JP6472539B2 - 電極リード及びこれを含む二次電池 - Google Patents

電極リード及びこれを含む二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP6472539B2
JP6472539B2 JP2017553345A JP2017553345A JP6472539B2 JP 6472539 B2 JP6472539 B2 JP 6472539B2 JP 2017553345 A JP2017553345 A JP 2017553345A JP 2017553345 A JP2017553345 A JP 2017553345A JP 6472539 B2 JP6472539 B2 JP 6472539B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
contact portion
lead
secondary battery
electrode
pouch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017553345A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018514911A (ja
Inventor
スン−ス・チョ
ドン−ヒョン・キム
ジン−ヨン・キム
ギ−ス・ジョン
ウォン−ソク・ジョン
スン−ドン・チェ
ウォン−ピル・ファン
Original Assignee
エルジー・ケム・リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エルジー・ケム・リミテッド filed Critical エルジー・ケム・リミテッド
Priority claimed from PCT/KR2016/006070 external-priority patent/WO2016200147A1/ko
Publication of JP2018514911A publication Critical patent/JP2018514911A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6472539B2 publication Critical patent/JP6472539B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H01M50/529Intercell connections through partitions, e.g. in a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/562Terminals characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20Pressure-sensitive devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

本発明は、電池技術に関し、より詳しくは、二次電池の内圧増加時、安全性が向上するように構造を改善させた電極リード、これを含む二次電池及びバッテリーパックに関する。
本出願は、2015年6月8日出願の韓国特許出願第10−2015−0080740号及び2016年6月7日出願の韓国特許出願第10−2016−0070306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。
現在、商用化した二次電池にはニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、この中でリチウム二次電池は、ニッケル系二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず充・放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質に用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板とがセパレータを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、即ち、電池ケースを備える。
通常、リチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に内蔵されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内蔵されているパウチ型二次電池と、に分けることができる。
最近、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、容量及び出力を高めるために多い数の二次電池が電気的に接続される。特に、このような中・大型装置には積層が容易で、重さが軽いというなどの長所からパウチ型二次電池がよく用いられている。
パウチ型二次電池は、通常、電極組立体がパウチ外装材に収納された状態で電解液が注入され、パウチ外装材が封止される過程によって製造される。
図1は、従来のパウチ型二次電池の構成を示した分解斜視図であり、図2は、図1のパウチ型二次電池の結合図である。
図1及び図2に示したように、パウチ型二次電池は、電極組立体20及び前記電極組立体20を収容するパウチ外装材30からなる。
ここで、電極組立体20は、正極板及び負極板、そしてその間に介されたセパレータを基本構造とし、パウチ外装材30に形成された内部空間Iに収容される。この際、パウチ外装材30は、上部パウチ31及び下部パウチ32から形成され、このような上部パウチ31及び下部パウチ32の外周には封止部Sが備えられ、このような封止部Sが相互接着されることで電極組立体20が収容された内部空間Iが密閉される。
ここで、正極板及び負極板からは、それぞれ一つ以上の正極タブ21及び負極タブ22が延び得る。そして、このような正極タブ21及び負極タブ22はそれぞれ、プレート形態の電極リード10、即ち、プレート形態の正極リード11及びプレート形態の負極リード12と結合し得る。そして、正極リード11及び負極リード12の一部は、パウチ外装材30の外部に露出することで二次電池の外部構成、例えば、他の二次電池や外部装置と電気的に接続できるように電極端子を提供できる。
このような二次電池について注目されている最も重要な問題の一つが、安全性の確保である。二次電池の安全性がよく確保されなければ、電池の損傷は勿論、感電や火事、爆発のような事故につながり得、人命及び財産被害をもたらし得る。
特に、二次電池は、過充電や過放電、短絡などのような多様な理由によって内部でガスが発生し得る。例えば、リチウム二次電池の場合、過充電の過程で電解液が分解されながら多量のガスが発生し得る。このように、二次電池の内部でガスが発生すれば、内部圧力が増加して二次電池のスウェリング(swelling)現象が起こり得る。そして、このようなスウェリング現象は、二次電池の損傷をもたらすことは勿論、爆発や発火などにまでつながる恐れがあり、さらに問題となる。特に、二次電池が爆発や発火する場合、二次電池が適用された装置が破損し得、延いてはこれを用いる使用者に傷害を与える深刻な結果を招来し得る。また、二次電池の外装材の破損によって二次電池の内部の電解液が流出すれば、短絡や感電のような問題を起こし得る。さらに、バッテリーで駆動されるハイブリッド自動車や電気自動車、電力貯蔵装置などの場合、出力と容量が非常に大きいため、このような内部ガスの発生による被害はさらに深刻となる。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池の内部におけるガス発生時に安全性が確保できる電極リード及びこれを含む二次電池、バッテリーパック並びに自動車などを提供することを目的にする。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するため、本発明による電極リードは、パウチ外装材の外周部が封止され、中央部に電極組立体が収納されるように構成されたパウチ型二次電池の電極リードであって、少なくとも一部が、電気伝導性材質からなり、前記電極組立体の電極タブと接触し、前記パウチ外装材の封止部に介される内側リードと、前記内側リードよりも外側に配置され、少なくとも一部が電気伝導性材質からなり、外部装置と接続可能な外部端子を提供し、前記パウチ外装材の封止部に介され、前記内側リードと部分的に接触し、かつ前記パウチ型二次電池の内圧増加時に、一部の形態が変形されて前記内側リードとの接触部分が分離されるように構成された外側リードと、を含む。
