region corresponding to the electrode uncoated portion of the negative electrode current collector 17 on which the negative electrode active material layer 18 is not coated. The negative electrode lead 19 is welded to the negative electrode current collector 17.

상기 음극판(12)의 외곽에는 세퍼레이터(13)가 감싸져 있다.The separator 13 is wrapped around the negative electrode plate 12.

상기 세퍼레이터(13)의 바깥쪽으로는 양극판(11)이 위치하고 있다. 상기 양극판(11)에는 양극활물질층(15)이 형성되지 않은 양극집전체(14)의 전극무지부에 해당되는 영역에 양극리드(16)가 고정되어 있다.The positive electrode plate 11 is located outside the separator 13. The positive electrode lead 11 is fixed to a region corresponding to the electrode uncoated portion of the positive electrode current collector 14 in which the positive electrode active material layer 15 is not formed.

한편, 상기 양극판(11)의 외면에는 와인딩시 다른 극판간의 전기적인 절연을 위하여 또 한장의 세퍼레이터(13)가 감싸져 있다.On the other hand, the outer surface of the positive electrode plate 11 is wrapped with another separator 13 for electrical insulation between the other electrode plate when winding.

상기와 같은 구조의 전지부(10)는 음극판(12), 세퍼레이터(13), 양극판(11), 세퍼레이터(13)으로 배치된 상태에서 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 와인딩되어 완성된다.The battery unit 10 having the structure as described above is completed by winding in a jelly-roll type in a state in which the negative electrode plate 12, the separator 13, the positive electrode plate 11, and the separator 13 are disposed.

그런데, 종래의 전지부(10)는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.By the way, the conventional battery unit 10 has the following problems.

전지부(10)의 최내곽에 위치하고 있는 극판, 예컨대 음극판(12)의 음극집전체(17)에 음극리드(19)를 용접하고, 그 외곽으로 세퍼레이터(13)와, 양극판(11)과, 세퍼레이터(13)를 순차적으로 배치시키고, 젤리-롤형으로 와인딩할 경우, 음극시작부(21)에서 상기 음극리드(19)가 용접된 부분과, 그렇지 않은 부분의 단차가 발생하게 된다.The negative electrode lead 19 is welded to the negative electrode current collector 17 of the negative electrode plate 12, for example, the negative electrode plate 12, which is located at the innermost part of the battery unit 10, and the separator 13, the positive electrode plate 11, When the separator 13 is sequentially disposed and wound in a jelly-roll type, a step between the portion of the cathode lead 19 welded from the cathode start part 21 and the portion not being formed occurs.

이에 따라, 와인딩시 외부의 압력을 받을 경우, 상대적으로 탄성이 적은 부분인 음극리드(19)는 음극집전체(17)와, 세퍼레이터(13)을 찢고 극성을 달리하는 양극판(11)에 접촉하여서 내부단락이 발생할 가능성이 크다.Accordingly, when the external pressure is applied during winding, the negative lead 19, which is a relatively less elastic portion, contacts the negative electrode current collector 17 and the positive electrode plate 11 that tears the separator 13 and differs in polarity. An internal short circuit is likely to occur.

이를 방지하기 위하여, 종래의 기술에 따르면, 용접되는 부분을 와인딩되는 중간부분에 위치시키거나, 전극리드가 와인딩된 전지부의 중심부에 위치하도록 하는 방법이 있을 수도 있다.In order to prevent this, according to the related art, there may be a method of placing the welded portion in the middle of the winding or the electrode lead in the center of the wound cell.

그러나, 전극도중에 전극리드를 용접하는 방법은 집전체에 연속적으로 코팅된 전극활물질층을 제거하고, 이 부분에 전극리드를 용접하여야 하는 단점이 있다. 또한, 와인딩된 전지부의 중심부에 전극리드가 위치하도록 하는 방법은 전극리드를 전지부의 중앙에 오도록 전극리드의 용접부와 세퍼레이터를 동시에 와인딩기기의 멘드렐 중앙부에 두고 와인딩을 해야하는 복잡성이 있고, 전극리드가 멘드렐과 어긋나게 되어서 불량이 발생할 가능성이 잦다.However, the method of welding the electrode lead in the middle of the electrode has the disadvantage that the electrode active material layer continuously coated on the current collector, and the electrode lead should be welded to this portion. In addition, the method of positioning the electrode lead in the center of the wound battery part has a complexity of winding the electrode lead and the separator at the center of the mandrel of the winding device so that the electrode lead is in the center of the battery part. Leads are misaligned with the mandrel, which often leads to defects.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 와인딩되는 전지부의 최내곽에 위치하는 전극판의 전극시작부에 용접된 전극리드를 보호하도록 구조와 이에 따른 방법이 개선되어 극판간의 단락을 방지한 젤리-롤형의 전지부와, 이의 와인딩방법 및 이를 이용하여 제조된 리튬이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, the structure and the method is improved so as to protect the electrode lead welded to the electrode start of the electrode plate which is located in the innermost part of the winding battery part to prevent short circuit between the pole plates An object of the present invention is to provide a battery part of a jelly-roll type, a winding method thereof, and a lithium secondary battery manufactured using the same.

