KR100873309B1 - Safety Kit for Secondary Battery Providing Excellent Safety against External Impact - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지용 전극조립체의 양면에 부착되는 한 쌍의 시트형 안전부재로서, 각각의 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재의 하단은 상호 연결되어 있으며, 상기 하단 연결부에는 전극조립체의 하단 형상에 대응하는 구조의 충격완화용 부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재를 제공한다.The present invention is a pair of sheet-type safety member is attached to both sides of the electrode assembly for secondary batteries, each safety member is a metal sheet (sheet A) electrically connected to the positive electrode terminal and a metal sheet (sheet) electrically connected to the negative electrode terminal B) and an insulating sheet interposed between the two metal sheets, the lower ends of both safety members are connected to each other, and the lower connection part is attached with a shock absorbing member having a structure corresponding to the lower shape of the electrode assembly. It provides a safety member characterized in that.

Description

외부충격에 대해 우수한 안전성을 제공하는 이차전지용 안전부재 {Safety Kit for Secondary Battery Providing Excellent Safety against External Impact}Safety kit for secondary battery providing excellent safety against external impacts {Safety Kit for Secondary Battery Providing Excellent Safety against External Impact}

도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;1 is an exploded perspective view of a general structure of a conventional pouch type secondary battery;

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 안전부재의 분해 사시도이다;2 is an exploded perspective view of a safety member according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2의 안전부재가 조립된 상태로 장착되어 있는 전극조립체의 사시도이다.3 is a perspective view of an electrode assembly mounted with the safety member of FIG. 2 assembled;

본 발명은 외부충격에 대해 우수한 안전성을 제공하는 이차전지용 안전부재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지용 전극조립체의 양면에 부착되는 한 쌍의 시트형 안전부재로서, 각각의 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재의 하단은 상호 연결되어 있으며, 상기 하단 연결부에는 전극조립체의 하단 형상에 대응하는 구조 의 충격완화용 부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재를 제공한다.The present invention relates to a safety member for secondary batteries that provides excellent safety against external shocks, and more particularly, to a pair of sheet-type safety members attached to both sides of an electrode assembly for secondary batteries, each safety member being electrically connected to a positive electrode terminal. It consists of a metal sheet (sheet A) and a metal sheet (sheet B) electrically connected to the negative electrode terminal and the insulating sheet interposed between the two metal sheets, the lower ends of both safety members are interconnected, The lower connection portion is provided with a safety member, characterized in that the shock-absorbing member of the structure corresponding to the bottom shape of the electrode assembly is attached.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries that can meet various demands have been conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다. Representatively, there is a high demand for rectangular secondary batteries and pouch secondary batteries, which can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of shape of batteries, and lithium ion batteries with high energy density, discharge voltage, and output stability in terms of materials. There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion polymer batteries.

또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure. Representatively, a jelly having a structure in which long sheet-shaped anodes and cathodes are wound with a separator interposed therebetween -Roll (electrode) electrode assembly, a stack (stacked type) electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator, and the positive and negative electrodes of a predetermined unit are interposed through a separator And a stacked / folding electrode assembly having a structure in which a bi-cell or full cells stacked in a state are wound.

최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 적은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 증가하고 있다. Recently, a pouch-type battery having a structure in which a stack type or a stack / fold type electrode assembly is incorporated in a pouch type battery case of an aluminum laminate sheet has attracted much attention due to its low manufacturing cost, low weight, and easy shape deformation. Its usage is also increasing.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시 도로서 모식적으로 도시되어 있다.1 is a schematic exploded perspective view of a general structure of a conventional typical pouch type secondary battery.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는 다수의 전극 탭들(311, 321)이 연장되어 있는 전극조립체(300), 전극 탭들(311, 321)에 용접되어 있는 전극리드(410, 420), 및 상기 전극조립체(300)를 수용하는 전지케이스(200)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, the pouch type secondary battery 100 includes an electrode assembly 300 having a plurality of electrode tabs 311 and 321 extending therein and electrode leads 410 and 420 welded to the electrode tabs 311 and 321. ), And a battery case 200 accommodating the electrode assembly 300.