ここで、前記内側リードは、電気伝導性材質の板状に構成され、前記電極組立体の電極タブと接触可能に構成されたタブ接触部と、電気伝導性材質の板状に構成され、前記タブ接触部の外側で前記タブ接触部と電気的に接続された内側接触部と、前記内側接触部の周縁に沿って位置し、前記パウチ外装材の封止部の内部に介されるように構成された内側周縁部と、を備え得る。
また、前記外側リードは、電気伝導性材質の板状に構成され、少なくとも一部が前記内側接触部に接触し、前記パウチ型二次電池の内圧増加時、前記内側接触部と分離可能に構成された外側接触部と、前記外側接触部と電気的に接続され、前記パウチ外装材の外部に露出して前記外部装置が接続される端子部と、前記外側接触部の周縁に沿って位置し、前記パウチ外装材の封止部の内部に介されて前記封止部に接触し固定されるように構成された外側周縁部と、を備えることできる。
また、前記外側接触部は、少なくとも一部が内方へ曲げられ、前記内側接触部と部分的に接触し得る。
また、前記外側接触部は、曲げられた部分の内側端部が扁平に構成され得る。
また、前記内側接触部には、内外方向へ貫通した形態の結合孔が形成され、前記外側接触部は、前記結合孔の外周縁に沿って前記内側接触部に接触し得る。
また、前記パウチ型二次電池の内圧増加時、前記端子部及び前記外側周縁部の位置は固定された状態で、前記外側接触部が外方へ移動して前記内側接触部と分離され得る。
また、前記外側リードは、前記外側周縁部の外側端部に位置して前記外側接触部の外側を覆い、前記外側接触部から所定距離で離隔して配置され、前記外側接触部との間に空間を形成する外側蓋部をさらに備え得る。
また、前記外側蓋部は、内外方向へ貫通した形態の外側貫通孔が形成され得る。
また、前記内側周縁部及び前記外側周縁部は、楕円のリング状に構成され得る。
また、前記内側接触部には、前記外側接触部との接触部分の外部に内外方向へ貫通された形態の内側貫通孔が形成され得る。
また、前記外側接触部には、前記内側接触部との接触部分の外部に一つ以上の切欠きが形成され得る。
また、本発明による電極リードは、電気絶縁性材質からなり、リング状に形成されて前記内側リードの周縁と前記外側リードの周縁との間に配置されることで、前記内側リードの周縁と前記外側リードの周縁とを電気的に絶縁する絶縁部材をさらに含むことができる。
また、前記内側リードと前記外側リードとは、相互接触部分が溶接され得る。
また、本発明による電極リードは、前記内側リード及び前記外側リードと前記パウチ外装材の封止部との間に介され、前記内側リード及び前記外側リードと前記パウチ外装材の封止部とを接着する封止フィルムをさらに含み得る。
また、上記の課題を達成するための本発明による二次電池は、本発明による電極リードを含む。
また、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、本発明による二次電池を含む。
また、前記の課題を達成するための本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含む。
本発明の一面によれば、二次電池の内部でガスが発生して内圧が増加する場合、内側リードと外側リードとの電気的接続が遮断できる。したがって、追加的なガス発生を阻み、使用者の感電や二次電池の爆発、火事などの発生を防止することができる。また、二次電池と接続した外部装置への電流経路を遮断して外部装置の損傷を防止することができる。
特に、本発明の一実施形態によれば、内側リードと外側リードとの電気的接続が切れる状況においても、内側リードと外側リードともパウチ外装材の封止部における位置をそのまま維持でき、パウチ外装材の封止部の外部へ離脱しない。したがって、外側リードなどがパウチ外装材の封止部から離脱することによるバッテリーパックの他の構成要素の破損または内部短絡などを防止することができる。
また、本発明の一面によれば、二次電池の内部で発生したガスを外部へ排出することができる。したがって、二次電池の内圧増加による損傷、爆発や発火などを予防することができる。
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形態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。
従来のパウチ型二次電池の構成を示した分解斜視図である。 図1のパウチ型二次電池の結合図である。 本発明の一実施形態による二次電池の構成を概略的に示す分解斜視図である。 図3の構成についての結合斜視図である。 本発明の一実施形態による電極リードの構成を概略的に示す拡大斜視図である。 図5の構成についての分離斜視図である。 図5の線A1−A1’に沿って見た横断面図である。 図5の線A2−A2’に沿って見た縦断面図である。 図5の左側面図である。 図5の右側面図である。 内圧増加によって本発明の一実施形態による電極リードが変形する様態を概略的に示す横断面図である。 内圧増加によって本発明の一実施形態による電極リードが変形する様態を概略的に示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態による電極リードの構成を概略的に示す斜視図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求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形態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形態に過ぎず、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3は、本発明の一実施形態による二次電池の構成を概略的に示す分解斜視図であり、図4は、図3の構成についての結合斜視図である。
図3及び図4を参照すれば、本発明の他の二次電池は、電極組立体200と、パウチ外装材300と、電極タブ400と、電極リード100と、を含むことができる。
前記電極組立体200は、一つ以上の正極板及び一つ以上の負極板がセパレータを挟んで配置されるように構成できる。このとき、電極組立体200は、複数の正極板及び複数の負極板が相互積層された状態でパウチ外装材300に収納されるか、または、一つの正極板と一つの負極板とが巻き取られた状態でパウチ外装材300に収納され得る。
電極組立体200の電極板は、集電体に活物質スラリーが塗布された構造として形成され、スラリーは通常、粒状の活物質、補助導体、バインダー及び可塑剤などが、溶媒が添加された状態で撹拌されて形成される。そして、それぞれの電極板にはスラリーが塗布されない非コーティング部が存在し、このような非コーティング部にはそれぞれの電極板に対応する電極タブ400が形成できる。
前記パウチ外装材300は、凹んだ形態の内部空間が形成され、このような内部空間に電極組立体200及び電解液が収納できる。特に、前記パウチ外装材300は、ポリマー材質の外部絶縁層と内部接着層、そして外部絶縁層と内部接着層との間に介された金属層を備えることができる。ここで、パウチ外装材300の金属層の材質としてはアルミニウムを用いることができるが、本発明はこれに限定されない。
