JP6143201B2

JP6143201B2 - 二次電池及びその製造方法

Info

Publication number: JP6143201B2
Application number: JP2015541706A
Authority: JP
Inventors: ホ−ソブ・ジュン; スン−フン・ジュン; イン−スン・ユ
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: US9590224B2; CN104769747B; JP2016501424A; DE202014011456U1; EP2905827A1; CN104769747A; EP2905827A4; WO2014142525A1; US20150024255A1; KR20140111623A

Description

本発明は、二次電池及びその製造方法に関し、より詳しくは、電極タブと電極リードとの間の溶接点で発生する熱によって二次電池に及ぶ影響を最小化した二次電池及びその製造方法に関する。
本出願は、２０１３年３月１１日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−００２５６９０号及び２０１４年３月１１日出願の韓国特許出願第１０−２０１４−００２８３０９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

二次電池は、製品群に応じた適用性が高く、且つ、高いエネルギー密度などの電気的特性を有するため、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）またはハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）などに適用されつつある。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させ得るという一次的な長所だけでなく、エネルギー使用に伴う副産物が全く生じないという点で、環境にやさしく、エネルギー効率を向上できるため、新しいエネルギー源として注目を集めている。
近年、スマートグリッドに対する関心が高まりつつ、知能型電力網を構築するために、遊休電力を貯蔵する大容量の電力貯蔵システムが要求されている。このような大容量の電力貯蔵システムを構築するために、複数の二次電池を直列または並列接続して電力貯蔵システムに要求される出力及び充電容量を設計する。
要求される電力貯蔵システムの出力及び充電容量が大きいほど二次電池の数が増加する。また、要求される電力貯蔵システムの出力及び充電容量が大きいほど二次電池のサイズが一緒に増加する。このとき、二次電池は充電及び放電時に熱が発生するが、大容量の電力貯蔵システムにおいては小さい発熱でも電力貯蔵システム全体に及ぶ影響が大きい可能性がある。
したがって、電力貯蔵システムを構成する二次電池で発生する熱による影響を最小化する研究が活発に進みつつある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電極タブと電極リードとの間の溶接点で発生した熱による影響を受けにくい二次電池及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明による二次電池は、正極板、分離膜及び負極板を含む単位セルが少なくとも二つ以上積層されたセルアセンブリーと、各単位セルの正極板と負極板から突出した正極タブ及び負極タブ(以下「電極タブ」とする)と、複数の正極タブと負極タブが電気的に接続された正極リード及び負極リード(以下「電極リード」とする)と、前記電極タブ及び前記電極リードを機械的に結合する溶接部と、前記電極リードの一部が外部に露出するように前記セルアセンブリーを密封するケースと、を含む二次電池において、前記溶接部が、前記セルアセンブリー側に隣接するように形成されたことを特徴とする。
本発明の一実施例によれば、前記溶接部は、前記電極タブと電極リードがそれぞれ接した面の中心点を基準として前記電極リードの長手方向に沿って前記セルアセンブリー側に隣接するように形成される。

本発明の他の実施例によれば、前記溶接部は、前記電極タブと前記電極リードがそれぞれ接した面において、前記電極リードの長手方向に沿って前記セルアセンブリー側に隣接した１／３領域内に形成される。
本発明のさらに他の実施例によれば、前記溶接部は、前記ケースの内部に位置した前記電極リードの一端から１０ｍｍ以内の範囲内に形成される。
本発明の一実施例によれば、前記溶接部は、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接または導電性接着剤によって形成される。ここで、前記溶接部は、点、線または図形の形態に形成してもよい。また、前記溶接部は、複数個を形成してもよい。
上記の課題を達成するために、本発明による二次電池の製造方法は、（ａ）正極板、分離膜及び負極板を含む単位セルが少なくとも二つ以上積層されており、各単位セルの正極板と負極板から突出した複数の正極タブ及び負極タブを備えたセルアセンブリーを準備する段階と、（ｂ）前記正極タブと正極リード、前記負極タブと負極リードを機械的に結合するために、前記正極タブと正極リード、前記負極タブと負極リードがそれぞれ接した面のうち前記セルアセンブリーに隣接した部分に溶接部を形成する段階と、（ｃ）前記正極リード及び負極リードの一部が外部に露出するように前記セルアセンブリーをケースの間にロードし、前記ケースを密封する段階と、を含む。
本発明の一実施例によれば、前記（ｂ）段階は、前記電極タブと電極リードがそれぞれ接した面の中心点を基準として前記電極リードの長手方向に沿って前記セルアセンブリー側に隣接するように溶接部を形成する段階である。
本発明の他の実施例によれば、前記（ｂ）段階は、前記電極タブと前記電極リードがそれぞれ接した面において、前記電極リードの長手方向に沿って前記セルアセンブリー側に隣接した１／３領域内に溶接部を形成する段階である。
本発明のさらに他の実施例によれば、前記（ｂ）段階は、前記ケースの内部に位置した前記電極リードの一端から１０ｍｍ以内の範囲内に溶接部を形成する段階である。
本発明の一実施例によれば、前記（ｂ）段階は、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接または導電性接着剤によって溶接部を形成する段階である。ここで、前記（ｂ）段階は、点、線または図形の形態に溶接部を形成する段階であってもよい。また、前記（ｂ）段階は、複数個の溶接部を形成する段階であってもよい。

