JP2024514920A - 電極タブ保護テープ及びこれを含む二次電池 - Google Patents

Abstract

本発明は、電極タブ保護テープ及びこれを含む二次電池に関し、薄膜素材を適用して製作される電極タブに付着され、電極タブのクラック（Ｃｒａｃｋ）による断線が発生することを防止し、電流が持続的に流れることができるようにして二次電池の不良を防止する電極タブ保護テープ、及びこれを含む二次電池に関する。本発明による電極タブ保護テープは、接着剤と導電性物質を含む接着層、及び接着層の一面に備えられる絶縁層を含む。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年６月２４日付韓国特許出願第１０－２０２１－００８２７１１号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、電極タブ保護テープ及びこれを含む二次電池に関し、薄膜素材を適用して製作される電極タブに付着され、電極タブのクラック（Ｃｒａｃｋ）による断線不良が発生することを防止し、電流が持続的に流れることができるようにして二次電池の作動不良を防止する電極タブ保護テープ、及びこれを含む二次電池に関する。

二次電池は、充電が不可能な一次電池と異なり、充放電が可能な電池を意味し、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池などがある。このような二次電池は、デジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話、ＰＤＡ及びＥ－ｂｉｋｅなどの小型製品だけでなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が要求される大型製品と、余剰発電電力や再生可能エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置とバックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。

このような二次電池は、電極組立体を収容する電池ケースの材質により、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）及び缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）などに分類される。パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）は、形態が一定でない柔軟なポリマー材質で製造されたパウチに電極組立体を収容する。そして、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）は、形態が一定な金属又はプラスチックなどの材質で製造されたケースに電極組立体を収容する。

図１（ａ）には、従来の一般的な二次電池の側面が示されており、但し、電池ケースは省略されている。図１を参照して一般的な二次電池の構造を検討すると、電極（負極、正極）及び分離膜が交互に積層された構造を有する電極組立体２０と、電極組立体２０から延長されている複数の電極タブ（負極タブ、正極タブ）３０と、を含み、複数の電極タブ３０にそれぞれ電極リード（負極リード、正極リード）が結合されている。

すなわち、電極組立体２０は、分離膜が介在された状態で正極板と負極板が順次積層されている発電素子であって、複数の正極タブは、複数の正極板から延長されており、複数の負極タブは、複数の負極板から延長されているものである。このような電極組立体２０は、パウチ型外装材である電池ケース（図示せず）に収納され、内部に電解質が注入されるようになる。

一方、複数の電極タブ３０は、電極リードと超音波溶接装置により溶接結合され、その後、電極リードに溶接された複数の電極タブ３０は略Ｖ字状に折り曲げられるところ、このような電極タブの折曲部ＡをＶ－フォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ）部として称することもある。しかし、電極タブ３０の薄膜化によって折曲部Ａで電極タブ３０のクラック（ｃｒａｃｋ）又は破断が頻繁に起こるようになり、これは図１（ｂ）に示されている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）の折曲部Ａを下から眺めた底面図であり、電極タブ３０の折曲部Ａでクラックが発生した状態が示されている。

このように、電極タブ３０のクラックが発生する場合、電流が円滑に流れなくなり、結果として、二次電池の断線及び品質低下の問題が発生する。したがって、前述した問題を解決するための製品の開発が必要な実情がある。

本発明は、前記のような問題を解決するために案出されたものであって、本発明の課題は、電極タブに付着され、電極タブのクラック（Ｃｒａｃｋ）による断線が発生することを防止し、電流が持続的に流れることができるようにして二次電池の不良を防止する電極タブ保護テープ、及びこれを含む二次電池を提供することである。

本発明による電極タブ保護テープは、接着剤と導電性物質を含む接着層、及び接着層の一面に備えられる絶縁層を含む。

絶縁層は、接着層より面積が大きく形成されてよい。

絶縁層は、接着層の幅方向の周囲に沿って突出されるようにオーバーラップされてよい。

絶縁層は、接着層の幅方向及び長手方向の周囲に沿って突出されるようにオーバーラップされてよい。

本発明による二次電池は、電極と分離膜が積層される電極組立体、電極から引き出される電極タブ、及び電極タブに付着される電極タブ保護テープを含み、電極タブ保護テープは、接着剤と導電性物質を含む接着層、及び接着層の一面に備えられる絶縁層を含む。

絶縁層は、接着層より面積が大きく形成されてよい。

電極タブ保護テープは、接着層の他面が電極タブに付着されてよい。

電極タブは、電極タブの長手方向に沿ってＶ字状に折り曲げられ、折曲内側と折曲外側が形成される折曲部を含み、電極タブ保護テープは、接着層の露出された面が折曲部の折曲外側を囲むように付着されてよい。