前記パウチ外装材300は、上部パウチ310及び下部パウチ320で構成できる。この際、電極組立体200が収納される内部空間は、図3及び図4に示したように、上部パウチ310及び下部パウチ320の中央部に全部形成されるか、または、上部パウチ310及び下部パウチ320のいずれか一つの中央部のみに形成され得る。そして、上部パウチ310または下部パウチ320の収納空間に電極組立体200が収納されれば、上部パウチ310の外周部に形成された封止部Sと下部パウチ320の外周部に形成された封止部Sとが相互対向し、内側に位置した接着層の熱溶着などによって相互接着され、内部空間が密閉できる。
前記電極タブ400は、金属などの電気伝導性材質からなり、電極組立体200から突出するように延びて形成できる。そして、電極タブ400には、正極タブ及び負極タブが含まれ得る。正極タブは、正極板の非コーティング部から延びるように備えられ、負極タブは、負極板の非コーティング部から延びるように備えられ得る。このような電極タブ400はプレート形態に形成でき、電極板が切り取られた形態または電極板に別の金属板が付着された形態などで形成できる。
また、正極タブ及び負極タブは、二次電池にそれぞれ一つずつ備えてもよく、二つ以上を備えてもよい。例えば、二次電池の電極組立体200に正極板及び負極板がそれぞれ一つのみ含まれた場合、正極タブ及び負極タブはそれぞれ一つずつ含まれ得る。または、この場合、正極タブと負極タブとはそれぞれ複数個が含まれ得る。一方、二次電池の電極組立体200に正極板及び負極板がそれぞれ複数個含まれた場合、正極タブ及び負極タブも複数が含まれ得、この際、一つの電極板ごとにそれぞれ電極タブ400が備えられ得る。
前記電極リード100は、二次電池を外部の他の二次電池または他の装置と電気的に接続する構成要素である。例えば、バッテリーモジュール内で複数の二次電池は、バスバーを介して相互電気的に接続できるが、この場合、電極リード100は、バスバーに直接接触するように構成できる。このように、電極リード100は、二次電池の内外部間の電気的接続を担当するため、少なくとも一部が金属のような電気伝導性を有する材質からなる。
前記電極リード100は、正極リード及び負極リードを含み、それぞれパウチ外装材300の内側からパウチ外装材300の外側まで延びるようにパウチ外装材300の封止部に介され得る。そして、前記電極リード100は、一端、即ち、内側端部がパウチ外装材300の内部に位置して電極組立体200から延びて形成された電極タブ400と接続できる。
ここで、電極タブ400と電極リード100との接続は相互直接接触することで行われ得る。そして、このような接触状態の安定的な維持のために電極タブ400と電極リード100との接触部分は溶接によって固定できる。なお、二次電池には複数の正極タブ及び複数の負極タブが含まれ得、この場合、複数の正極タブは相互重なった状態で1つの正極リードに接触でき、複数の負極タブは相互重なった状態で1つの負極リードに接触できる。
そして、前記電極リード100の他端は、パウチ外装材300の外部に露出するように構成できる。したがって、電極リード100の一端は内側端部としてパウチ外装材300の内部に位置して電極タブ400と接続し、電極リード100の他端は外側端部としてパウチ外装材300の外部に位置してバスバーなどと接続し得る。
図5は、本発明の一実施形態による電極リード100の構成を概略的に示す拡大斜視図であり、図6は、図5の構成についての分離斜視図である。また、図7は、図5の線A1−A1’に沿って見た横断面図であり、図8は、図5の線A2−A2’に沿って見た縦断面図である。また、図9は、図5の左側面図であり、図10は、図5の右側面図である。
図5〜図10を参照すれば、本発明による二次電池の電極リード100は、内側リード110及び外側リード120を含む。
前記内側リード110は、少なくとも一部が電気伝導性材質からなる。例えば、前記内側リード110は、全体として同一の金属材質、例えば、銅またはアルミニウムで構成できる。このように、内側リード110が全体として同一の金属材質で構成される場合、内側リード110をより容易に製造することができる。
また、前記内側リード110は、電極リード100で内側に位置し、少なくとも一部が電極組立体200に備えられた電極タブ400と接触するように構成することができる。例えば、図3の構成において、内側リード110は左側端部が複数の電極タブ400と直接接触し得る。
また、前記内側リード110は、少なくとも一部がパウチ外装材300の封止部に介される。例えば、図3及び図4の構成において、内側リード110の右側端部が上部パウチ310の封止部と下部パウチ320の封止部との間に介された状態で、上部パウチ310と下部パウチ320との封止部が封止されることで、内側リード110はパウチ外装材300の封止部の内部に介され得る。
なお、本明細書において、特に説明しない限り、内方は二次電池の内部方向、即ち、電極組立体200への方向を意味し、外方は二次電池の外部方向を意味する。
望ましくは、前記内側リード110は、タブ接触部111と、内側接触部112と、内側周縁部113と、を備え得る。
前記タブ接触部111は、電極組立体200の電極タブ400と直接接触される構成要素であって、電極タブ400と電流を交換するように電気伝導性材質で構成できる。また、前記タブ接触部111は、電極タブ400と接触可能であることは勿論、接触が容易となるように構成できる。例えば、前記タブ接触部111は、図5及び図6に示したように、扁平なプレート形態に構成され、扁平な表面に一つ以上の電極タブ400が容易に載置されるように構成できる。この際、タブ接触部111に載置された電極タブ400は、溶接などの方式でタブ接触部111に接触固定できる。
前記内側接触部112は、タブ接触部111よりも外側に位置し、タブ接触部111と電気的に接続できる。そして、内側接触部112は、タブ接触部111と外側リード120との間で電流を交換するために、少なくとも一部が金属などの電気伝導性材質で構成される。
また、前記内側接触部112は、板状形態に構成できる。例えば、前記内側接触部112は、図6に示したように、楕円形のプレート形態に構成できる。この際、前記内側接触部112は、図8に示したように、地面に垂直するように構成できる。特に、タブ接触部111は地面に平行なプレートの形態に構成でき、内側接触部112の平面とタブ接触部111の平面とは相互直交するように構成できる。
前記内側周縁部113は、リング状で構成され、内側接触部112の周縁に沿って位置できる。例えば、内側接触部112が楕円板の形態に構成された場合、内側周縁部113は、楕円板の周縁、即ち、楕円の外周縁に沿って位置する楕円のリング状に構成できる。
そして、前記内側周縁部113は、パウチ外装材300の封止部の内部に介され得る。特に、前記内側周縁部113は、外周面が扁平な曲面を成すように構成され、このような外周面に対して全体としてパウチ外装材300の封止部、即ち、上部パウチ310の封止部における下面と、下部パウチ320の封止部における上面とが付着できる。
前記内側リード110の多くの構成要素、即ち、タブ接触部111、内側接触部112及び内側周縁部113は、全て同一材質で構成できる。この場合、タブ接触部111、内側接触部112及び内側周縁部113を一体型に構成できるようになり、内側リード110の製造がより容易となる。また、この場合、タブ接触部111と内側接触部112との電気的接続状態を安定的に維持できる。
前記外側リード120は、内側リード110よりも外側に配置され、内側リード110と同様に少なくとも一部を電気伝導性材質で構成できる。例えば、前記外側リード120は、全体として同一の金属材質、例えば、銅またはアルミニウムで構成できる。外側リード120が全体として同一の金属材質で構成される場合、外側リード120をより容易に製造することができる。
前記外側リード120は、少なくとも一部が外部装置と接続可能な外部端子を提供できる。例えば、図3及び図4の構成において、外側リード120の右側端部にはバスバーのような外部装置が接続され得る。