このような本発明による二次電池によれば、電極タブと電極リードとの間の溶接点で発生した熱によって二次電池の性能に及ぶ影響を最小化することができる。したがって、大容量の二次電池を設計するにあたって、電池の性能を理想的な条件に近接させることができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の一実施例による二次電池の構成を示した分解斜視図である。本発明の一実施例による二次電池の斜視図である。本発明の一実施例による二次電池の側面視における一部拡大断面図である。溶接部の位置による変化を模式的に示した概念図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。本発明の一実施例による二次電池の製造方法の流れを示したフローチャートである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例による二次電池１００の構成を示した分解斜視図である。
図１を参照すれば、二次電池の一例であるパウチ型二次電池を示している。二次電池はケースの形態によって、缶型、角形、パウチ型などに区分される。そのうち、パウチ型二次電池が、製造の容易さから最も広く使用される。したがって、本発明による二次電池を説明することにおいて、パウチ型二次電池を中心に説明する。しかし、本発明は、ケースの形態によって制限されない。
本発明による二次電池１００は、ケース１１０、セルアセンブリー１２０、正極タブ１３０、負極タブ１４０、正極リード１５０及び負極リード１６０を含む。
前記セルアセンブリー１２０は、正極板、分離膜及び負極板を含む単位セルが少なくとも二つ以上積層されている。そして、各単位セルの正極板と負極板から正極タブ１３０及び負極タブ１４０が突出している。
前記正極板の材質は、アルミニウムが主に用いられる。また、前記正極板は、ステンレススチール、ニッケル、チタン、焼成炭素またはアルミニウムやステンレススチールの表面に、カーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものを使用することができる。ひいては、二次電池の化学的変化を起こさず高い導電性を有する材質であれば、正極板として使用することに制限されない。
前記正極板の一部領域には正極タブ１３０が備えられるが、正極タブ１３０は前記正極板が延びた形態に構成することができる。また、正極の所定部位に導電性材質の部材を溶接などによって接合することで構成することもできる。なお、正極材料を前記正極板の外周面の一部領域に塗布及び乾燥して正極タブ１３０を形成してもよい。

前記正極板に対応する負極板としては、主に銅材質が用いられる。また、前記負極板は、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅やステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものを使用することができ、アルミニウム−カドミウム合金などを使用することができる。
前記負極板の一部領域にも負極タブ１４０が備えられ、前述した正極タブ１３０のように前記負極板から延びた形態に具現することができることはもちろん、負極板の所定部位に導電性材質の部材を溶接するなどの方法で接合することもでき、負極材料を前記負極板の外周面の一部領域に塗布及び乾燥する方式などで形成することも可能である。
前記正極リード１５０は、前記正極板に備えられた正極タブ１３０に、前記負極リード１６０は、前記負極板に備えられた負極タブ１４０に電気的に接続される。望ましくは、前記正極リード１５０及び前記負極リード１６０は、それぞれ複数の正極タブ１３０及び複数の負極タブ１４０と接合される。