전극조립체(300)는 분리막이 개재된 상태에서 양극(310)과 음극(320)이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 양극(310)과 음극(320)으로부터 연장된 전극 탭들(311, 321)은 예를 들어, 용접 등에 의해, 일부가 전지케이스(200)의 외부로 노출되는 전극리드(410, 420)에 각각 전기적으로 연결된다. 전극리드(410, 420)의 상하면 일부에는 전지케이스(200)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(430)이 부착되어 있다. 케이스(200)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(300)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다.The electrode assembly 300 is a power generator in which the positive electrode 310 and the negative electrode 320 are sequentially stacked in a state where a separator is interposed therebetween, and has a stack type or a stack / fold type structure. The electrode tabs 311 and 321 extending from the positive electrode 310 and the negative electrode 320 are electrically connected to the electrode leads 410 and 420, some of which are exposed to the outside of the battery case 200 by, for example, welding. Is connected. An insulating film 430 is attached to upper and lower portions of the electrode leads 410 and 420 to increase the sealing degree with the battery case 200 and to secure an electrical insulation state. The case 200 is made of an aluminum laminate sheet, provides a space for accommodating the electrode assembly 300, and has a pouch shape as a whole.

이러한 이차전지(100)는 전극조립체(300)의 하단 양측의 모서리부(350)와 그에 대응하는 케이스(200)의 모서리가 취약하므로, 당해 부위에 강한 충격이 가해지거나 전지가 모서리 방향으로 낙하되는 경우, 쉽게 변형되어 내부 단락이 유발될 가능성이 매우 높다. Since the secondary battery 100 has weak corners 350 at both sides of the lower end of the electrode assembly 300 and the corners of the case 200 corresponding thereto, a strong impact is applied to the site or the battery falls in the corner direction. In this case, it is very likely that the deformation is easily caused and an internal short circuit occurs.

한편, 안전성 측면에서 이차전지의 문제점들 중 다른 하나는, 외부로부터 침상체 등의 물체가 전지를 압박하거나 그것을 관통하였을 경우, 양극과 음극이 접촉 하면서 단락이 유발되고, 이러한 단락시 많은 열이 발생하면서 발화 내지 폭발에까지 이를 수 있다는 점이다. On the other hand, one of the problems of the secondary battery in terms of safety, when an object such as a needle or the like from the outside presses or penetrates the battery, the positive electrode and the negative electrode is in contact with the short circuit is generated, a lot of heat generated in such a short circuit It can be fired or exploded.

따라서, 낙하 등의 외부충격 및 침상 관통에 따른 전지의 안전성 저하를 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다. Therefore, there is a high need for a technology that can fundamentally solve the safety deterioration of the battery due to external impact such as falling and penetrating the bed.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 상대적으로 취약한 전지의 하단부에, 그것과 대응하는 구조로서 기계적 강성이 우수하고 완충성이 높은 부재를 부착할 경우, 충격 또는 낙하 등과 같은 외력의 인가시 유발되는 내부 단락을 효과적으로 방지하여, 궁극적으로 전지의 안전성을 한층 더 향상시킬 수 있음을 확인하였다.After in-depth research and various experiments, the inventors of the present invention have a strong mechanical stiffness and a high cushioning property at the lower end of a relatively weak battery. It was confirmed that the internal short circuit caused by the application can be effectively prevented, and ultimately, the safety of the battery can be further improved.

구체적으로, 본 발명의 목적은 그러한 충격완충용 부재가 부착된 안전부재를 제공하는 것이다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a safety member with such an impact buffer member.