前記外側リード120は、少なくとも一部がパウチ外装材300の封止部に介される。即ち、前記外側リード120は、内側リード110とともに一部がパウチ外装材300の封止部に介され得る。
また、前記外側リード120は、内側リード110と部分的に接触するように構成され得る。例えば、図6及び図7の構成において、外側リード120の左側端部は、内側リード110と接触できる。そして、パウチ型二次電池の内部でガスなどが発生することによって内圧が増加する場合、このような外側リード120と内側リード110との接触部分が分離できる。
特に、前記外側リード120は、二次電池の内圧増加時、一部の形態が変形されることで、内側リード110との接触状態が解除できる。即ち、前記外側リード120は、二次電池の内圧が増加する場合、全体的な形態、例えば、外形は維持したまま、一部の形態、例えば、内部形態のみが変形されるように構成することで、内側リード110との電気的接続状態を解除することができる。
望ましくは、前記外側リード120は、外側接触部121と、端子部122と、外側周縁部123と、を備えることができる。
前記外側接触部121は、少なくとも一部が内側リード110、特に、内側リード110の内側接触部112に接触して内側リード110と電流を交換できる。したがって、前記外側接触部121は、金属のような電気伝導性材質で構成される。
前記外側接触部121は、板状の形態で構成できる。例えば、前記外側接触部121は、楕円形の金属板で構成できる。このように外側接触部121が板状に構成される場合、内側接触部112との接触が容易となり、内側接触部112との電気的接続をより安定的に維持できる。
特に、前記外側接触部121は、パウチ型二次電池の内圧増加時、内側接触部112と分離可能に構成できる。即ち、前記外側接触部121は、通常の状態では内側接触部112と接触した状態で構成され、電気的エネルギーを交換することで、電極リード100は正常に機能できるようになる。しかし、前記外側接触部121は、二次電池の内部でガスが発生して二次電池の内圧が増加する異常状態においては、内側接触部112から分離されてその接触状態を解除できる。したがって、このような接触状態の解除によって、内側接触部112と外側接触部121との電気的接続はこれ以上維持されず、電極リード100は正常に機能できなくなる。
本発明のこのような構成によれば、過充電や非正常的な使用などによって二次電池内部でガスが発生した場合、内側リード110と外側リード120との電気的接続が遮断されることで、二次電池はこれ以上の充放電が不可能になる。したがって、このような異常状況では二次電池の機能が停止するので、さらなるガスの発生、電解液の漏洩、爆発、発火、漏電などの問題が発生することを防止することができる。そのため、本発明のこのような面によれば、二次電池の安全性がより向上する。
前記端子部122は、電気伝導性材質からなり、外側接触部121と電気的に接続可能である。また、前記端子部122は、パウチ外装材300の外部に露出して二次電池の端子として機能できる。即ち、前記端子部122は、パウチ型二次電池の外部構成要素が電気的に接続されるための接続領域を提供できる。例えば、前記端子部122には、他の二次電池の端子部122に接続したバスバーが直接接触できる。
前記端子部122は、図3〜図6に示したように、バスバーのような外部構成要素が容易に接触するように板状に構成できる。例えば、前記端子部122は、タブ接触部111と類似に、水平方向へ扁平に横たえられた金属板の形態に構成できる。
前記外側周縁部123は、リング状に構成され、外側接触部121の周縁に沿って位置できる。例えば、外側接触部121が楕円板の形態に構成された場合、外側周縁部123は、楕円板の外周縁に沿って配置された楕円のリング状に構成できる。
前記外側周縁部123は、パウチ外装材300の封止部の内部に介されて封止部に接触固定され得る。特に、前記外側周縁部123は、外周面が扁平な曲面形態に構成され、このような外周面にパウチ外装材300の封止部が全体として付着され得る。
前記外側周縁部123は、上部パウチ310及び下部パウチ320の両方に接触固定できる。即ち、前記外側周縁部123の上部は、上部パウチ310の封止部の下面に接触固定し、前記外側周縁部123の下部は、下部パウチ320の封止部の上面に接触固定できる。
特に、このような外側周縁部123と、上部パウチ310及び下部パウチ320との接触固定状態は、二次電池の内部でガスが発生することによって内側リード110と外側リード120との電気的接続が遮断された場合でも、そのまま維持できる。即ち、二次電池の内部でガスが発生するとき、内側接触部112と外側接触部121とが物理的に分離されることで、内側リード110と外側リード120との電気的接続が遮断されるが、外側周縁部123は、上部パウチ310と下部パウチ320との間にそのまま密着固定され得る。
併せて、二次電池の内部でガスが発生するとき、上部パウチ310及び下部パウチ320との接触固定状態が維持されることは、内側周縁部113においても適用することができる。即ち、二次電池の内部でガスが発生して内側リード110と外側リード120との接続が遮断されるとき、内側周縁部113と上部パウチ310及び下部パウチ320との接触固定状態は、そのまま維持できる。
本発明のこのような構成によれば、二次電池の内圧が増加するとき、外側リード120と内側リード110との電気的接続は遮断しながらも、外側リード120と内側リード110との位置はそのまま固定できる。そのため、内側リード110または外側リード120の離脱によって、二次電池の外部の他の構成要素などが破損するか、電気的短絡などの問題が発生することを防止することができる。
前記外側周縁部123は、前記内側周縁部113に類似な形態で構成できる。例えば、前記外側周縁部123及び前記内側周縁部113は、同一の長半径及び短半径を有する楕円のリング状に構成できる。
特に、このように外側周縁部123と内側周縁部113とが楕円のリング状に構成される実施形態によれば、外側リード120及び内側リード110とパウチ外装材300との封止がよりよく行われ得る。即ち、外側周縁部123及び内側周縁部113は、それぞれ外側リード120及び内側リード110でパウチ外装材300と接触してパウチ外装材300によって囲まれる部分であり得、このような外側周縁部123及び内側周縁部113が楕円形態に形成される場合、パウチ外装材300がより密に付着できる。そのため、この場合、電極リード100とパウチ外装材300との間に隙間が生じて内部の電解液が漏洩するか、外部の水や異物が浸透するなどの問題を予防することができる。
前記外側リード120の多くの構成要素、即ち、外側接触部121、端子部122及び外側周縁部123は、同種の一つの材質で構成できる。この場合、外側接触部121、端子部122及び外側周縁部123を一体型に構成することができ、外側リード120の製造がより容易となる。また、この場合、外側接触部121と端子部122との電気的接続状態が安定的に維持できる。
図5〜図8に示したように、電極リード100の構成において、放電電流は、タブ接触部111、内側接触部112、外側接触部121、外側周縁部123及び端子部122順に、電極組立体200側から負荷側へ移動できる。また、充電電流は、端子部122、外側周縁部123、外側接触部121、内側接触部112及びタブ接触部111順に、充電装置から電極組立体200側へ移動できる。ここで、内側接触部112とタブ接触部111との電気的経路に、内側周縁部113が挿入してもよい。また、外側接触部121と端子部122との間の電気的経路において、外側周縁部123を省略することもできる。
しかし、ガスなどが発生して内圧が増加する異常状況の発生時、内側接触部112と外側接触部121との接続が切れることで、電極リード100へはこれ以上電流が流れなくなり、二次電池の充放電動作が停止するため、安全性を確保することができる.