前記ケース１１０と正極リード１５０及び負極リード１６０との接着性を向上するために、正極リード１５０及び負極リード１６０に絶縁テープ１７０を備えることが望ましい。前記絶縁テープ１７０は、正極リード１５０及び負極リード１６０とケース１１０との接着性を向上しながらも絶縁性のある物質であれば、その種類は特に制限されない。
一例で、前記絶縁テープ１７０は、ポリエチレン、ポリアセチレン、ＰＴＦＥ、ナイロン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、またはこれらの組合せから形成可能である。
前記正極板と前記負極板には、それぞれ正極活物質と負極活物質がコーティングされている。一例で、前記正極活物質は、リチウム系の活物質であって、代表的な例としては、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＦｅＰＯ_４またはＬｉ_１＋ｚＮｉ_{１−ｘ−ｙ}Ｃｏ_ｘＭ_ｙＯ_２（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１、０≦Ｚ≦１、ＭはＡｌ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｍｎなどの金属）などの金属酸化物を使用することができる。前記負極活物質は炭素系の活物質であって、前記負極活物質としては、結晶質炭素、非晶質炭素、炭素複合体、炭素繊維などの炭素材料、リチウム金属、リチウム合金などを使用することができる。前記正極活物質及び負極活物質の種類と化学的組成は、二次電池の種類によって十分変更可能であるため、前記列挙の具体的な例は一例示に過ぎないということを理解しなければならない。

前記分離膜は多孔性材質を有するものであれば特に制限されない。前記分離膜は多孔性の高分子膜、例えば、多孔性ポリオレフィン膜、ポリビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン、ポリビニリデンフルオライド−トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリエチレンオキサイド、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン、カルボキシルメチルセルロース、アクリロニトリルスチレンブタジエン共重合体、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエチレンナフタレン、不織布膜、多孔性ウェブ（web）構造を有する膜またはこれらの混合物などから形成することができる。前記分離膜の単面または両面には無機粒子を結着してもよい。
前記無機粒子は、５以上の高誘電率定数を有する無機粒子が望ましく、１０以上の誘電率定数を有しかつ密度の低い無機物粒子がさらに望ましい。これは、電池内で移動するリチウムイオンを容易に伝達することができるためである。５以上の高誘電率を有する無機粒子の非制限的な例としては、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ_１−ｘＬａ_ｘＺｒ_１−ｙＴｉ_ｙＯ_３（ＰＬＺＴ）、Ｐｂ（Ｍｇ_３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ−ＰＴ）、ＢａＴｉＯ_３、ｈａｆｎｉａ（ＨｆＯ_２）、ＳｒＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ｙ_２Ｏ_３、またはこれらの混合物などがある。

前記セルアセンブリー１２０は、単位セルと単位セルの間に絶縁膜を介しながら複数の単位セルを単に積層した構造を有し得る。他の例で、前記セルアセンブリー１２０は、絶縁膜の上部及び／または下部に単位セルを適切な間隔に配置した後、絶縁膜を単位セルとともに一方向に折畳み、折り畳んだ絶縁膜の間に単位セルが挿入されている積層／折り畳み（stack/folding）構造を有することができる。さらに他の例として、前記セルアセンブリー１２０は、帯の形態に延びた構造を有する単位セルを絶縁膜上にマウントし、単位セルを絶縁膜とともに一方向に連続に巻いて形成したゼリーロール構造を有することもできる。前記絶縁膜は、前記分離膜として採用可能な物質から形成することができる。場合によって、前記絶縁膜は、前記分離膜と同一の物質膜及び／または同一の構造に形成することができる。
前記ケース１１０は、上部パウチフィルム１１１と下部パウチフィルム１１２で構成される。前記下部パウチフィルム１１２には、セルアセンブリー１２０の下部が受容されるようにセルアセンブリー１２０の下部形状に対応する凹溝が設けられる。また、上部パウチフィルム１１１にもセルアセンブリー１２０の上部が受容されるようにセルアセンブリー１２０の上部形状に対応する凹溝が設けられる。前記凹溝は、場合によって略してもよい。本実施例では、上部パウチフィルム１１１と下部パウチフィルム１１２とに分けられているパウチ型ケース１１０が使用されるが、多様なタイプのパウチ型ケースを使用することができる。一例で、上部パウチフィルムと下部パウチフィルムの一方の角が結合している構造を有するパウチ型ケースも使用可能である。
前記パウチフィルムは、金属薄膜の上部表面と下部表面が絶縁性ポリマーでラミネートされた構造を有する。前記金属薄膜は、外部の水分、ガスなどがセルアセンブリー１２０側に浸透することを防止し、パウチケース１１０の機械的強度の向上とともにパウチケース１１０に注入された化学物質が外部に流出することを防止する。金属薄膜は、鉄、炭素、クロム及びマンガンの合金、鉄、クロム及びニッケルの合金、アルミニウムまたはその等価物より選択されたいずれか一つを用いることができるが、ここに限定されない。前記金属薄膜を、鉄含有の材質とする場合は機械的強度が高くなり、アルミニウム含有の材質とする場合は柔軟性がよくなる。通常、アルミニウム金属ホイルが望ましく使用される。