도 1은 종래의 리튬이차전지의 전지부를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing a battery unit of a conventional lithium secondary battery;

도 2는 도 1의 전지부의 시작부를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing the beginning of the battery unit of FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지를 도시한 분리사시도,Figure 3 is an exploded perspective view showing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지부를 일부 절제도시한 분리사시도,Figure 4 is an exploded perspective view showing a part of the battery section according to an embodiment of the present invention,

도 5는 도 4의 전지부의 시작부를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view illustrating a beginning of a battery unit of FIG. 4.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

30...리튬이차전지31...캔30 Lithium rechargeable battery 31 Can

32...전지부33,41...양극판32 Battery unit 33,41 Anode plate

34,42...음극판35,43...세퍼레이터34,42 ... cathode plate 35,43 ... separator

36...양극리드37...음극리드36 Anode lead 37 Anode lead

45...양극집전체46...양극활물질층45 anode collector 46 anode active material layer

47...음극집전체48...음극활물질층47.cathode current collector48.cathode active material layer

300...캡조립체310..캡플레이트300 cap assembly 310 cap plate

320...음극단자330...가스켓320 negative electrode terminal 330 gasket

340...볼350...절연플레이트340 ball 350 insulation plate

360...단자플레이트370...절연체360 Terminal Block 370 Insulator

450...보호전극집전체450.Protective electrode collector

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 젤리-롤형의 전지부는In order to achieve the above object, the battery unit of the jelly-roll type according to an aspect of the present invention

제1 전극리드가 부착되는 제1 전극집전체와, 상기 제1 전극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 제1 전극활물질층으로 된 제1 전극판;A first electrode plate comprising a first electrode current collector to which a first electrode lead is attached, and a first electrode active material layer coated on at least one surface of the first electrode current collector;

제2 전극리드가 부착되는 제2 전극집전체와, 상기 제2 전극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 제2 전극활물질층으로 된 제2 전극판; 및A second electrode plate including a second electrode current collector to which a second electrode lead is attached, and a second electrode active material layer coated on at least one surface of the second electrode current collector; And

상기 제1 전극판 및 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터;를 포함하며,And a separator interposed between the first electrode plate and the second electrode plate.

상기 제1 전극판, 세퍼레이터, 제2 전극판순으로 배치된 상태에서 와인딩되고, 최내곽에 위치한 제1 전극판의 제1 전극집전체의 와인딩 시작부에는 상기 제1 전극집전체의 선행되는 부분에 상기 제1 전극리드를 커버가능한 보호전극집전체가 더 형성된 것을 특징으로 한다.The first electrode plate, the separator, and the second electrode plate in the state arranged in the winding state, the winding of the first electrode current collector of the first electrode plate located in the innermost at the first portion of the first electrode current collector A protective electrode current collector that can cover the first electrode lead is further formed.

또한, 상기 보호전극집전체는 상기 제1 전극리드가 부착된 전극집전체를 향하여 적어도 일회이상 접혀져서 이를 커버가능한 것을 특징으로 한다.In addition, the protective electrode current collector may be folded at least one or more times toward the electrode current collector to which the first electrode lead is attached to cover the same.

본 발명의 다른 측면에 따른 젤리-롤형의 전지부의 와인딩방법은,According to another aspect of the present invention, a method of winding a jelly-roll type battery unit,

제1 전극리드가 부착되는 제1 전극집전체의 와인딩시작부에서 상기 제1 전극집전체의 선행되는 부분에 형성된 보호전극집전체를 상기 제1 전극리드를 커버하도록 적어도 일회 이상 접어서 제1 전극판을 완성하고, 상기 제1 전극판의 외곽으로 세퍼레이터와, 제2 전극리드가 부착된 제2 전극집전체로 된 제2 전극판을 순차적으로 배치시키고, 이들을 공히 와인딩하는 것을 특징으로 한다.At the beginning of the winding of the first electrode current collector to which the first electrode lead is attached, the protective electrode current collector formed on the preceding portion of the first electrode current collector is folded at least once so as to cover the first electrode lead, thereby forming the first electrode plate. Next, a separator and a second electrode plate made of a second electrode current collector with a second electrode lead are sequentially disposed outside the first electrode plate, and the windings are simultaneously performed.