このような構成において、前記外側接触部121は、少なくとも一部が内側リード110の方向へ曲げられ、内側接触部112と部分的に接触するように構成できる。
例えば、図7及び図8に示したように、外側接触部121は、少なくとも一部が左方へ曲げられるように構成できる。特に、外側接触部121は、プレート形態に構成でき、中央部が内方へ曲げられ得る。そして、このように曲げられた中央部の少なくとも一部が内側接触部112と直接接触できる。
ここで、前記外側接触部121は、曲げられた部分の内側端部が扁平な形態に構成できる。例えば、図7及び図8に示したように、外側接触部121の左側端部は、扁平な形態に構成できる。より具体的に、外側接触部121の左側端部は、図9に示したように、楕円の板状に構成できる。このように、内側端部が扁平な形態に構成される場合、外側接触部121の内側端部と内側接触部112とがより安定的に接触される。
望ましくは、前記内側接触部112には、少なくとも一部に内外方向へ貫通した形態の結合孔が形成できる。例えば、前記内側接触部112は、図6において、H1で示されたように孔が形成され得る。
この場合、外側接触部121は、結合孔の周縁に沿って内側接触部112に接触できる。例えば、前記内側接触部112は、楕円形の結合孔H1が中央部に形成され得る。そして、外側接触部121は、内側端部がこのような結合孔H1と同一または類似な楕円形態に形成され得る。この際、外側接触部121の内側端部は、結合孔H1の大きさと同一またはそれよりも大きく構成できる。例えば、図7の構成において、外側接触部121で扁平に形成された内側端部の上下長さは、内側接触部112の結合孔H1の上下長さよりも多少長く構成できる。そして、この場合、外側接触部121の内側端部は、図7のBで示した部分のように、内側接触部112の結合孔で内側接触部112と接触できる。この場合、外側接触部121は、Bで示した部分のような接触部分を介して内側接触部112と電気的エネルギーを交換できる。
また望ましくは、前記外側接触部121は、パウチ型二次電池の内圧増加時、外方へ移動して内側接触部112と分離するように構成できる。この際、前記端子部122及び前記外側周縁部123の位置は、固定された状態をそのまま維持できる。これについては、図11及び図12を参照してより具体的に説明する。
図11は、内圧増加によって本発明の一実施形態による電極リード100が変形される形態を概略的に示す横断面図であり、図12は、内圧増加によって本発明の一実施形態による電極リード100が変形される形態を概略的に示す縦断面図である。ここで、図11は、図7の構成の内圧増加による変形形態を示し、図12は、図8の構成の内圧増加による変形形態を示す。
図11及び図12を参照すれば、二次電池の内部でガスが発生して内圧が増加すれば、内方である左方から右方へ圧力が加えられ得る。この場合、内側リード110と外側リード120との相互接触部分が分離され得る。即ち、二次電池の内圧が増加する場合、外側接触部121を外方へ移動させる力が発生し得る。この際、外側接触部121を外方へ移動させようとする力が一定水準以上になって外側接触部121が図面における矢印Cで示したように外方へ移動すれば、外側接触部121と内側接触部112とは相互分離される。そして、これにより、内側接触部112と外側接触部121との電気的接続状態は相互解除され、内側リード110と外側リード120との間にはこれ以上の充放電電流が流れないようになる。
この際、前記端子部122及び前記外側周縁部123の位置及び/または形態がそのまま維持できる。例えば、二次電池の内圧増加時、外側接触部121は外方へ移動され、内側接触部112と分離されるとしても、端子部122及び外側周縁部123は、位置をそのまま維持できる。
ここで、外側接触部121と内側接触部112とを分離できる力の大きさは、二次電池の形態や大きさ、用途、性能などによって相違に設定できる。例えば、外側接触部121は、二次電池の内圧が1.5atm以上である場合に外方へ移動し、内側接触部112と分離するように構成できる。
一方、二次電池の内圧増加時、外側接触部121に圧力がよく印加されるようにするためには、外側接触部121の内側空間と外側空間とは相互密閉されるように構成することが望ましい。即ち、内側リード110及び外側リード120には中空を形成することができ、このような中空は外側接触部121によって詰められるように構成できる。例えば、内側リード110には、内側周縁部113によって外郭が囲まれるように内側中空が形成され、外側リード120には、外側周縁部123によって外郭が囲まれるように外側中空が形成される。そして、内側中空と外側中空との間には外側接触部121が位置し、これら間の流体の流出入を遮断できる。このような構成によれば、二次電池の内部で発生したガスは、もっぱら外側接触部121に力を加えることができるようになるため、内圧増加時、外側接触部121が外方へ容易に移動して内側接触部112から分離される。
また望ましくは、前記外側リード120は、幾つかの図面に示したように、外側蓋部124をさらに含むことができる。
前記外側蓋部124は、図7に示したように、外側周縁部123の外側端部に位置し、外側接触部121の外側を覆うことができる。特に、前記外側蓋部124は、図10に示したように、外部から内部方向へ外側リード120を見たとき、外側接触部121が外部に露出しないように構成できる。したがって、前記外側蓋部124は、外側接触部121の外表面を保護して外側接触部121に水や異物、衝撃などが伝達されることを遮断できる。
前記外側蓋部124は、外部から水平方向に見たとき、外側周縁部123の内部空間に位置できる。例えば、外側周縁部123が楕円のリング状に形成された場合、前記外側蓋部124は、図10に示したように、楕円の板状に形成できる。したがって、外側周縁部123は、外側接触部121の外周部は勿論、外側蓋部124の外周部も囲むように構成できる。
前記外側蓋部124は、外側リード120の形態を維持し、剛性を補強できる。例えば、前記外側蓋部124は、図7に示したように、外側接触部121よりも厚いプレート形態に構成され、外側周縁部123を支持できる。したがって、前記外側蓋部124は、外側リード120の全体的な形態が維持されるようにし、二次電池の使用中は勿論、内圧増加で外側接触部121が内側接触部112から分離された場合でも、外側リード120の外形には大きい変化がないようにすることができる。したがって、外側リード120の離脱による短絡また部品損傷などの問題を予防することができる。
前記外側蓋部124は、外側接触部121と所定距離で離隔するように配置できる。例えば、図7の構成において、外側蓋部124は、外側接触部121から右方へ所定距離で離隔するように配置できる。したがって、外側蓋部124と外側接触部121との間には空間が形成される。そして、このような空間は、外側接触部121の外方への移動を保障し、二次電池の内圧増加時、外側接触部121が内側接触部112から分離されるようにすることができる。
ここで、前記外側蓋部124には、外側貫通孔が形成できる。例えば、図7及び図10において、H2で示したように、外側蓋部124には内外方向へ貫通した外側貫通孔が形成できる。この場合、二次電池の外気は、このような外側貫通孔H2を介して外側リード120の中空へ流入される。したがって、外側リード120の中空、即ち、図7において、外側接触部121の右側部分は大気圧状態に維持できる。
本発明のこのような構成によれば、二次電池の内圧増加時、外側接触部121と内側接触部112との分離が適正に行われるようにすることができる。例えば、外側接触部121の外側部分の圧力が高すぎれば、二次電池の内部でガスが発生して外側接触部121の内側部分の圧力が高くなっても、外側接触部121は外方へよく移動できないことがある。これに対し、外側接触部121の外側部分の圧力が低すぎれば、二次電池の内部でガスが発生していない場合も外側接触部121は外方へ移動して二次電池の使用が困難となり得る。しかし、前記実施形態のように外側貫通孔H2を介して外側接触部121の外側部分が大気圧状態に維持される場合、二次電池の内部でガスが発生して外側接触部121の内外測の圧力差が一定水準以上となるとき、外側接触部121は外方へ移動して内側接触部112から分離される。即ち、前記実施形態の場合、適正内圧水準で外側接触部121と内側接触部112とが分離されるようにする構成を容易に設計することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、前記内側接触部112には、内側貫通孔が形成できる。例えば、図7及び図9において、H3で示したように、内側接触部112には、左右方向、即ち、内外方向へ貫通した形態の内側貫通孔が形成できる。