図２は、本発明の一実施例による二次電池１００の斜視図である。
図２を参照すれば、前記上部パウチフィルム１１１及び下部パウチフィルム１１２の周辺部が熱によって融着されている。このとき、熱融着によって形成されるラインを熱融着ライン１１３と言う。一方、前記正極リード１５０及び負極リード１６０の一部がケースの外部に露出している。前記外部に露出した正極リード１５０及び負極リード１６０によって外部と電気的に接続され、充電及び放電が行われる。

図３は、本発明の一実施例による二次電池１００の側面視における一部拡大断面図である。
図３を参照すれば、前記ケース１１０の外部に露出した正極リード１５０にジグ１８０が接続されている。図３に示した例では、正極リード１５０を中心に示したが、負極リード１６０も同一の構造を有する。したがって、以下、正極タブ１３０と正極リード１５０を中心に説明するが、負極タブ１４０と負極リード１６０にも同様に適用できることを理解しなければならない。
本明細書におけるジグ(ｊｉｇ)とは、本発明による二次電池１００と外部器機または隣接する他の二次電池と電気的接続を形成するための構成である。前記正極リード１５０及び負極リード１６０それぞれに付着されるジグ１８０は、その材質を互いに相違に形成することができる。一例で、前記正極リード１５０に付着されるジグ１８０は、正極リード１５０と同一のアルミニウム材質であり、前記負極リード１６０に付着されるジグ１８０は、負極リード１６０と同一の銅またはニッケルコーティングの銅材質であり得る。しかし、前記ジグ１８０は、導電性を有する物質であればいずれも可能である。また、前記ジグ１８０は多様な大きさ及び形態を有することができるが、前記ジグ１８０の大きさ、形態、物質の種類によって本発明が制限されることではない。
前記正極タブ１３０と前記正極リード１５０は電気的に接続されるのみならず、外部から加えられる力によって分離または離脱しないように機械的にも結合される。このとき、溶接部は、前記正極タブ１３０と前記正極リード１５０を機械的に結合する役割をする。
本発明の一実施例によれば、前記溶接部は、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接または導電性接着剤によって形成される。このとき、前記溶接部は、点、線または図形の形態に多様に形成することができる。また、前記溶接部は、複数形成してもよい。

図４は、溶接部の位置による変化を模式的に示した概念図である。
図４を参照すれば、前記正極タブ１３０と前記正極リード１５０が接している部位に互いに異なる３ヶ所に溶接部が形成された場合である。本例では前記溶接部は超音波溶接によって形成されたものと仮定する。
先ず、前記ケース１１０の内部に位置した前記正極リード１５０の一端から１０ｍｍ離れた箇所「Ａ」、２０ｍｍ離れた箇所「Ｂ」、そして３０ｍｍ離れた箇所「Ｃ」にそれぞれ溶接部が形成された３つの場合を例示する。二次電池１００が充電または放電されるとき、前記正極タブ１３０及び正極リード１５０には電流が流れるようになる。このとき、前記溶接部には接触抵抗が存在する。したがって、前記溶接部で発熱現象が起こる。
前記溶接部で発生する熱は、周辺に存在する空気による対流冷却が活発でなければ、伝導現象により前記ジグ１８０または前記セルアセンブリー１２０の方に伝達される。このとき、互いに異なる３ヶ所Ａ、Ｂ及びＣの位置によって前記ジグ１８０及び前記セルアセンブリー１２０の方に伝達される熱の量が異なるようになる。前記セルアセンブリー１２０に最も近いＡ箇所に溶接部が形成された場合、前記ジグ１８０よりも前記セルアセンブリー１２０の方に伝達される熱の量が多いだろう。逆に、前記ジグ１８０に最も近いＣ箇所に溶接部が形成された場合、前記セルアセンブリー１２０よりも前記ジグ１８０の方に伝達される熱の量が多いだろう。そして、中間箇所であるＢに溶接部が形成された場合、伝達される熱の量は前記ＡとＣの中間程度であるだろう。
一般的に物質は熱を受けて温度が上昇するようになれば、内部抵抗が増加する性質を有している。したがって、二次電池が充電及び放電されるとき、前記溶接部で熱が発生する現象が不可避であれば、本発明者は、前記熱によって二次電池の性能に最も影響を与えにくい箇所を探すための実験を施した。