게다가, 상기 보호전극집전체는 상기 제1 전극집전체에 대하여 제1 전극리드가 부착되는 면과 반대방향으로 접는 것을 특징으로 한다.In addition, the protective electrode current collector may be folded in a direction opposite to a surface on which the first electrode lead is attached to the first electrode current collector.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 리튬이차전지는,Lithium secondary battery according to another aspect of the present invention,

제1 전극리드가 부착된 제1 전극판과, 세퍼레이터와, 상기 제1 전극판과 극성을 달리하며 제2 전극리드가 부착된 제2 전극판순으로 배치되어 와인딩된 전지부;A battery unit disposed and wound in the order of a first electrode plate having a first electrode lead, a separator, and a second electrode plate having a second electrode lead having a polarity different from that of the first electrode plate;

상기 전지부가 수용되는 공간부를 제공하는 캔; 및A can providing a space part in which the battery part is accommodated; And

상기 캔의 상부에 결합되며, 캡플레이트와, 상기 캡플레이트에 형성된 단자통공을 통하여 결합되고 그 외면에 상기 캡플레이트와의 절연을 위하여 가스켓이개재된 전극단자를 가지는 캡조립체;를 포함하며,And a cap assembly coupled to an upper portion of the can and having a cap plate and an electrode terminal coupled to the cap plate through a terminal through hole formed in the cap plate and having a gasket interposed therebetween for insulating the cap plate.

제1 전극판은 상기 제1 전극리드가 부착되는 제1 전극집전체와, 상기 제1 전극집전체의 적어도 일면에 코팅된 제1 전극활물질층으로 이루어지고, 제2 전극판은 상기 제2 전극리드가 부착되는 제2 전극집전체와, 상기 제2 전극집전체의 적어도 일면에 코팅된 제2 전극활물질층으로 이루어지며,The first electrode plate may include a first electrode current collector to which the first electrode lead is attached, and a first electrode active material layer coated on at least one surface of the first electrode current collector, and the second electrode plate may include the second electrode. A second electrode current collector to which a lead is attached, and a second electrode active material layer coated on at least one surface of the second electrode current collector,

최내곽에 위치한 제1 전극집전체의 제1 전극집전체의 와인딩 시작부에는 상기 제1 전극집전체의 선행되는 부분에 상기 제1 전극리드를 커버가능한 보호전극집전체가 더 형성된 것을 특징으로 한다.A protective electrode current collector, which covers the first electrode lead, may be further formed at a beginning portion of the first electrode current collector of the first electrode current collector located at the innermost part and cover the first electrode lead. .

또한, 상기 각 전극판과 세퍼레이터는 각각 한 장의 스트립으로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, each of the electrode plate and the separator is characterized in that each formed of a strip.

나아가, 상기 보호전극집전체는 상기 제1 전극집전체로부터 일체로 길이방향으로 연장되며, 상기 제1 전극리드가 부착된 전극집전체를 향하여 적어도 일회이상 접혀진 것을 특징으로 한다.Further, the protective electrode current collector is integrally extended in the longitudinal direction from the first electrode current collector, characterized in that the first electrode lead is folded at least once toward the electrode current collector attached.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 젤리-롤형의 리튬이차전지를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a jelly-roll type lithium secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각형의 리튬이차전지(30)를 도시한 것이다.3 illustrates a rectangular lithium secondary battery 30 according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 상기 리튬이차전지(30)는 캔(31)과, 상기 캔(31)의 내부에 수용되는 전지부(32)와, 상기 캔(31)의 상부에 결합되는 캡조립체(300)를 포함한다.Referring to the drawings, the lithium secondary battery 30 may include a can 31, a battery unit 32 accommodated in the can 31, and a cap assembly 300 coupled to an upper portion of the can 31. ).

상기 캔(31)은 상기 전지부(32)를 수용할 수 있는 중공이 형성된 각형이며, 그 자체가 단자역할을 수행할 수 있도록 금속재로 제조되어 있다.The can 31 is a square in which a hollow for accommodating the battery part 32 is formed and is made of a metal material so as to itself serve as a terminal.

상기 캔(31)의 내부에 수용되는 전지부(32)는 양극판(33)과, 음극판(34)과, 세퍼레이터(35)를 포함하고 있다. 상기 양극 및 음극판(33)(34)과, 세퍼레이터(35)는 각각 한 장의 스트립으로 이루어져 있으며, 젤리-롤 형으로 와인딩되어 있다.The battery unit 32 accommodated in the can 31 includes a positive electrode plate 33, a negative electrode plate 34, and a separator 35. The positive and negative electrode plates 33 and 34 and the separator 35 each consist of one strip and are wound in a jelly-roll shape.

상기 양극판(33)과 음극판(34)에는 양극리드(36)와, 음극리드(37)가 각각 용접되어 있다. 상기 양극 및 음극리드(36)(37)의 일부는 젤리-롤형으로 감겨진 전지부(32)의 윗쪽 방향으로 노출되어 있다. 상기 양극 및 음극리드(36)(37)는 극성을 달리하여 배치될 수도 있을 것이다. 상기 양극 및 음극리드(36)(37)의 노출된 부분에는 극판(33)(34)간의 전기적이 단락을 방지하기 위하여 절연테이프(38)가 감싸져 있다.The positive lead 36 and the negative lead 37 are welded to the positive electrode plate 33 and the negative electrode plate 34, respectively. A portion of the positive and negative lead 36, 37 is exposed in the upward direction of the battery unit 32 wound in a jelly-roll type. The anode and cathode leads 36 and 37 may be arranged with different polarities. Insulated portions of the anode and cathode leads 36 and 37 are covered with an insulating tape 38 to prevent electrical short circuits between the electrode plates 33 and 34.

