KR102061309B1 - 2차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극탭과 리드 간의 결합력을 높일 수 있는 2차 전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 복수 개의 전극탭부가 구비된 전극조립체 및 상기 복수 개의 전극탭부와 교대로 적층되어 결합되는 복수 개의 결합부가 구비된 전극리드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2차 전지{SECONDARY BATTERY}

본 발명은 2차 전지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극탭과 리드 간의 결합력을 높일 수 있는 2차 전지에 관한 것이다.

리튬 2차 전지는 전해질 형태에 따라 리튬 금속전지, 리튬 이온전지, 리튬 2차 전지로 나눌 수 있다.

여기서 리튬 2차 전지는 견고한 금속 외장을 사용할 필요가 없고, 용도에 따라 다양한 크기와 모양으로 제조할 수 있으며, 3mm 이하 두께로 제작이 가능하고 무게도 30% 이상 줄일 수 있으며, 대량생산 및 대형전지 제조가 가능하다.

이런 이유로 리튬 2차 전지는 현재 상용화되어 다양한 분야에서 사용되고 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2008-0102606호에는 종래의 파우치형 이차 전지가 공지되어 있다.

종래의 파우치형 2차 전지는 전극 집전체의 복수 개의 전극탭을 하나의 묶음으로 단순하게 겹쳐서 용접 결합하고 용접 결합된 전극탭을 외부와 연결해 주는 리드와 용접하여 연결한다.

하지만, 이러한 탭과 리드간 겹치기 용접은 리드와 접촉되어 있는 탭의 상면에서 파단되기 쉽다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전극탭과 전극리드 간에 결합력을 높일 수 있는 2차 전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 2차 전지는 복수 개의 전극탭부가 구비된 전극조립체 및 상기 복수 개의 전극탭부와 교대로 적층되어 결합되는 복수 개의 결합부가 구비된 전극리드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전극조립체를 형성하는 복수 개로 적층되는 전극을 포함하고, 상기 복수 개의 전극탭부는 상기 복수 개의 전극에 구비되는 전극탭이 두 개 이상의 묶음으로 결합되어 형성될 수 있다.

상기 전극리드는 복수 개의 리드부재가 서로 포개지도록 결합될 수 있다.

상기 복수 개의 리드부재는 일단이 서로 결합되어 일체로 형성되고, 타단은 서로 결합되지 않으면서 복수 개의 결합부를 형성될 수 있다.

상기 복수 개의 결합부는 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

상기 복수 개의 전극은 음극, 양극 중 어느 하나 이상이며, 상기 복수 개의 전극 사이에는 분리막이 적층될 수 있다.

상기 복수 개의 전극탭부는 상기 복수 개의 전극탭의 개수에 의해 강도가 변화될 수 있다.

상기 복수 개의 전극탭부의 개수는 상기 복수 개의 결합부의 개수에 비해 많을 수 있다.

본 발명에 따르면, 전극탭과 전극리드 간에 다층 교차 겹침 결합에 의해 균일한 용접 품질을 구현하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 전극탭과 전극리드 간에 다층 교차 겹침 결합에 의해 결합력을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지를 평면에서 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 주요부를 나타내기 위해 측면에서 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에서 전극 조립체만을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 도 2에서 전극리드만을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 도 2에서 전극탭부와 전극리드가 결합된 것을 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지에서 전극탭부와 전극리드가 결합된 것을 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차 전지에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지를 평면에서 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 주요부를 나타내기 위해 측면에서 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2차 전지는 복수 개의 전극탭부(20)가 구비된 전극조립체(10; 및 상기 복수 개의 전극탭부(20)와 교대로 적층되어 결합되는 복수 개의 결합부(31)가 구비된 전극리드(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전극조립체(10)는 복수 개의 전극(11)과 복수 개의 분리막(13)이 서로 적층되게 형성되는데, 복수 개의 전극(11)은 서로 극성이 다른 음극 및 양극 중 어느 하나 이상이며, 복수 개의 전극(11)은 서로 다른 극성의 음극과 양극이 교차되게 적층되고 교차되어 적층된 음극과 양극 사이에 분리막(13)이 적층되어 음극과 양극을 분리한다.

양극은 알루미늄 판일 수 있으며, 양극 활물질이 도포된 양극 활물질부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다.

양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMnO4와 같은 리튬 함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물일 수 있다.

양극 활물질부는 예를 들어, 알루미늄 판의 적어도 어느 한 면의 일부에 양극 활물질을 도포하여 형성하며, 양극 활물질이 미 도포된 알루미늄 판의 나머지 부분이 양극 무지부가 될 수 있다.

음극은 구리 판일 수 있으며, 음극 활물질이 도포된 음극 활물질부와 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다.

음극 활물질은, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등일 수 있다.

음극 활물질부는 예를 들어, 구리 판의 적어도 어느 한 면의 일부에 음극 활물질을 도포하여 형성하며, 음극 활물질이 미 도포된 구리 판의 나머지 부분이 음극 무지부가 될 수 있다.

분리막은 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기재에 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP co-polymer)를 코팅함으로써 제조될 수 있다.