本発明のこのような実施形態によれば、内側貫通孔H3を介して内側接触部112の内側空間のガスは内側接触部112の外側空間へ流入される。さらに、内側接触部112は、図7に示したように、内側周縁部113の内側端部に位置でき、このような内側貫通孔H3を介して二次電池の内部のガスは内側リード110の中孔へ流入される。そして、このように内側リード110の中孔へ流入したガスは外側接触部121を外側方向へ加圧できる。特に、外側接触部121は、外側周縁部123の内側端部に位置し、内側方向へ中央部が突出するように形成できるが、内側貫通孔H3を介して内側リード110の中空へ流入したガスは、外側周縁部123の突出部分の側面を外側方向へ加圧できる。そして、このような側面加圧は、外側接触部121が内側接触部112から容易に分離されるようにする。
また、本発明の一実施形態によれば、前記外側接触部121は、内側接触部112との接触部分の外部に切欠きが一つ以上形成できる。例えば、図7の構成において、外側接触部121には、Nで示したように一つ以上の切欠きが形成できる。
本発明のこのような構成によれば、二次電池の内圧増加時、切欠きNによって外側接触部121は外方へより容易に移動できる。したがって、二次電池の内部におけるガス発生時、外側接触部121は内側接触部112からより容易に分離可能となる。
また、本発明のこのような構成によれば、外側接触部121が外方へ移動するとき、切欠きN部分が破断し得る。したがって、二次電池の内部で発生したガスは、このような切欠きNの破断部分を介して外部へ排出可能となる。さらに、前記のように外側蓋部124に外側貫通孔H2が形成された場合は、切欠きNの破断部分を介して排出されたガスが外側貫通孔H2を経て二次電池の外部へ排出される。
そして、本発明のこのような構成によれば、二次電池の内圧増加時、切欠きNによって二次電池の移動ないし変形形態が誘導できる。即ち、二次電池の内外部間の圧力差が発生すれば、外側接触部121は切欠きが形成された部分で先に変形されやすいため、二次電池の変形位置や形態を予測また決定できる。したがって、内側接触部112と外側接触部121とを分離する構成を容易に達成することができ、切欠きの破断部分を介したガス排出経路も容易に設計することができる。
前記切欠きNは、外側接触部121の外側表面に位置するように構成できる。例えば、図7及び図8の構成において、切欠きNは、外側接触部121の右側表面に形成できる。二次電池の内圧増加時、切欠きNは外方へ移動するため、本発明のこのような構成によれば、外側接触部121の外方への移動がより容易となる。また、本発明のこのような構成によれば、外側接触部121が移動するとき、切欠きN部分がさらに破断しやすいため、ガスの排出がより円滑に行われ得る。
また、このような切欠きNは、外側接触部121で内側接触部112との接触固定部分よりも外側に位置するように構成できる。例えば、図7の実施形態において、切欠きNは、外側接触部121においてBと示された内側接触部112との接触部分よりも上部または下部に位置するように構成できる。即ち、図9の実施形態のように、外側接触部121の中央部が楕円形で構成されて楕円の円周部分が内側接触部112と接触固定されるとき、切欠きは外側接触部121の中央楕円の外部に形成できる。
本発明のこのような構成によれば、二次電池の内圧増加時、外側接触部121と内側接触部112との接触固定部分Bが安定的に分離されるようにすることができる。即ち、図7の実施形態における2つのB部分の間、即ち、外側接触部121の内側端部に圧力が印加されれば、このような外側接触部121の内側端部は、図11に示したように、変形されにくくて扁平な形態で外方へ移動し、内側端部の外部に位置する切欠きが変形できる。従って、外側接触部121と内側接触部112との分離がより安定的に行われる。
本発明の一面による電極リード100は、幾つかの図面に示したように、絶縁部材130をさらに含むことができる。
前記絶縁部材130は、電気絶縁性材質で構成され、内側リード110と外側リード120との間に介され、これらの間が特定部分を除いては電気的に絶縁するように構成できる。特に、前記絶縁部材130はリング状に形成され、内側リード110の周縁と外側リード120の周縁との間に配置できる。よって、前記絶縁部材130は、内側リード110の周縁と外側リード120の周縁とを電気的に絶縁することができる.
より具体的な実施形態で、前記絶縁部材130は、水平方向で内側周縁部113と外側周縁部123との間に介される。このとき、絶縁部材130は、内側周縁部113及び外側周縁部123に類似な形態に形成できる。例えば、内側周縁部113と外側周縁部123とが楕円形態に形成された場合、前記絶縁部材130は内側周縁部113及び外側周縁部123と同一の長径及び短径を有する楕円形態に形成できる。この場合、電極リード100で絶縁部材130の部分が突出するか凹んで形成されないため、このような絶縁部材130によって、電極リード100とパウチ外装材300との封止性が弱化することを防止することができる。
前記のように絶縁部材130が含まれた実施形態によれば、特定部分を除いては内側リード110と外側リード120とが絶縁される構成を容易に達成することができる。特に、二次電池の内圧増加時、内側リード110と外側リード120との分離構成をより容易に達成することができる。例えば、正常的な状態では、内側リード110及び外側リード120は、内側接触部112及び外側接触部121の接触によって相互電気的接続状態が維持でき、絶縁部材130が備えられた場合、このような内側接触部112と外側接触部121との接触部分を除いては、相互接触しないようにすることができる。
したがって、二次電池の内圧が増加する異常状態で、内側接触部112と外側接触部121とが分離さえすれば、内側リード110と外側リード120との電気的接続状態が解除できる。この場合、外側接触部121の形態のみが変形されるだけで、内側リード110及び外側リード120は同一位置にそのまま位置し、内側リード110と外側リード120との絶縁状態が形成される。したがって、内側接触部112と外側接触部121とを分離するために外側リード120が全体として内側リード110から離脱しなくてもよく、離脱した外側リード120によって二次電池外部における他の構成要素などが破損または電気的短絡するなどの問題が発生しない。
また、前記のように絶縁部材130が内側リード110と外側リード120との間に含まれれば、内側リード110及び外側リード120をより容易に製造できる。例えば、絶縁部材130によって内側周縁部113と外側周縁部123とは相互絶縁されるため、内側周縁部113及び外側周縁部123は金属のような電気伝導性物質で構成できる。特に、この場合、内側リード110及び外側リード120を全体として同一の金属材質から形成できるため、内側リード110と外側リード120とをより簡単に製造することができ、剛性を一定水準以上に確保することができる。
本発明の一実施形態による電極リード100において、内側リード110と外側リード120とは、相互接触部分が溶接され得る。例えば、図7の実施形態において、内側接触部112と外側接触部121とは、Bで示した部分で互いに溶接されて固定できる。
本発明のこのような実施形態によれば、内側リード110と外側リード120との接触構成が安定的に維持され、正常な状況で電極リード100が電気的に断線する問題を防止することができる。例えば、前記実施形態よれば、二次電池の内圧が一定水準以上に到達した場合にのみ、内側リード110と外側リード120とが分離するようにするだけで、二次電池の内部でガスが発生していないか、二次電池に若干の衝撃が加えられた場合、内側リード110と外側リード120とが分離されることを防止することができる。そのため、本発明のこのような実施形態によれば、二次電池の機能が意図せず停止する問題を防止することができる。
本発明の一実施形態による電極リード100は、封止フィルムをさらに含むことができる。
図13は、本発明の一実施形態による電極リード100の構成を概略的に示した斜視図である。
図13を参照すれば、前記封止フィルム500は、内側リード110及び外側リード120の上部及び下部に備えられ得る。特に、前記封止フィルム500は、内側リード110の内側周縁部113の外面と外側リード120の外側周縁部123の外面に付着できる。また、封止フィルム500は2つが備えられ、一つは電極リード100の上部に備えられ、残りの1つは電極リード100の下部に備えられ得る。
本発明のこのような実施形態によれば、電極リード100が二次電池に組み立てられるとき、内側リード110及び外側リード120がパウチ外装材300の内部面に容易に付着されるようにすることで、電極リード100とパウチ外装材300との間に隙間が生じないようにすることができる。特に、電極リード100において内側周縁部113及び外側周縁部123はパウチ外装材300と直接接触でき、このような内側周縁部113及び外側周縁部123は、金属材質で構成できる。これに対し、パウチ外装材300の内部接着層はポリマー材質で構成できるため、内側周縁部113及び外側周縁部123とパウチ外装材300とがよく付着できないことがある。しかし、前記実施形態のように、封止フィルム500が内側周縁部113と外側周縁部123の表面に付着された構成によれば、電極リード100とパウチ外装材300との封止性を安定的に維持することができる。