상기 캔(31)의 상부에 결합되는 캡조립체(300)에는 캡플레이트(310)가 마련되어 있다. 상기 캡플레이트(310)는 상기 캔(31)의 입구와 대응되는 크기와 형상을 가진 평판형의 금속재이다. 상기 캡플레이트(310)의 중앙에는 소정 크기의 단자통공(311)이 형성되어 있다. 상기 캡플레이트(310)의 일측에는 전해액주입공(312)이 형성되어 있다.A cap plate 310 is provided at the cap assembly 300 coupled to the upper portion of the can 31. The cap plate 310 is a flat metal having a size and shape corresponding to the inlet of the can 31. A terminal hole 311 having a predetermined size is formed in the center of the cap plate 310. An electrolyte injection hole 312 is formed at one side of the cap plate 310.

상기 캡플레이트(310)에 형성된 단자통공(311)에는 음극단자(320)가 설치가능하다. 상기 음극단자(320)의 외면에는 이와 캡플레이트(31)와의 절연을 위하여 튜브형의 가스켓(330)이 설치되어 있다. 상기 전해액주입공(312)에는 상기 캔(31) 내부로 전해액주입이 완료된 다음에 그 입구를 밀폐시키도록 볼(340)이 개재되어있다.The negative electrode terminal 320 may be installed in the terminal through hole 311 formed in the cap plate 310. The outer surface of the negative electrode terminal 320 is provided with a tubular gasket 330 to insulate it from the cap plate 31. The electrolyte injection hole 312 is interposed with a ball 340 to seal the inlet after the electrolyte injection is completed into the can 31.

상기 캡플레이트(310)의 하부에는 절연플레이트(350)가 설치되어 있다. 상기 절연플레이트(350)의 아랫면에는 단자플레이트(360)가 설치되어 있다. 상기 음극단자(320)는 가스켓(330)에 감싸진 상태에서 단자통공(311)을 통하여 삽입되고, 저면부는 캡플레이트(310)의 하부로 노출되어서 상기 절연플레이트(350)와, 단자플레이트(360)가 개재된 상태에서 상기 캡플레이트(310)에 대하여 그 위치가 고정된다. 상기 음극단자(320)의 저면부는 단자플레이트(360)와 전기적으로 연결되어 있다.An insulating plate 350 is installed below the cap plate 310. The terminal plate 360 is provided on the bottom surface of the insulating plate 350. The negative electrode terminal 320 is inserted through the terminal through hole 311 in a state wrapped in the gasket 330, the bottom portion is exposed to the lower portion of the cap plate 310, the insulating plate 350 and the terminal plate 360 The position is fixed with respect to the cap plate 310 in the state where the). The bottom portion of the negative electrode terminal 320 is electrically connected to the terminal plate 360.

상기 단자플레이트(360)의 하부에는 절연체(370)가 위치하고 있다. 상기 절연체(370)는 상기 전지부(32)와 캡플레이트(310)와의 절연을 위하여 고분자 수지로 이루어져 있다.An insulator 370 is positioned below the terminal plate 360. The insulator 370 is made of a polymer resin to insulate the battery unit 32 from the cap plate 310.

여기서, 상기 전지부(32)중 최내각에 위치하는 극판에는 전극무지부에 부착되는 전극리드를 보호할 수 있는 보호수단이 설치되어 있어서, 서로 다른 극판간의 단락을 방지하는 것이 가능하다.Here, the pole plate positioned at the innermost part of the battery unit 32 is provided with protection means for protecting the electrode lead attached to the electrode uncoated portion, it is possible to prevent a short circuit between different pole plates.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지부(40)를 도시한 것이다.4 illustrates a battery unit 40 according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 상기 전지부(40)는 제2 극판인 양극판(41)과, 이와 극성을 달리하는 제1 극판인 음극판(42)과, 복수장의 세퍼레이터(43)(44)를 포함하고 있다. 상기 양극 및 음극판(41)(42)과, 세퍼레이터(43)(44)는 각각 한 장의 스트립으로 이루어져 있고, 음극판(43), 세퍼레이터(43), 양극판(41), 세퍼레이터(44) 순으로 배치되어서, 젤리-롤형으로 권취되어 있다.Referring to the drawings, the battery unit 40 includes a positive electrode plate 41 as a second pole plate, a negative electrode plate 42 as a first pole plate having a different polarity, and a plurality of separators 43 and 44. . The positive and negative plates 41 and 42 and the separators 43 and 44 each consist of one strip, and are arranged in the order of the negative plate 43, the separator 43, the positive plate 41, and the separator 44. It is wound up in the jelly-roll form.