電極タブ保護テープは、電極組立体の一面と折曲部の折曲外側を共に囲むように付着されてよい。

電極タブは、電極タブの長手方向に沿ってＶ字状に折り曲げられ、折曲内側と折曲外側が形成される折曲部を含み、電極タブ保護テープは、接着層の露出された面が折曲部の折曲内側を囲むように付着されてよい。

本発明による電極タブ保護テープは、接着剤と導電性物質を含む接着層、及び接着層の一面に備えられる絶縁層を含み、薄膜素材を適用して製作される電極タブに付着され、電極タブのクラック（Ｃｒａｃｋ）による断線が発生することを防止し、電流が持続的に流れることができるようにして二次電池の不良を防止することができる。

従来の二次電池の側面図及び二次電池の電極タブにおいてクラックが発生した状態を示した底面図である。 本発明の実施例１による電極タブ保護テープを示した断面図である。 本発明の実施例１による電極タブ保護テープを示した平面図である。 本発明の実施例２による二次電池を示した斜視図である。 本発明の実施例２による二次電池に電極タブ保護テープが付着される姿を示した図である。

以下では、添付の図を参照しつつ、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるよう、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明は、幾多の異なる形態に具現されてよく、以下の実施形態により制限されるか限定されるものではない。

本発明を明確に説明するため、説明と関係ない部分、又は本発明の要旨を不要に濁し得る関連の公知技術に対する詳細な説明は省略し、本明細書で各図の構成要素に参照符号を付加することにおいて、明細書全体に亘って同一又は類似の構成要素に対しては同一又は類似の参照符号を付けるようにする。

また、本明細書及び特許請求の範囲で用いられている用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者は、自身の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適宜定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に合致する意味及び概念として解釈すべきである。

実施例１
図２は、本発明の実施例１による電極タブ保護テープを示した断面図である。図３は、本発明の実施例１による電極タブ保護テープを示した平面図である。

図２を参照すると、本発明の実施例１による電極タブ保護テープ１０は、接着層１１と絶縁層１２を含む。下記で接着層１１と絶縁層１２の組成及び構造に対して詳細に説明する。

接着層１１は、本発明の実施例１による電極タブ保護テープ１０が他の対象に接着され得るように接着力を有する層であって、ここで他の対象とは、電極タブだけでなく、電極組立体、電極リードなどが含まれてよく、後述する実施例２でのように、電極タブ３０と電極組立体２０に同時に接着されてもよい（図５参照）。

本発明の実施例１による電極タブ保護テープ１０の接着層１１は、接着力を有するように接着剤を含み、それと同時に導電性物質を含む。すなわち、接着剤と導電性物質が混合されて接着層１１を形成するようになり、これにより電極タブ３０に接着層１１が付着され、電極タブ３０にクラックが発生したとしても接着層１１を介して電流が流れるようになり断線を防止することができる。ここで、導電性物質とは、電気を伝導し得る物質を意味し、本発明は、特定の導電性物質に制限することなく、当業界において通常用いられるものであってよく、接着剤と混合されて絶縁層１２の上部に備えられることにより、伝導性と接着性を共に有することができる物質が含まれ得る。

絶縁層１２は、接着層１１の一面に備えられて電極タブを絶縁する役割を担うことができる。このように絶縁層１２は、絶縁機能を果たして短絡を防止することができる材質が選択されてよく、例えば、本発明の実施例１において、絶縁層１２は、ポリプロピレンを主原料として無延伸ポリオレフィン系樹脂である無延伸ポリプロピレン樹脂（ＣＰＰ, ｃａｓｔｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）を含むことができる。但し、必ずしも無延伸ポリプロピレンに制限されるものではなく、絶縁機能を果たすとともに耐化学性を有したテフロン（登録商標）、ポリイミドなどが選択されてよい。

このように、本発明による電極タブ保護テープ１０は、接着剤と導電性物質を含む接着層１１、及び接着層１１の一面に備えられる絶縁層１２を含み、薄膜素材を適用して製作される電極タブに付着され得るので、電極タブのクラック（Ｃｒａｃｋ）による断線が発生することを防止し、電流が持続的に流れることができるようにして二次電池の不良を防止することができる。

次に、図３を参照しつつ、接着層１１と絶縁層１２の構造に対して説明する。図３は、本電極タブ保護テープ１０を示した平面図であり、詳細には、図３（ａ）は、接着層１１と絶縁層１２の面積が同じ場合を示した平面図であり、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、接着層１１の面積が絶縁層１２の面積より小さい場合を示した図である。