본 발명의 다른 목적은 침상체의 압박 또는 관통시 미세 단락을 유발하여 전지의 발화 및 폭발을 예방할 수 있는 안전부재를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a safety member that can prevent the fire and explosion of the battery by causing a fine short circuit when pressing or penetrating the needle body.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 안전부재를 포함하는 것으로 구성된 이차전지를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a secondary battery comprising such a safety member.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안전부재는, 이차전지용 전극조립체의 양면에 부착되는 한 쌍의 시트형 안전부재로서, 각각의 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재의 하단은 상호 연결되어 있으며, 상기 하단 연결부에는 전극조립체의 하단 형상에 대응하는 구조의 충격완화용 부재가 부착되어 있는 것으로 구성되어 있다.Safety member according to the present invention for achieving this object is a pair of sheet-type safety member is attached to both sides of the electrode assembly for secondary batteries, each safety member is a metal sheet (sheet A) and electrically connected to the positive terminal It consists of a metal sheet (sheet B) electrically connected to the negative electrode terminal and the insulating sheet interposed between the two metal sheets, the lower ends of both safety members are interconnected, the lower connection portion corresponds to the lower shape of the electrode assembly It is comprised so that the impact relaxation member of the structure to which it may be attached may be attached.

이차전지는 우수한 성능에도 불구하고 앞서 설명한 바와 같이 안전성 측면에서 단점을 가지고 있다. 예를 들어, 외부로부터 침상체 등의 물체가 전지를 압박하거나 그것을 관통하게 되면, 양극과 음극이 접촉되면서 단락이 유발되고, 이러한 단락시 전극 활물질들의 반응에 의해 온도가 급격히 상승하게 된다. 특히, 전기전도성이 낮은 리튬 전이금속 산화물 등의 양극 활물질은 단락시 많은 열을 발생시키므로 발화 내지 폭발에까지 이를 수 있다.The secondary battery has a disadvantage in terms of safety as described above despite the excellent performance. For example, when an object such as a needle or the like presses or penetrates the battery from the outside, a short circuit is caused when the positive electrode and the negative electrode contact with each other, and the temperature rapidly increases due to the reaction of the electrode active materials during such a short circuit. In particular, a positive electrode active material such as lithium transition metal oxide having low electrical conductivity generates a lot of heat in a short circuit, and thus may lead to ignition or explosion.

반면에, 상기 안전부재가 전극조립체의 양면에 부가되어 있으면, 상기와 같은 침상체에 의한 전극조립체의 압박 또는 관통시 안전부재의 금속시트들이 우선적으로 접촉되어 단락을 유발하여 통전을 이루게 된다. 그러나, 안전부재의 금속시트에는 전극 활물질이 도포되어 있지 않으므로, 단락에 의한 발열량이 상대적으로 매우 낮으므로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. On the other hand, if the safety member is added to both sides of the electrode assembly, when the electrode assembly is pressed or penetrated by the needle assembly as described above, the metal sheets of the safety member preferentially contact and cause a short circuit to conduct electricity. However, since the electrode active material is not coated on the metal sheet of the safety member, the amount of heat generated by the short circuit is relatively low, thereby improving battery safety.

이러한 우선적 단락이 가능할 수 있도록, 앞서 설명한 바와 같이, 안전부재 는 전극 활물질이 도포되어 있지 않은 두 개의 금속시트들이 절연시트가 개재된 상태로 각각 전지의 양극단자와 음극단자에 연결되어 있다.As described above, the safety member is connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery with two metal sheets not coated with the electrode active material interposed therebetween.