리튬이차전지의 경우, 상기 양극판(41)은 박판의 알루미늄으로 된 제2 전극집전체인 양극집전체(45)와, 상기 양극집전체(43)의 양면에 리튬계 산화물을 주성분으로 하여 코팅된 제2 전극활물질층인 양극활물질층(46)을 포함하고 있다. 상기 양극집전체(45)의 양극무지부(45a), 즉, 양극활물질층(46)이 코팅되지 않은 영역에는 제2 전극리드인 양극리드(410)가 부착되어 있다. 상기 양극집전체(45)에 대하여 양극리드(410)는 용접에 의하여 위치를 고정하고 있으며, 그 일부는 상기 양극집전체(45)의 윗방향으로 노출되어 있다. 노출된 상기 양극리드(410)의 외면에는 절연테이프(430)가 감싸져 있다.In the case of a lithium secondary battery, the positive electrode plate 41 is coated on both surfaces of the positive electrode current collector 45, which is a second electrode current collector made of thin aluminum, and lithium oxide on both surfaces of the positive electrode current collector 43. A cathode active material layer 46 serving as a second electrode active material layer is included. A positive electrode lead 410, which is a second electrode lead, is attached to the positive electrode non-coating portion 45a of the positive electrode current collector 45, that is, the region where the positive electrode active material layer 46 is not coated. The positive electrode lead 410 is fixed to the positive electrode current collector 45 by welding, a part of which is exposed upward of the positive electrode current collector 45. The insulating tape 430 is wrapped on the exposed outer surface of the anode lead 410.

상기 음극판(42)은 박판의 구리로 된 제1 전극집전체인 음극집전체(47)와, 상기 음극집전체(47)의 양면에 탄소재를 주성분으로 하여 코팅된 제1 전극활물질층인 음극활물질층(48)을 포함하고 있다. 상기 음극집전체(47)에서, 음극활물질층(48)이 코팅되지 않은 영역인 음극무지부(47a)에는 제1 전극리드인 음극리드(420)가 용접되어 있다. 상기 음극리드(420)도 양극리드(410)의 경우와 마찬가지로 음극집전체(45)의 윗방향으로 일부가 노출되어 있으며, 노출된 음극리드(420)에는 절연테이프(440)가 감싸져 있다.The negative electrode plate 42 is a negative electrode current collector 47, which is a first electrode current collector made of thin copper, and a first electrode active material layer coated mainly on a carbon material on both surfaces of the negative electrode current collector 47. The active material layer 48 is included. In the negative electrode current collector 47, a negative electrode lead 420, which is a first electrode lead, is welded to the negative electrode non-coating portion 47a, which is a region where the negative electrode active material layer 48 is not coated. As in the case of the anode lead 410, a portion of the anode lead 420 is exposed upward of the anode current collector 45, and an insulating tape 440 is wrapped around the exposed cathode lead 420.

상기 세퍼레이터(43)(44)는 복수장이 마련되어 있으며, 상기 음극판(42)과 양극판(41) 사이에 한장의 세퍼레이터(43)가 배치되고, 상기 양극판(41)의 외면, 즉, 전지부(40)의 최외곽부분에 다른 한장의 세퍼레이터(44)가 더 배치될 수도 있을 것이다.A plurality of separators 43 and 44 are provided, and a separator 43 is disposed between the negative electrode plate 42 and the positive electrode plate 41, and the outer surface of the positive electrode plate 41, that is, the battery unit 40. Another separator 44 may be further disposed at the outermost part of the bottom surface).

이때, 상기 전지부(40)중 젤리-롤형으로 와인딩시 최내곽에 위치하는 전극인 음극판(42)에는 음극리드(420)가 부착되는 음극집전체(47)의 선행되는 부분에 상기음극리드(420)를 보호하기 위한 보호수단인 보호전극집전체(450)가 형성되어 있다.At this time, the negative electrode plate (42), which is the electrode located at the innermost part of the battery part 40 when winding in the jelly-roll type, is formed on the preceding portion of the negative electrode current collector 47 to which the negative electrode lead 420 is attached. A protective electrode current collector 450 which is a protective means for protecting the 420 is formed.

상기 보호전극집전체(450)는 상기 음극집전체(47)로부터 횡방향으로 일체로 연장되는 부분이며, 실질적으로 극판간의 반응이 없어서 음극활물질층(48)이 요구되지 않는 영역이다. 상기 보호전극집전체(450)는 상기 음극집전체(47)가 부착된 음극무지부(47a)의 폭을 커버할 수 있도록, 적어도 일회이상 접혀질 수 있는 길이를 가지고 있다.The protective electrode current collector 450 is a portion extending integrally from the negative electrode current collector 47 in the transverse direction, and is a region in which the negative electrode active material layer 48 is not required because there is no reaction between the electrode plates. The protective electrode current collector 450 has a length that can be folded at least one time to cover the width of the negative electrode non-coating portion 47a to which the negative electrode current collector 47 is attached.