図５ａないし図７ｃは、溶接部の位置による発熱程度を示した熱分布図である。
図５ａないし図７ｃを参照すれば、互いに異なる箇所に溶接部が形成されたとき、前記ジグ１８０及び前記セルアセンブリー１２０の温度上昇の程度を色で区分することができる。また、前記実験は２５℃で、２Ｃのレートでそれぞれの二次電池を放電した。

以下の表１は、各実験に使用された二次電池の仕様である。

図５ａないし図７ｃをともに参照すれば、溶接部の位置がＡ箇所からＣ箇所に近づくほど、すなわち、前記ジグ１８０に近いほど、前記ジグ１８０の温度が上昇し、逆に前記セルアセンブリー１２０の温度が減少することを確認することができる。ただし、溶接部の位置がＡ箇所からＣ箇所に近づくほど、前記ジグ１８０の温度上昇の程度に比べ、セルアセンブリー１２０の温度減少の程度が低いことが分かる。
言い換えれば、溶接部の位置がＡ箇所からＣ箇所に近づくほど、前記ジグ１８０の温度が上昇し、溶接部の位置がＣ箇所からＡ箇所に近づくほど、前記セルアセンブリー１２０の温度が上昇するが、溶接部の位置がＡ箇所からＣ箇所に近づくほど前記ジグ１８０の温度が上昇する程度に比べ、溶接部の位置がＣ箇所からＡ箇所に近づくほど前記セルアセンブリー１２０の温度が上昇する程度が大きくないことを確認することができる。また、二次電池の充電容量が大きいほど、前記セルアセンブリー１２０よりも前記ジグ１８０の温度変化に及ぶ影響がさらに大きいことを確認することができる。

より具体的に図５ａないし図５ｃを参照すれば、先ず、溶接部がＡ箇所に位置する場合、すなわち、図５ａの場合、ジグ１８０は黄色を帯びている。したがって、溶接部がＡ箇所に位置する場合、ジグ１８０の温度は約４０℃となる。また、溶接部がＢ箇所に位置する場合、すなわち、図５ｂの場合、ジグ１８０はかば色を帯びている。したがって、溶接部がＢ箇所に位置する場合、ジグ１８０の温度は約４２℃となる。また、溶接部がＣ箇所に位置する場合、すなわち、図５ｃの場合、ジグ１８０は赤色を帯びている。したがって、溶接部がＣ箇所に位置する場合、ジグ１８０の温度は約４３℃以上となる。すなわち、溶接部の位置がＡ箇所からＣ箇所に近づくほど、前記ジグ１８０の温度が上昇することを確認することができる。
再度、図５ａないし図５ｃを参照すれば、先ず、溶接部がＡ箇所に位置する場合、すなわち、図５ａの場合、セルアセンブリー１２０は全般的に空色を帯びている。したがって、溶接部がＡ箇所に位置する場合、セルアセンブリー１２０の温度は約２０℃ないし２１℃となる。また、溶接部がＢ箇所に位置する場合、すなわち、図５ｂの場合、セルアセンブリー１２０は全般的に空色を帯びており、溶接部がＣ箇所に位置する場合も（図５ｃ参照）、同様に、セルアセンブリー１２０は全般的に空色を帯びている。すなわち、セルアセンブリー１２０は、ジグ１８０に比べて相対的に溶接部の位置による影響を受けないことを確認することができる。

これは、図６ａないし図７ｃを参照しても同様であることを確認することができる。
図６ａないし図６ｃを参照すれば、図６ａにおけるジグ１８０は黄色を帯びており、したがって、ジグ１８０の温度は約７２．５℃となる。そして、図６ｂにおけるジグ１８０はかば色を帯びており、したがって、ジグ１８０の温度は約８０℃となる。また、図６ｃにおけるジグ１８０は赤色を帯びており、したがって、ジグ１８０の温度は約８５℃となる。これに対し、図６ａないし図６ｃにおけるセルアセンブリー１２０は、溶接部の位置によって多少温度の差はあるが、有意義な温度差とはいえない。図６ａないし図６ｃの例において、セルアセンブリー１２０の温度は約４０℃となる。

