높은 에너지 밀도를 가질 뿐 아니라 내구성이 우수한 리튬이온 이차전지 및 이를 제조하는 방법에 관해 개시하고 있다. 본 발명의 리튬이온 이차전지 및 그 제조방법은, 외장재의 재질 및 구조, 외장재에 삽입되는 양극판, 음극판, 분리막을 포함한 적층체의 적층 정렬구조 등을 개량하여 두 전극의 내부 단락 및 모서리 불일치 문제를 제거할 뿐 아니라, 전지 조립성, 생산성, 전지 안정성을 높인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 특히 5㎜ 이하 두께의 박형 리튬 이차전지의 생산성 및 에너지 밀도를 획기적으로 향상시킨다.
대표청구항▼
양극 활물질로서 리튬 또는 리튬 금속 복합 산화물을 포함하는 다수의 양극판들과, 상기 리튬을 흡장, 방출할 수 있는 탄소질 음극활물질을 포함한 다수의 음극판들과, 상기 양극 및 음극 판들을 분리하되 비수 유기용매와 리튬염으로 이루어진 전해액을 함유하는 분리막이 각각 일체로 정렬 적층된 적층체와;상기 음극판과 양극판들을 서로 같은 극성끼리 전기적으로 연결시키는 수단들과;상기 적층체를 그 내부에 삽입하되, 원형, 타원형 및 그 꼭지점이 곡률을 갖도록 처리된 곡률 각형으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 형상을 가진 판형의 금속 캔
양극 활물질로서 리튬 또는 리튬 금속 복합 산화물을 포함하는 다수의 양극판들과, 상기 리튬을 흡장, 방출할 수 있는 탄소질 음극활물질을 포함한 다수의 음극판들과, 상기 양극 및 음극 판들을 분리하되 비수 유기용매와 리튬염으로 이루어진 전해액을 함유하는 분리막이 각각 일체로 정렬 적층된 적층체와;상기 음극판과 양극판들을 서로 같은 극성끼리 전기적으로 연결시키는 수단들과;상기 적층체를 그 내부에 삽입하되, 원형, 타원형 및 그 꼭지점이 곡률을 갖도록 처리된 곡률 각형으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 형상을 가진 판형의 금속 캔과;상기 금속 캔의 상부에 크림핑되어 그 내부를 밀봉하는 금속 캡을 구비하는 리튬이온 이차전지.제1항에 있어서, 상기 분리막이 폴리올레핀 계열의 다공성 막을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.제1항에 있어서, 상기 금속 캔 및 금속 캡의 재질이 각각 철, 철합금 및 알루미늄 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.제1항에 있어서, 상기 극판들 간의 전기적 연결수단이 음극에 대해서는 상기 적층체를 관통하는 전극 정렬봉을 이용한 리벳팅 수단이며, 양극에 대해서는 이 전극의 단부의 무지부를 용접 또는 리벳팅한 수단인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.제1항에 있어서, 상기 금속 캔이 그 꼭지점이 곡률을 갖도록 처리된 곡률각형이며, 상기 음극판들의 적층방식이 상기 적층체를 관통하는 상기 전극 정렬봉과 금속 캔의 측면 내벽에 의해 가이딩되며, 상기 양극판들의 적층방식이 상기 전극 정렬봉과 금속 캔의 장측 내벽에 의해 가이딩되어 각각 정렬되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.제1항에 있어서, 상기 적층체의 극판들 중에서 최외측에 위치한 것은 그 일면에만 상기 활물질을 포함하며, 상기 적층체의 극판들 중의 내측에 위치한 어느 하나의 극성의 판들은 그 각각이 상기 분리막에 의해 양면이 덮인 상태에서 그 테두리의 적어도 일부가 열압착된 포케팅 구조를 가진 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.제1항에 있어서, 상기 판형 금속 캔의 두께가 6㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.제1항에 있어서, 상기 적층체의 전극면이 상기 금속 캔과 캡에 평행하여 전지의 외부 단자가 상기 적층체의 전극면의 위와 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지.양극활물질을 양극판 재료의 양면에 일치되게 줄무늬 형상으로 코팅하는 단계와;음극활물질을 음극판 재료의 양면에 전체적으로 코팅하는 단계와;최외측 극판으로 사용될 양극판 및 음극판에 양극활물질 및 음극활물질을 각각 단면 코팅하는 단계와;그 양단부에 무지부를 남기는 동시에 상기 양극활물질이 코팅된 부분 내에 제1 크기의 구멍이 형성되도록 상기 양극판 재료를 타발하여 내측 양극판들을 만드는 단계와;상기 음극판 재료를 타발하여, 상기 음극활물질이 코팅된 부분 내에 상기 제1 크기의 구멍과 그 위치는 정렬되면서 상기 제1 크기보다 더 작은 제2 크기의 구멍을 가질 뿐 아니라 상기 양극판의 코팅 넓이보다 더 넓은 내측 음극판들을 만드는 단계와;상기 내측 음극판들의 각각을 분리막에 의해 양면이 덮이도록 한 상태에서 그 테두리의 적어도 일부를 열압착하여 포케팅 구조체들로 만드는 단계와;상기 포케팅 구조체에서 양극판에 형성된 제1 구멍과 위치는 일치하되 그 크기는 더 작고, 그 위치에 일치하는 음극판에 형성된 제2 구멍의 크기보다는 작은 구멍을 상기 분리막의 일부에 형성하는 단계와;상기 타발된 양극판들과, 상기 포케팅 구조체들을 교대로 반복, 적층시켜 적층체를 만드는 단계와;상기 최외측 양극판 및 음극판 사이에 상기 적층체를 넣고, 상기 제1 및 제2 크기의 구멍들을 관통하는 전극 정렬봉을 이용하여 상기 적층체의 각 구성부분들을 정렬시키는 단계와;상기 양극판들의 무지부를 서로 용접시켜 상기 양극판들 사이의 전기적 접촉이 이루어지게 하는 단계와;상기 포케팅된 구조에서 분리막에 형성된 구멍을 통하여 노출된 음극판들을 금속 핀, 금속 연결봉 또는 금속 리벳을 이용하여 전기적으로 연결하고, 그 상단부를 변형하여 포케팅된 모든 음극들을 하나로 고정하는 단계와;상기 일체화된 결과물을 판형의 금속 캔에 삽입하고, 전해질을 주입하는 단계와;상기 금속 캔의 상부에 개스킷을 놓고 금속 캡으로 덮은 후 크림핑으로 밀봉하는 단계를 구비하는 리튬이온 이차전지 제조방법.제9항에 있어서, 상기 금속 캔, 금속 캡 및 상기 일체화된 결과물의 수평단면이 모두 동일한 형상을 가지되, 그 형상이 원형, 타원형 및 그 꼭지점이 곡률을 갖도록 처리된 곡률 각형으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지 제조방법.제9항에 있어서, 상기 양극판들의 무지부를 서로 용접시키는 단계에서, 레이저 용접법, 한 점 용접법, 및 초음파 용접법으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 이차전지 제조방법.
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