상기 보호전극집전체(450)는 전지부(40)의 와인딩 공정시 다른 극판(41)이나, 세퍼레이터(43)(44)과의 와인딩되기 이전에 상기 음극리드(420)가 용접된 음극무지부(47a)에 점선으로 표시한 바와 같이 우선적으로 접혀져서, 이 부분을 보호하고 있다.The protective electrode current collector 450 has a negative electrode non-coating portion in which the negative electrode lead 420 is welded before winding with the other electrode plate 41 or the separators 43 and 44 during the winding process of the battery part 40. As indicated by a dotted line at 47a, the sheet is folded first to protect this portion.

도 5는 이러한 전지부(40)의 와인딩 시작부를 도시한 것이다.5 shows the beginning of the winding of the battery unit 40.

여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.Here, the same reference numerals as in the above-described drawings indicate the same members having the same function.

도면을 참조하면, 상기 전지부(40)에는 최내곽으로부터 음극판(42), 세퍼레이터(43), 양극판(41), 세퍼레이터(44) 순으로 배치되어 있으며, 이러한 배치상태에서 일방향으로 와인딩되어 있다.Referring to the drawings, the battery unit 40 is disposed in the order from the innermost to the negative electrode plate 42, the separator 43, the positive electrode plate 41, the separator 44, and is wound in one direction in this arrangement state.

상기 음극판(42)의 와인딩시작부(50)에 있어서, 음극무지부(47a)에는 음극리드(420)가 용접고정되어 있다. 상기 음극리드(420)가 고정된 부분과 소정간격 이격된 음극집전체(47)에는 양면에 음극활물질층(48)이 코팅되어 있다.In the winding start portion 50 of the negative electrode plate 42, a negative electrode lead 420 is welded to the negative electrode uncoated portion 47a. A negative electrode active material layer 48 is coated on both surfaces of the negative electrode current collector 47 spaced apart from the fixed portion of the negative electrode lead 420 by a predetermined distance.

이때, 상기 음극리드(420)가 고정된 음극무지부(47a)에는 이로부터 일체로음극집전체(47)의 횡방향으로 연장되는 부분에 보호전극집전체(450)가 연장되어 있다. 상기 보호전극집전체(450)는 상기 음극무지부(47a)의 외면에 접혀져 있다.In this case, the protective electrode current collector 450 extends in the negative electrode uncoated portion 47a to which the negative electrode lead 420 is fixed to a portion extending in the transverse direction of the negative electrode current collector 47 integrally therefrom. The protective electrode current collector 450 is folded to an outer surface of the negative electrode uncoated portion 47a.

상기 보호전극집전체(450)가 접혀지는 방향은 상기 음극리드(420)가 배치되지 않은 음극무지부(47a)의 표면으로 향하는 것이 음극활물질층(48)이 코팅된 음극집전체(47)와의 단차를 최소화시킬 수 있어서 바람직하다.The direction in which the protective electrode current collector 450 is folded is directed toward the surface of the negative electrode non-coating portion 47a in which the negative electrode lead 420 is not disposed and the negative electrode current collector 47 coated with the negative electrode active material layer 48. It is preferable because the step can be minimized.

상기 보호전극집전체(450)가 접혀진 부분은 실질적으로 음극집전체(47)의 다른 부분보다 복수배 두꺼워지게 된다. 이에 따라, 상기 음극리드(420)는 음극무지부(47a)와, 보호전극집전체(450)의 이중층으로 적층되는 구조를 이루고 있다.The portion where the protective electrode current collector 450 is folded is substantially multiple times thicker than other portions of the negative electrode current collector 47. Accordingly, the negative electrode lead 420 has a structure in which the negative electrode uncoated portion 47a and the protective electrode current collector 450 are stacked in a double layer.

상기 보호전극집전체(450)가 접혀진 음극판(42)의 외면에는 한장의 세퍼레이터(43)가 배치되며, 그 외곽으로 양극집전체(45)와, 그 양면에 양극활물질층(46)이 코팅된 구조로 된 양극판(41)과, 다른 한장의 세퍼레이터(44)가 위치하고 있다.A separator 43 is disposed on an outer surface of the negative electrode plate 42 on which the protective electrode current collector 450 is folded, and an anode current collector 45 and an anode active material layer 46 are coated on both sides thereof. The positive plate 41 having the structure and the other separator 44 are located.

상기와 같은 구조를 가지는 전지부(40)는 일방향으로 와인딩시 상기 음극리드(420)가 용접된 음극무지부(47a)의 외면에는 실질적으로 동일한 소재로 된 보호전극집전체(450)가 접혀져 있다.In the battery unit 40 having the structure as described above, the protective electrode current collector 450 made of substantially the same material is folded on the outer surface of the negative electrode non-coating portion 47a to which the negative electrode lead 420 is welded when winding in one direction. .