本発明による二次電池は、上述の本発明による電極リード100を一つ以上含むことができる。即ち、本発明による二次電池は、上述の電極リード100を正極リード及び/または負極リードに含むことができる。
本発明によるバッテリーパックは、本発明による二次電池を含むことができる。即ち、本発明によるバッテリーパックは、上述の本発明による電極リード100の装着された二次電池を含むことができる。そして、このような二次電池は一つまたはそれ以上を含むことができる。また、本発明によるバッテリーパックは、二次電池の積層に用いられるカートリッジ、このような二次電池及びカートリッジを収容するパックケース、二次電池間の電気的接続のためのバスバー、BMS(Battery Management System)やヒューズ、リレーのように二次電池の充放電動作を制御して保護する電装品、及び/またはバッテリーパックの内外部へ冷却用流体を流出入するためのダクトなどをさらに含むことができる。
本発明による電極リード100が適用された二次電池は、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用できる。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパックを含むことができる。
また、本発明による電極リード100が適用された二次電池は、電力貯蔵装置に適用することができる。即ち、本発明による電力貯蔵装置は、本発明によるバッテリーパックを含むことができる。このような電力貯蔵装置は、電力需給調節のためのスマートグリッドシステムや電気自動車の充電所など電力を貯蔵するための多様な分野及び場所に適用することができる。
以上、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における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。
なお、本明細書において、上、下のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、本発明の当業者にとって自明である。
200 電極組立体
300 パウチ外装材
310 上部パウチ
320 下部パウチ
S 封止部

Claims (18)

  1. パウチ外装材の外周部が封止され、中央部に電極組立体が収納されるように構成されたパウチ型二次電池の電極リードであって、
    少なくとも一部が、電気伝導性材質からなり、前記電極組立体の電極タブと接触し、前記パウチ外装材の封止部に介される内側リードと、
    前記内側リードよりも外側に配置され、少なくとも一部が電気伝導性材質からなり、外部装置と接続可能な外部端子を提供し、前記パウチ外装材の封止部に介され、前記内側リードと部分的に接触し、かつ前記パウチ型二次電池の内圧増加時、一部の形態が変形されて前記内側リードとの接触部分が分離されるように構成された外側リードと、を含むことを特徴とする電極リード。
  2. 前記内側リードは、電気伝導性材質からなり、前記電極組立体の電極タブと接触可能に構成されたタブ接触部と、電気伝導性材質の板状に構成され、前記タブ接触部の外側で前記タブ接触部と電気的に接続された内側接触部と、前記内側接触部の周縁に沿って位置し、前記パウチ外装材の封止部の内部に介されるように構成された内側周縁部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の電極リード。
  3. 前記外側リードは、電気伝導性材質の板状に構成され、少なくとも一部が前記内側接触部に接触し、前記パウチ型二次電池の内圧増加時、前記内側接触部と分離可能に構成された外側接触部と、前記外側接触部と電気的に接続され、前記パウチ外装材の外部に露出して前記外部装置が接続される端子部と、前記外側接触部の周縁に沿って位置し、前記パウチ外装材の封止部の内部に介されて前記封止部に接触し固定されるように構成された外側周縁部と、を備えることを特徴とする請求項2に記載の電極リード。
  4. 前記外側接触部は、少なくとも一部が内方へ曲げられ、前記内側接触部と部分的に接触することを特徴とする請求項3に記載の電極リード。
  5. 前記外側接触部は、曲げられた部分の内側端部が扁平に構成されたことを特徴とする請求項4に記載の電極リード。
  6. 前記内側接触部には、内外方向へ貫通した形態の結合孔が形成され、
    前記外側接触部は、前記結合孔の外周縁に沿って前記内側接触部に接触することを特徴とする請求項5に記載の電極リード。
  7. 前記パウチ型二次電池の内圧増加時、前記端子部及び前記外側周縁部の位置は固定された状態で、前記外側接触部が外方へ移動して前記内側接触部と分離されることを特徴とする請求項3に記載の電極リード。
  8. 前記外側リードは、前記外側周縁部の外側端部に位置して前記外側接触部の外側を覆い、前記外側接触部から所定距離で離隔して配置され、前記外側接触部との間に空間を形成する外側蓋部をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の電極リード。
  9. 前記外側蓋部は、内外方向へ貫通した形態の外側貫通孔が形成されたことを特徴とする請求項8に記載の電極リード。
  10. 前記内側周縁部及び前記外側周縁部は、楕円のリング状に構成されることを特徴とする請求項3に記載の電極リード。
  11. 前記内側接触部には、前記外側接触部との接触部分の外部に内外方向へ貫通された形態の内側貫通孔が形成されることを特徴とする請求項3に記載の電極リード。
  12. 前記外側接触部には、前記内側接触部との接触部分の外部に一つ以上の切欠きが形成されることを特徴とする請求項3に記載の電極リード。
  13. 電気絶縁性材質からなり、リング状に形成されて前記内側リードの周縁と前記外側リードの周縁との間に配置されることで、前記内側リードの周縁と前記外側リードの周縁とを電気的に絶縁する絶縁部材をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の電極リード。
  14. 前記内側リードと前記外側リードとは、相互接触部分が溶接されたことを特徴とする請求項1に記載の電極リード。
  15. 前記内側リード及び前記外側リードと前記パウチ外装材の封止部との間に介され、前記内側リード及び前記外側リードと前記パウチ外装材の封止部とを接着する封止フィルムをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の電極リード。
  16. 請求項1〜15のうちいずれか一項に記載の電極リードを含むパウチ型二次電池。
  17. 請求項16に記載のパウチ型二次電池を含むバッテリーパック。
  18. 請求項17に記載のバッテリーパックを含む自動車。
JP2017553345A 2015-06-08 2016-06-08 電極リード及びこれを含む二次電池 Active JP6472539B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150080740 2015-06-08
KR10-2015-0080740 2015-06-08
KR10-2016-0070306 2016-06-07
KR1020160070306A KR102080903B1 (ko) 2015-06-08 2016-06-07 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지
PCT/KR2016/006070 WO2016200147A1 (ko) 2015-06-08 2016-06-08 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018514911A JP2018514911A (ja) 2018-06-07
JP6472539B2 true JP6472539B2 (ja) 2019-02-20

Family

ID=57735613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017553345A Active JP6472539B2 (ja) 2015-06-08 2016-06-08 電極リード及びこれを含む二次電池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10700321B2 (ja)