図３（ａ）を参照すると、接着層１１は、絶縁層１２と同じ面積を有するように絶縁層１２の一面にオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）されて備えられてよい。すなわち、接着剤と導電性物質が共に含まれている接着層１１が絶縁層１２と同じ面積を有するように備えられる場合、正確に一致するようにオーバーラップされるので、平面図から見たとき、図３（ａ）のように、接着層１１又は絶縁層１２のうち何れか１層のみ見えるようになる。このように、接着層１１が絶縁層１２と同じ面積を有するように備えられる場合、後述する図３（ｂ）及び図３（ｃ）の電極タブ保護テープ１０に比べ、絶縁層１２対比接着層１１の面積が増加して接着力が向上され、接着層１１と絶縁層１２との間に段差が発生しないため、電極タブ３０の保護テープが浮いたり容易に分離されたりすることを防止することができ、さらに、広い範囲のクラックをカバーすることができるので、断線不良を効果的に防止することができるようになる。

次に、図３（ｃ）を参照すると、接着層１１は、絶縁層１２より面積が小さく形成されて絶縁層１２の一面にオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）して備えられてよく、特に、絶縁層１２は、接着層１１の幅方向（ＷＤ）の周囲に沿って突出されるようにオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）され得る。

本発明の実施例１による電極タブ保護テープ１０は、長手方向（ＬＤ）に沿って連続的に連結される一定の長さを有する絶縁層１２の一面に、絶縁層１２が接着層１１の幅方向（ＷＤ）の周囲に沿って突出されるように接着層１１を連続的に備えた後、これを巻いてロール状に製作及び運搬してから、再度これを装置に取り付けて解きながら必要な長さだけ切断して用いることができる。または、絶縁層１２だけ巻いてロール状に製作及び運搬した後、これを解きながら接着層１１を連続的に備え、必要な長さだけ切断して用いることもできる。

このとき、図３（ｃ）に示された形態の電極タブ保護テープ１０は、絶縁層１２の一面に接着層１１を連続的に備えた後に切断して製作することができるので、製作及び作業性に優れ、それによって製作コストも節減することができる。また、電極タブ３０の保護テープが電極タブ３０などに接着されるとき、導電性物質が含まれている接着層１１を絶縁層１２が幅方向（ＷＤ）で囲むようになるので、図３（ａ）に示された電極タブ保護テープ１０に比べて優れた絶縁効果を期待することができる。

一方、図３（ｂ）を参照すると、接着層１１は、絶縁層１２より面積が小さく形成され、その際、絶縁層１２は、接着層１１の幅方向（ＷＤ）及び長手方向（ＬＤ）の周囲に沿って突出されるようにオーバーラップされてよい。すなわち、平面上から眺めたとき、接着層１１の周囲を絶縁層１２が完全に包囲した形態に形成されてよい。この場合、電極タブのクラックによる断線を効果的に防止しながらも、図３（ｃ）に示された形態の電極タブ保護テープ１０に比べて優れた絶縁効果を期待することができる。

実施例２
図４は、本発明の実施例２による二次電池を示した斜視図である。図５は、本発明の実施例２による二次電池に電極タブ保護テープが付着される状態を示した図である。

本発明の実施例２では、実施例１の電極タブ保護テープを含んだ二次電池である点で実施例１と差異がある。

実施例１と共通する内容はできる限り省略し、相違点を中心に実施例２に対して説明する。すなわち、実施例２において説明しない内容が必要である場合、実施例１の内容としてみなされることは自明である。

図４及び図５を参照すると、本発明の実施例２による二次電池１は、電極組立体２０、電極タブ３０及び電極タブ保護テープ１０を含む。二次電池は、その他にも電池ケース、電解液などを含むことができるが、図４及び後述して説明する図５においては、これを別途示さないことを明示しておく。

電極組立体２０は、電極と分離膜が積層されたものであって、詳細には、正極、分離膜、負極、分離膜が積層され、この際、長いシート状に巻き取られて形成されるゼリーロール型、一定の大きさに切断された単位セルが積層されるスタック型、単位セルが積層されて分離膜がフォールディングされて形成されるスタックフォールディング型などの多様な形態が選択されてよい。

一方、電極タブ３０は、電極から引き出されるものであって、正極からは正極タブが引き出され、負極からは負極タブが引き出されてよく、電極タブ３０は、電極の切断により引き出された形態であるか、又は電極に別途接合されることによって引き出されてよい。

本発明の実施例２による二次電池１は、電極タブ３０に付着される電極タブ保護テープ１０を含み、電極タブ保護テープ１０は、接着剤と導電性物質を含む接着層１１、及び接着層１１の一面に備えられる絶縁層１２を含む。また、絶縁層１２は、無延伸ポリプロピレン樹脂（ＣＰＰ，ｃａｓｔｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、テフロン（登録商標）、ポリイミドのうち何れか１つに選択された素材を含むことができるが、必ずしもこれに制限されるものではなく、耐化学性を有した多様な素材が選択されてよい。さらに、絶縁層１２は、接着層１１より面積が大きく形成されてもよい。その他、電極タブ保護テープ１０に関する構成及びそれによる効果は、実施例１と同様に理解され得る。