次に、図７ａないし図７ｃを参照すれば、図７ａにおけるジグ１８０は黄色を帯びており、ジグ１８０の温度は約１２０℃となる。そして、図７ｂにおけるジグ１８０はかば色を帯びており、ジグ１８０の温度は約１３０℃となる。また、図７ｃにおけるジグ１８０は赤色を帯びており、したがって、ジグ１８０の温度は約１４０℃となる。これに対し、図７ａないし図７ｃにおけるセルアセンブリー１２０は、溶接部の位置によって多少温度の差はあるが、有意義な温度差とはいえない。図７ａないし図７ｃにおいて、セルアセンブリー１２０の温度は約５０℃となる。
すなわち、溶接部の位置はジグ１８０の温度変化に大きい影響を及ぼすが、セルアセンブリー１２０の温度変化にはあまり影響を及ぼさないことを確認することができる。
他方、二次電池の充電容量による温度変化を見れば、前記ジグ１８０は、充電容量の変化程度によって大きい影響を受けるが、相対的に前記セルアセンブリー１２０は、充電容量の変化程度によってあまり影響を受けないことを確認することができる。

また、図５ａないし図７ｃを参照すれば、前記ジグ１８０の場合、充電容量が１５Ａｈずつ増加する場合、温度は約３０℃ないし５０℃程度上昇する。これに対し、前記セルアセンブリー１２０の場合、充電容量が１５Ａｈずつ増加しても温度は約１０℃ないし２０℃程度上昇することに過ぎない。
したがって、前記実験を通じて本発明者は、電極タブと電極リードを結合するための溶接部を形成するとき、前記セルアセンブリー１２０側に隣接するように形成することが望ましいことが分かった。
本発明の他の実施例によれば、前記溶接部は、前記電極タブ１３０、１４０と電極リード１５０、ｌ６０がそれぞれ接した面の中心点を基準に前記電極リード１５０、１６０の長手方向に沿って前記セルアセンブリー１２０側に隣接するように形成することができる。
本発明のさらに他の実施例によれば、前記溶接部は、前記電極タブ１３０、１４０と前記電極リード１５０、１６０がそれぞれ接した面で前記電極リード１５０、１６０の長手方向に沿って前記セルアセンブリー１２０側に隣接した１／３領域内に形成することができる。
本発明のさらに他の実施例によれば、前記溶接部は、前記ケース１１０の内部に位置した前記電極リード１５０、１６０の一端から１０ｍｍ以内の範囲内に形成することができる。

以下、上述の二次電池を製造する方法について説明する。本発明による二次電池の製造方法を説明することにおいて、各構成についての説明は重複するため、省略する。
図８は、本発明の一実施例による二次電池の製造方法の流れを示したフローチャートである。
図８を参照すれば、段階２００において、正極板、分離膜及び負極板を含む単位セルが少なくとも二つ以上積層されており、各単位セルの正極板と負極板から突出した複数の正極タブ及び負極タブを備えたセルアセンブリー１２０を準備する。
次の段階２１０において、前記正極タブ１３０と正極リード１５０、前記負極タブ１４０と負極リード１６０を機械的に結合するために前記正極タブ１３０と正極リード１５０、前記負極タブ１４０と負極リード１６０がそれぞれ接した面のうち、前記セルアセンブリー１２０に隣接した部分に溶接部を形成する。
本発明の一実施例によれば、前記電極タブ１３０、１４０と電極リード１５０、１６０がそれぞれ接した面の中心点を基準として前記電極リード１５０、１６０の長手方向に沿って前記セルアセンブリー１２０側に隣接するように溶接部が形成される。
本発明の他の実施例によれば、前記溶接部は、前記電極タブ１３０、１４０と前記電極リード１５０、１６０がそれぞれ接した面で前記電極リード１５０、１６０の長手方向に沿って前記セルアセンブリー側に隣接した１／３領域内に溶接部が形成される。
本発明のさらに他の実施例によれば、前記ケース１１０の内部に位置した前記電極リード１５０、１６０の一端から１０ｍｍ以内の範囲内に溶接部が形成される。
前記溶接部は、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接または導電性接着剤によって形成することができる。このとき、前記溶接部は、点、線または図形の形態に多様に形成することができる。また、前記溶接部は、複数を形成することも可能である。
次の段階２２０において、前記正極リード１５０及び負極リード１６０の一部が外部に露出するように前記セルアセンブリー１２０をケース１１０の間にロードし、前記ケース１１０を密封する。