도 3은 도 2에서 전극 조립체만을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 전극(11)은 각각 전극리드(30)와 전기적으로 연결하기 위한 전극탭(21)이 연장되게 형성된다.

복수 개의 전극(11) 중 양극은 양극 전극탭이 형성되고, 음극은 음극 전극탭이 형성된다.

전극탭부(20)는 복수 개의 전극(11)으로부터 각각 연장되는 전극탭(21)들 중 두 개 이상의 전극탭(21)이 묶음으로 용접 결합되어 형성되는데, 본 발명에서 전극탭부(20) 역시 복수로 형성된다.

도 4는 도 2에서 전극리드만을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 5는 도 2에서 전극탭부와 전극리드가 결합된 것을 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전극리드(30)는 복수 개의 전극탭부(20)와 전기적으로 연결되도록 복수 개의 전극탭부(20)에 각각 용접 결합된다.

전극리드(30)는 복수 개의 전극탭부(20)와 각각 용접 결합되도록 일단이 복수 개의 결합부(31)를 형성한다.

전극리드(30)는 일단에 복수 개의 결합부(31)를 형성하기 위해서, 일 실시예를 들어 설명하면 복수 개의 리드부재(30a, 30b)를 서로 포개지도록 결합하는데, 복수 개의 리드부재(30a, 30b)의 일단부는 서로 결합하여 일체로 형성하고, 복수 개의 리드부재(30a, 30b)의 타단부는 서로 결합하지 않고 서로 이격되도록 길이 중 일부가 상호 반대측으로 절곡되고 단부는 상호 평행하도록 다시 절곡될 수 있다.

이와 같은 결합부(31)는 복수 개의 전극탭부(20)와 상호 교차되게 결합되어 복수 개의 결합부(31)와 복수 개의 전극탭부(20)는 서로 다층을 형성하여 겹쳐지게 용접 결합되는 다층 교차 겹침 구조를 형성한다.

이때, 복수 개의 전극탭부(20)의 개수가 복수 개의 결합부(31)의 개수에 비해 많도록 형성하는 것이 전극리드(30)의 두께는 최소화하면서 전극탭부(20)와 전극리드(30)가 최대한의 다층을 형성하는 교차 겹침 구조를 형성할 수 있도록 하여 결합력을 극대화하면서 2차 전지의 두께 변화는 최소화 하는 효과가 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지에서 전극탭부와 전극리드가 결합된 것을 일부 확대하여 도시한 일부 확대도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지는 전극탭부(20)와 전극리드(30)가 다층 교차 겹침 결합되는 부분에서 강도를 강화할 필요가 있는 부위의 전극탭(21) 개수를 다른 부위의 전극탭(21) 개수에 비해 증가시켜 강도를 강화할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 도 6에서 보아 복수 개의 전극탭부(20)에서 전극리드(30)의 최상측에 부착되는 전극탭부(20)를 형성하는 전극탭(21)의 개수를 증가시켜 두께를 증가시킴에 따라, 전극리드(30)와 전극탭부(20)가 결합되는 상부의 강도를 강화시키고 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전극탭과 리드 간에 다층 교차 겹침 결합에 의해 균일한 용접 품질을 구현하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 전극탭과 리드 간에 다층 교차 겹침 결합에 의해 결합력을 높이는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 전극 조립체를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 전극조립체
11: 전극
13: 분리막
20: 복수 개의 전극탭부
21: 전극탭
30: 전극리드
30a, 30b: 리드부재
31: 결합부

Claims (8)

1. 복수 개의 전극탭부(20)가 구비된 전극조립체(10); 및
   상기 복수 개의 전극탭부(20)와 교대로 적층되어 결합되는 복수 개의 결합부(31)가 구비된 전극리드(30); 를 포함하고,
   상기 전극조립체(10)를 형성하는 복수 개로 적층되는 전극(11)을 포함하고,
   상기 복수 개의 전극탭부(20)는 상기 복수 개의 전극(10)에 구비되는 전극탭(21)이 두 개 이상의 묶음으로 결합되어 형성되며,
   상기 전극리드(30)는 복수 개의 리드부재(30a, 30b)가 서로 포개지도록 결합되고,
   상기 복수 개의 리드부재(30a, 30b)는 일단이 서로 결합되어 일체로 형성되고, 타단은 서로 결합되지 않으면서 복수 개의 결합부(31)를 형성하며,
   상기 복수 개의 결합부(31)는 서로 이격되도록 형성되고,
   상기 복수 개의 전극탭부(20)의 개수는 상기 복수 개의 결합부(31)의 개수에 비해 많으며,
   상기 복수 개의 전극탭부(20)는 상기 복수 개의 전극탭(21)의 개수에 의해 강도가 변화되되, 상기 전극리드(30)와 상기 전극탭부(20)가 결합되는 상부의 강도를 강화시키도록, 상기 복수 개의 전극탭부(20)에서 상기 전극리드(30)의 최상측에 부착되는 상기 전극탭부(20)를 형성하는 전극탭(21)의 개수를 증가시켜 두께를 증가시키는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
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6. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수 개의 전극(11)은 음극, 양극 중 어느 하나 이상이며, 상기 복수 개의 전극(11) 사이에는 분리막(13)이 적층되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
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