이렇게 음극리드(420)가 형성된 음극시작부(50)는 음극무지부(47a)와, 보호전극집전체(450)가 이중으로 보호하면서 세퍼레이터(43)와, 양극판(41), 세퍼레이터(44)와 공히 감겨지게 된다.The cathode start part 50 having the cathode lead 420 formed therein is a separator 43, a cathode plate 41, and a separator 44 while the cathode uncoated part 47a and the protective electrode current collector 450 are protected in a double manner. It will be wound together.

이에 따라, 상기 음극리드(420)가 외부의 압력등에 의하여 변형이 발생할 경우에도 음극무지부(47a)와, 보호전극집전체(450)가 그 외면에 적층되어 있으므로, 상대적으로 탄성이 적은 음극리드(420)가 이를 뚫고, 세퍼레이터(43)를 찢어서 극성을 달리하는 다른 극판(41)과의 전기적 접촉을 방지할 수가 있다.Accordingly, even when the negative electrode lead 420 is deformed due to external pressure or the like, the negative electrode non-coating portion 47a and the protective electrode current collector 450 are stacked on the outer surface thereof, so that the negative electrode lead has a relatively low elasticity. 420 may pierce the separator 43 and tear the separator 43 to prevent electrical contact with other pole plates 41 having different polarities.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 젤리-롤형의 전지부와, 이의 와인딩방법 및 이를 이용하여 제조된 리튬이차전지는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, the jelly-roll type battery unit of the present invention, a winding method thereof, and a lithium secondary battery manufactured using the same may obtain the following effects.

젤리-롤형의 전지부에 있어서, 최내곽에 위치하는 극판에 부착되는 전극리드의 외면에는 전극리드가 고정된 전극무지부의 선행하는 부분에 소정길이의 보호전극집전체가 형성되어 있고, 이 보호전극집전체가 접혀져서 전극리드가 부착된 영역을 커버하고 있으므로, 와인딩시나, 전지의 작동중 외압의 작용으로 인하여 전극리드가 변형될 경우에도 세퍼레이터를 찢어서 다른 극판과 전기적인 쇼트를 발생시키는 것을 미연에 방지시킬 수가 있다.In the jelly-roll type battery part, a protective electrode current collector having a predetermined length is formed on the outer surface of the electrode lead attached to the pole plate located at the innermost part in the preceding portion of the electrode support portion on which the electrode lead is fixed. Since the current collector is folded to cover the area where the electrode leads are attached, it is not necessary to tear the separator to generate electrical shorts with other electrode plates during winding or when the electrode leads are deformed due to the external pressure during the operation of the battery. Can be prevented.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.

Claims (13)