본 발명에서, 상기 안전부재의 두 금속시트는 전극조립체의 양극 및 음극을 구성하는 집전체와 동일한 소재일 수 있는 바, 예를 들어, 상기 시트 A는 활물질이 도포되어 있지 않은 알루미늄 호일이고, 상기 시트 B는 활물질이 도포되어 있지 않은 구리 호일일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 안전부재는 침상체 등의 물체에 의한 전극조립체의 압박 또는 관통시, 활물질이 도포되어 있지 않고 각각 양극 및 음극에 전기적으로 연결되어 있는 금속시트들이 우선적으로 접촉하여 미세 단락을 유발함으로써, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. In the present invention, the two metal sheets of the safety member may be the same material as the current collector constituting the positive electrode and the negative electrode of the electrode assembly, for example, the sheet A is an aluminum foil to which the active material is not applied, Sheet B may be a copper foil to which the active material is not applied. Therefore, in the safety member according to the present invention, when the electrode assembly is pressed or penetrated by an object such as a needle, the metal sheets which are not coated with the active material and are electrically connected to the positive electrode and the negative electrode, respectively, are in contact with each other. By inducing, the safety of the battery can be improved.

또한, 상기 두 금속시트들은 상기 양극 단자 및 음극 단자에 용이하게 연결될 수 있도록 다양한 구조를 가질 수 있는 바, 예들 들어 이들 금속시트들의 일측에 돌출 탭이 형성되어 있는 구조일 수도 있다. 이때, 상기 각각의 돌출 탭들은 상기 양극 단자 및 음극 단자에 대응하는 위치에서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전극조립체에서 평면상 양극 단자가 오른쪽으로 편향되어 돌출되어 있고 음극 단자가 왼쪽으로 편향되어 돌출되어 있는 경우, 상기 양극 단자에 연결되는 시트 A의 돌출 탭과 음극 단자에 연결되는 시트 B의 돌출 탭은 상기 단자들에 대응하여 각각 오른쪽과 왼쪽으로 편향되어 형성되어 있다. In addition, the two metal sheets may have various structures to be easily connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. For example, the two metal sheets may have a structure in which protruding tabs are formed at one side of the metal sheets. In this case, each of the protruding tabs is preferably formed at a position corresponding to the positive terminal and the negative terminal. For example, in the electrode assembly, when the planar positive terminal protrudes toward the right and the negative terminal protrudes to the left, the protruding tab of the sheet A connected to the positive terminal and the sheet B connected to the negative terminal Protruding tabs are formed to be deflected to the right and to the left corresponding to the terminals, respectively.

상기 안전부재의 절연시트는 절연성을 가지며 박막의 형태로 제조될 수 있는 소재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 전극조립체의 분리막과 같이 반드시 미세 다공성 구조일 필요는 없다. 그러나 절연시트의 예로는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프 로필렌 수지 등의 일반적인 범용 수 필름과, 내열성이 우수한 고분자 수지 필름 등을 들 수 있다. 상기 절연시트는 시트 A와 시트 B를 효과적으로 절연시키기 위하여, 상기 두 시트들 보다 다소 크게 구성되는 것이 바람직하다.The insulating sheet of the safety member is not particularly limited as long as it is an insulating material and can be manufactured in the form of a thin film, and does not necessarily have a microporous structure such as a separator of an electrode assembly. However, examples of the insulating sheet include general-purpose water films such as polyethylene resins and polypropylene resins, polymer resin films having excellent heat resistance, and the like. In order to effectively insulate the sheet A and the sheet B, the insulating sheet is preferably configured to be somewhat larger than the two sheets.

하나의 바람직한 예에서, 상기 양측 안전부재들은 전극조립체의 양면에 각각 부착되는 안전부재들로서, 그것의 시트 A 및/또는 시트 B의 하단에서 상호 연결될 수 있다. 이때, 상기 금속시트의 하단은, 전극조립체의 전극 단자에 연결되는 돌출 탭이 형성되어 있는 상기 일측에 대향하는 타측을 의미하는 바, 안전부재들의 상기 하단 연결부는 전극조립체의 하단면에 대면하는 형상으로 위치하게 된다. 또한, 상기 양측 안전부재들은 각각 별도로 제조되어 상호 연결될 수도 있지만, 그것의 시트 A 및/또는 시트 B가 일체형으로서 제조되는 것이 바람직하다.In one preferred embodiment, both safety members are safety members respectively attached to both sides of the electrode assembly, and may be interconnected at the bottom of the sheet A and / or sheet B thereof. At this time, the lower end of the metal sheet, the other side facing the one side is formed with a protruding tab connected to the electrode terminal of the electrode assembly bar, the lower connection portion of the safety member facing the bottom surface of the electrode assembly Will be located. In addition, although both safety members may be separately manufactured and interconnected, it is preferable that sheet A and / or sheet B thereof is manufactured as an integral type.