EP (1) EP3293798B1 (ja)
JP (1) JP6472539B2 (ja)
KR (1) KR102080903B1 (ja)
CN (1) CN107710458B (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101999529B1 (ko) 2017-07-06 2019-07-12 주식회사 엘지화학 노치가 형성된 리드박스를 포함하는 파우치형 이차전지
KR102540837B1 (ko) * 2017-12-01 2023-06-07 현대자동차주식회사 파우치형 이차전지 및 그 제조방법
KR102549539B1 (ko) * 2019-03-28 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 실링장치 및 실링방법
KR102310033B1 (ko) * 2021-03-03 2021-10-08 에이에프더블류 주식회사 전기차용 배터리 모듈 제조방법 및 이에 의해 제조된 전기차용 배터리 모듈
KR20240019436A (ko) * 2022-08-04 2024-02-14 에스케이온 주식회사 이차전지, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 디바이스

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07201309A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Fuji Elelctrochem Co Ltd 防爆形電池の封口構造
JPH08287894A (ja) * 1995-04-11 1996-11-01 Mitsubishi Cable Ind Ltd 密閉電池の安全装置
JP2004327047A (ja) * 1998-10-19 2004-11-18 Dainippon Printing Co Ltd ポリマー電池及びポリマー電池パック
JP4354028B2 (ja) 1998-08-20 2009-10-28 大日本印刷株式会社 安全弁付き電池ケース
JP4132588B2 (ja) * 2000-06-16 2008-08-13 Tdk株式会社 電気化学デバイス
JP4720065B2 (ja) 2001-09-04 2011-07-13 日本電気株式会社 フィルム外装電池及び組電池
JP5177074B2 (ja) 2001-09-04 2013-04-03 日本電気株式会社 非水電解質電池
JP2005044523A (ja) * 2003-07-22 2005-02-17 Toyota Motor Corp 二次電池の電流遮断構造およびその構造を備えた二次電池
KR100686800B1 (ko) 2005-07-26 2007-02-26 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP5288685B2 (ja) 2006-03-10 2013-09-11 三洋電機株式会社 電池の安全装置
KR101037042B1 (ko) * 2007-12-10 2011-05-26 주식회사 엘지화학 안전성이 개선된 파우치형 이차전지
KR101367751B1 (ko) 2009-09-28 2014-02-26 주식회사 엘지화학 이차 전지 및 그 제조 방법
KR101192077B1 (ko) * 2009-11-02 2012-10-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그를 이용한 전지 팩
US20110104520A1 (en) * 2009-11-02 2011-05-05 Changbum Ahn Secondary battery and battery pack using the same
KR101201808B1 (ko) * 2010-06-03 2012-11-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이차 전지의 전해액 주입 방법
KR101127615B1 (ko) * 2010-07-19 2012-07-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101252981B1 (ko) 2010-08-05 2013-04-15 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 이차전지용 파우치 및 이를 이용한 파우치형 이차전지, 중대형 전지팩
KR101623110B1 (ko) * 2012-10-18 2016-05-20 주식회사 엘지화학 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지

Also Published As

Publication number Publication date
CN107710458A (zh) 2018-02-16
US20180062131A1 (en) 2018-03-01
EP3293798A1 (en) 2018-03-14
CN107710458B (zh) 2020-11-20
JP2018514911A (ja) 2018-06-07
KR20160144325A (ko) 2016-12-16
EP3293798B1 (en) 2021-10-27
KR102080903B1 (ko) 2020-02-24
US10700321B2 (en) 2020-06-30
EP3293798A4 (en) 2019-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5906354B2 (ja) 二次電池、それに適用される二次電池用部品及び二次電池の製造方法
KR101792675B1 (ko) 배터리 모듈
JP6061162B2 (ja) パウチ型二次電池およびバッテリーパック
KR101029837B1 (ko) 신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
JP6472539B2 (ja) 電極リード及びこれを含む二次電池
JP6780109B2 (ja) 安全性が向上したバッテリーモジュール及びバッテリーパック
EP3512008A1 (en) Battery module, and battery pack and vehicle including same
CN106654137B (zh) 蓄电池单元
KR101792751B1 (ko) 배터리 모듈
KR20170094759A (ko) 배터리 모듈
KR20170030954A (ko) 배터리 모듈
KR20170049014A (ko) 테이핑을 이용하는 벤팅 구조의 전지셀
KR101539691B1 (ko) 파우치형 이차 전지의 프레임, 이를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조 방법
US10147916B2 (en) Battery cell
KR101776897B1 (ko) 파우치형 이차 전지 및 그 제조 방법
KR102063935B1 (ko) 배터리 모듈
KR101736377B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102057620B1 (ko) 배터리 모듈
JP2015510673A (ja) 安全性が向上した電池セルアセンブリ及びそれを含む電池モジュール
KR20140091222A (ko) 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102179687B1 (ko) 배터리 팩 및 이의 제조방법
KR102188446B1 (ko) 이차 전지용 파우치 및 이를 이용한 이차 전지
KR101669123B1 (ko) 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR101576597B1 (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2014010872A1 (ko) 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190122

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6472539

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250