제1 전극리드가 부착되는 제1 전극집전체와, 상기 제1 전극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 제1 전극활물질층으로 된 제1 전극판;A first electrode plate comprising a first electrode current collector to which a first electrode lead is attached, and a first electrode active material layer coated on at least one surface of the first electrode current collector; 제2 전극리드가 부착되는 제2 전극집전체와, 상기 제2 전극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 제2 전극활물질층으로 된 제2 전극판; 및A second electrode plate including a second electrode current collector to which a second electrode lead is attached, and a second electrode active material layer coated on at least one surface of the second electrode current collector; And 상기 제1 전극판 및 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터;를 포함하며,And a separator interposed between the first electrode plate and the second electrode plate. 상기 제1 전극판, 세퍼레이터, 제2 전극판순으로 배치된 상태에서 와인딩되고, 최내곽에 위치한 제1 전극판의 제1 전극집전체의 와인딩 시작부에는 상기 제1 전극집전체의 선행되는 부분에 상기 제1 전극리드를 커버가능한 보호전극집전체가 더 형성된 것을 특징으로 하는 젤리-롤형의 전지부.The first electrode plate, the separator, and the second electrode plate in the state arranged in the winding state, the winding of the first electrode current collector of the first electrode plate located in the innermost at the first portion of the first electrode current collector A jelly-roll type battery unit, characterized in that the protective electrode current collector is further formed to cover the first electrode lead. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호전극집전체는 상기 제1 전극집전체로부터 일체로 길이방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 젤리-롤형의 전지부.The protective electrode current collector is a jelly-roll battery cell, characterized in that extending in the longitudinal direction integrally from the first electrode current collector. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 보호전극집전체는 상기 제1 전극리드가 부착된 전극집전체를 향하여 적어도 일회이상 접혀져서 이를 커버가능한 것을 특징으로 하는 젤리-롤형의 전지부.Wherein the protective electrode current collector is folded toward the electrode current collector to which the first electrode lead is attached at least one or more times to cover it. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 보호전극집전체는 상기 제1 전극리드가 부착된 전극집전체의 반대면을 향하여 접혀진 것을 특징으로 하는 젤리-롤형의 전지부.And the protective electrode current collector is folded toward the opposite surface of the electrode current collector to which the first electrode lead is attached. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 전극리드는 전극활물질층이 코팅되지 않은 영역인 전극무지부에 해당되는 전극집전체에 각각 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 젤리-롤형의 전지부.Wherein each electrode lead is electrically connected to an electrode current collector corresponding to an electrode uncoated portion, which is an area where the electrode active material layer is not coated. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 전극판과, 세퍼레이터는 각각 한 장의 스트립인 것을 특징으로 하는 젤릴-롤형의 전지부.Each of the electrode plates and the separator is a strip of gelyl-roll type, characterized in that each of the strips. 제1 전극리드가 부착되는 제1 전극집전체의 와인딩시작부에서 상기 제1 전극집전체의 선행되는 부분에 형성된 보호전극집전체를 상기 제1 전극리드를 커버하도록 적어도 일회 이상 접어서 제1 전극판을 완성하고, 상기 제1 전극판의 외곽으로 세퍼레이터와, 제2 전극리드가 부착된 제2 전극집전체로 된 제2 전극판을 순차적으로 배치시키고, 이들을 공히 와인딩하는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형의 전지부의 와인딩방법.At the beginning of the winding of the first electrode current collector to which the first electrode lead is attached, the protective electrode current collector formed on the preceding portion of the first electrode current collector is folded at least once so as to cover the first electrode lead, thereby forming the first electrode plate. And a second electrode plate comprising a separator and a second electrode current collector having a second electrode lead attached to the outer side of the first electrode plate in sequence, and winding them together. Winding method of the battery unit. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 보호전극집전체는 상기 제1 전극집전체에 대하여 제1 전극리드가 부착되는 면과 반대방향으로 접는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형의 전지부의 와인딩방법.And the protective electrode current collector is folded in a direction opposite to a surface on which the first electrode lead is attached to the first electrode current collector. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제2 전극판의 외곽에는 세퍼레이터가 더 배치되어 와인딩되는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형의 전지부의 와인딩방법.Separating the separator is further disposed on the outer side of the second electrode plate winding method of the battery unit of the jelly-roll type. 제1 전극리드가 부착된 제1 전극판과, 세퍼레이터와, 상기 제1 전극판과 극성을 달리하며 제2 전극리드가 부착된 제2 전극판순으로 배치되어 와인딩된 전지부;A battery unit disposed and wound in the order of a first electrode plate having a first electrode lead, a separator, and a second electrode plate having a second electrode lead having a polarity different from that of the first electrode plate; 상기 전지부가 수용되는 공간부를 제공하는 캔; 및A can providing a space part in which the battery part is accommodated; And 상기 캔의 상부에 결합되며, 캡플레이트와, 상기 캡플레이트에 형성된 단자통공을 통하여 결합되고 그 외면에 상기 캡플레이트와의 절연을 위하여 가스켓이 개재된 전극단자를 가지는 캡조립체;를 포함하며,And a cap assembly coupled to an upper portion of the can, the cap assembly having a cap plate coupled to a terminal through hole formed in the cap plate and having an electrode terminal interposed therebetween for insulating the cap plate. 제1 전극판은 상기 제1 전극리드가 부착되는 제1 전극집전체와, 상기 제1 전극집전체의 적어도 일면에 코팅된 제1 전극활물질층으로 이루어지고, 제2 전극판은 상기 제2 전극리드가 부착되는 제2 전극집전체와, 상기 제2 전극집전체의 적어도 일면에 코팅된 제2 전극활물질층으로 이루어지며,The first electrode plate may include a first electrode current collector to which the first electrode lead is attached, and a first electrode active material layer coated on at least one surface of the first electrode current collector, and the second electrode plate may include the second electrode. A second electrode current collector to which a lead is attached, and a second electrode active material layer coated on at least one surface of the second electrode current collector, 최내곽에 위치한 제1 전극집전체의 제1 전극집전체의 와인딩 시작부에는 상기 제1 전극집전체의 선행되는 부분에 상기 제1 전극리드를 커버가능한 보호전극집전체가 더 형성된 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.A protective electrode current collector, which is capable of covering the first electrode lead, is further formed at a start portion of the first electrode current collector of the first electrode current collector located at the innermost part. Lithium secondary battery. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 각 전극판과 세퍼레이터는 각각 한 장의 스트립으로 형성된 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.Each of the electrode plate and the separator is each formed of a strip of a lithium secondary battery. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 보호전극집전체는 상기 제1 전극집전체로부터 일체로 길이방향으로 연장되며, 상기 제1 전극리드가 부착된 전극집전체를 향하여 적어도 일회이상 접혀진 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The protective electrode current collector extends integrally from the first electrode current collector in a longitudinal direction and is folded at least once toward the electrode current collector to which the first electrode lead is attached. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 각 전극리드는 전극활물질층이 코팅되지 않은 영역인 전극무지부에 해당되는 전극집전체에 각각 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.Each electrode lead is a lithium secondary battery, characterized in that electrically connected to the electrode current collector corresponding to the electrode uncoated portion, which is an area where the electrode active material layer is not coated.
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