一方、電極タブ保護テープ１０は、接着層１１の一面に絶縁層１２が備えられており、接着層１１の他面が電極タブ３０に付着されてよい。以下、図５を参照しつつ、電極タブ保護テープ１０が二次電池１に付着される位置及び方式を詳細に説明する。

先ず、図５（ａ）には、電極組立体２０と電極タブ３０が示されている。電極タブ３０は、電極タブ３０の長手方向に沿ってＶ字状に折り曲げられ、折曲内側３１ａと折曲外側３１ｂが形成される折曲部３１を含むことができる。

図５（ｂ）及び図５（ｃ）を参照すると、本発明の実施例２による電極タブ保護テープ１０は、接着層１１の露出された面が折曲部３１の折曲外側３１ｂを囲むように付着されてよい。すなわち、接着層１１の一面には絶縁層１２が備えられており、絶縁層１２が備えられていない接着層１１の他面は接着層１１が露出されているところ、接着層１１の他面が電極タブ３０の折曲部３１の折曲外側３１ｂを囲むように付着されてよい。これにより、クラック及び破断に脆弱な折曲外側３１ｂでクラックが発生した場合も、断線が発生せず、導電性物質が含まれている接着層１１によって電流を通じることができるようになる。

また、電極タブ保護テープ１０は、電極組立体２０の一面と折曲部３１の折曲外側３１ｂを共に囲むように付着されてよい。電極組立体２０の一面は、電極組立体２０に形成された複数の面のうち、法線方向が折曲外側３１ｂの方向と対応する面を意味し得る。このように、電極タブ保護テープ１０が電極タブ３０と電極組立体２０の一面に共に付着される場合、接着力及び支持力を追加で確保することができる。

一方、電極タブ保護テープ１０は、接着層１１の露出された面が折曲部３１の折曲内側３１ａを囲むように付着されてもよい。すなわち、電極タブ３０は、折曲部３１の折曲外側３１ｂのみならず、折曲内側３１ａにもまたクラックが発生する可能性が十分あるので、電極タブ保護テープ１０を折曲内側３１ａに付着して二次電池の断線を効果的に防止することができる。電極タブ保護テープ１０が折曲内側３１ａと折曲外側３１ｂに同時に付着され得ることはもちろんである。

１ 二次電池
１０ 電極タブ保護テープ
１１ 接着層
１２ 絶縁層
２０ 電極組立体
３０ 電極タブ
３１ 折曲部
３１ａ 折曲内側
３１ｂ 折曲外側
ＷＤ 電極タブ保護テープの幅方向
ＬＤ 電極タブ保護テープの長手方向

Claims (10)

1. 接着剤と導電性物質を含む接着層；及び
   前記接着層の一面に備えられる絶縁層を含む、電極タブ保護テープ。
2. 前記絶縁層は、
   前記接着層より面積が大きく形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電極タブ保護テープ。
3. 前記絶縁層は、
   前記接着層の幅方向の周囲に沿って突出されるようにオーバーラップされることを特徴とする、請求項２に記載の電極タブ保護テープ。
4. 前記絶縁層は、
   前記接着層の幅方向及び長手方向の周囲に沿って突出されるようにオーバーラップされることを特徴とする、請求項２に記載の電極タブ保護テープ。
5. 電極と分離膜が積層される電極組立体；
   前記電極から引き出される電極タブ；及び
   前記電極タブに付着される電極タブ保護テープを含み、
   前記電極タブ保護テープは、
   接着剤と導電性物質を含む接着層；及び
   前記接着層の一面に備えられる絶縁層を含む、二次電池。
6. 前記絶縁層は、
   前記接着層より面積が大きく形成されることを特徴とする、請求項５に記載の二次電池。
7. 前記電極タブ保護テープは、
   前記接着層の他面が前記電極タブに付着されることを特徴とする、請求項５に記載の二次電池。
8. 前記電極タブは、
   前記電極タブの長手方向に沿ってＶ字状に折り曲げられ、折曲内側と折曲外側が形成される折曲部を含み、
   前記電極タブ保護テープは、
   前記接着層の露出された面が前記折曲部の折曲外側を囲むように付着されることを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。
9. 前記電極タブ保護テープは、
   前記電極組立体の一面と前記折曲部の折曲外側を共に囲むように付着されることを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。
10. 前記電極タブは、
    前記電極タブの長手方向に沿ってＶ字状に折り曲げられ、折曲内側と折曲外側が形成される折曲部を含み、
    前記電極タブ保護テープは、
    前記接着層の露出された面が前記折曲部の折曲内側を囲むように付着されることを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。

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