本発明によれば、電極タブと電極リードとの間の溶接点で発生した熱によって二次電池の性能に及ぶ影響を最小化することができる。したがって、大容量の二次電池を設計するにあたって、電池の性能を理想的な条件に近接させることができる。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

１００二次電池
１１０ケース
１２０セルアセンブリー
１３０正極タブ
１５０正極リード
１６０負極リード
１７０絶縁テープ
１８０ジグ

Claims

正極板、分離膜及び負極板を含む単位セルが少なくとも二つ以上積層されたセルアセンブリーと、
各単位セルの正極板から突出した正極タブと、
各単位セルの負極板から突出した負極タブと、
複数の正極タブと第１ジグとの間に電気的に接続された正極リードと、
複数の負極タブと第２ジグとの間に電気的に接続された負極リードと、
前記正極タブ及び前記正極リードを機械的に結合する第１溶接部と、
前記負極タブ及び前記負極リードを機械的に結合する第２溶接部と、
前記正極リード及び前記負極リードの一部が外部に露出するように前記セルアセンブリーを密封するケースと、
を含む二次電池において、
前記第１ジグは、前記正極リードを外部機器に電気的に接続し、前記第２ジグは、前記負極リードを前記外部機器に電気的に接続し、
前記第１溶接部は、前記正極タブ及び前記正極リードが接した面において、前記セルアセンブリーに隣接した１／３領域内であり、かつ前記ケースの内部に位置した前記正極リードの一端から離れた複数個所にのみ形成されたことを特徴とする二次電池。
前記第２溶接部は、前記負極タブ及び前記負極リードが接した面において、前記セルアセンブリーに隣接した１／３領域内であり、かつ前記ケースの内部に位置した前記負極リードの一端から離れた複数個所にのみ形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記第１溶接部は、前記ケースの内部に位置した前記正極リードの一端から１０ｍｍ以内の範囲内にのみ形成され、
前記第２溶接部は、前記ケースの内部に位置した前記負極リードの一端から１０ｍｍ以内の範囲内にのみ形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記第１溶接部及び第２溶接部は、点、線または図形の形態に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
（ａ）正極板、分離膜及び負極板を含む単位セルが少なくとも二つ以上積層されており、各単位セルの正極板と負極板から突出した複数の正極タブ及び負極タブを備えたセルアセンブリーを準備する段階と、
（ｂ−１）前記正極タブと正極リードを機械的に結合するために、前記正極タブと正極リードが接した面に第１溶接部を形成する段階と、
（ｂ−２）前記負極タブと負極リードを機械的に結合するために、前記負極タブと負極リードが接した面に第２溶接部を形成する段階と、
（ｃ）前記正極リード及び負極リードの一部が外部に露出するように前記セルアセンブリーをケースの間にロードし、前記ケースを密封する段階とを含み、
前記正極リードは、複数の正極タブと第１ジグとの間に電気的に接続され、
前記負極リードは、複数の負極タブと第２ジグとの間に電気的に接続され、
前記第１ジグは、前記正極リードを外部機器に電気的に接続し、前記第２ジグは、前記負極リードを前記外部機器に電気的に接続し、
前記（ｂ−１）段階において、前記第１溶接部は、前記正極タブ及び前記正極リードが接した面において、前記セルアセンブリーに隣接した１／３領域内であり、かつ前記ケースの内部に位置した前記正極リードの一端から離れた複数個所にのみ形成されることを特徴とする二次電池の製造方法。
前記（ｂ−２）段階において、
前記第２溶接部は、前記負極タブ及び前記負極リードが接した面において、前記セルアセンブリーに隣接した１／３領域内であり、かつ前記ケースの内部に位置した前記負極リードの一端から離れた複数個所にのみ形成されることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。
前記第１溶接部は、前記ケースの内部に位置した前記正極リードの一端から１０ｍｍ以内の範囲内にのみ形成され、
前記第２溶接部は、前記ケースの内部に位置した前記負極リードの一端から１０ｍｍ以内の範囲内にのみ形成されることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。
前記第１溶接部及び第２溶接部は、抵抗溶接、超音波溶接またはレーザー溶接によって形成されることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。
前記第１溶接部及び第２溶接部は、点、線または図形の形態に形成されることを特徴とする請求項８に記載の二次電池の製造方法。