상기의 구조에서, 충격완화용 부재는 안전부재의 하단 연결부에서 그것에 대응하는 전극조립체의 적층 하단면에 접하는 부재로서, 전지 내부에서 전해액 등의 물질과 물리적 또는 화학적 반응을 유발하지 않으면서 높은 기계적 강성을 가지거나 또는 완충성을 가진 소재로 이루어질 수 있다. 이러한 소재의 예로는 PET 또는 실리콘 등을 들 수 있다. 또한, 상기 충격완충용 부재는 전극조립체의 하단 형상에 대응하는 구조로서, 예를 들어, 바(bar) 형태의 부재일 수 있다. In the above structure, the shock-absorbing member is a member in contact with the laminated bottom surface of the electrode assembly corresponding thereto at the lower connection portion of the safety member, and has a high mechanical rigidity without causing a physical or chemical reaction with a material such as an electrolyte in the battery. It may be made of a material having or with a buffer. Examples of such materials include PET or silicone. In addition, the shock-absorbing member has a structure corresponding to the bottom shape of the electrode assembly, for example, may be a bar-shaped member.

구체적으로, 이러한 바 형태의 충격완충용 부재는 두 금속시트 중에서 하단이 상호 연결되어 있지 않은 양측의 금속시트(예를 들어, 시트 A) 사이에 위치하면서, 하단이 상호 연결되어 있는 금속시트의 하단 연결부(예를 들어, 시트 B) 상에 부착될 수 있다. 이러한 충격완충용 부재는, 안전부재가 전극조립체의 외면을 감 싸도록 장착될 때, 양측 시트 A의 이격거리에 대응하는 폭을 가지면서 시트 B의 하단 연결부 상에 부착(바람직하게는, 상기 하단 연결부에 대응하는 절연시트 상에 부착)되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 구조의 충격완충용 부재는 안전부재에 안정적으로 부착될 수 있을 뿐만 아니라, 그것에 의한 안전부재의 두께 증가를 최소화할 수 있다.Specifically, the bar-shaped shock absorbing member is located between the metal sheets (for example, sheet A) on both sides of the two metal sheets which are not interconnected at the bottom of the two metal sheets, and the bottom of the metal sheet having the lower ends interconnected. It can be attached on the connection (eg sheet B). Such a shock-absorbing member is attached to the lower end connection of the sheet B (preferably, the lower end) having a width corresponding to the separation distance of both sheets A when the safety member is mounted to wrap the outer surface of the electrode assembly. Attached to an insulating sheet corresponding to the connecting portion). Therefore, the shock-absorbing member of such a structure can be stably attached to the safety member, and can minimize the increase in thickness of the safety member thereby.

상기 충격완충용 부재의 두께는 소재의 종류와 소망하는 내충격성 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 전지의 외형변화에 영향을 미치지 않도록 0.5 내지 4 mm의 크기(두께)로 이루어지는 것이 바람직하다.The thickness of the impact buffer member may be determined in consideration of the type of material and the desired impact resistance, and preferably made of 0.5 to 4 mm in size (thickness) so as not to affect the appearance change of the battery.

본 발명은 또한, 전극조립체가 그것의 외면이 상기 안전부재에 의해 감싸인 상태에서 전지케이스에 내장되어 있는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery in which the electrode assembly is embedded in the battery case with its outer surface wrapped by the safety member.

상기 전극조립체는 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 상기 스택형 구조의 전극조립체는 당업계에 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서 그에 대한 설명은 생략한다. 상기 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.The electrode assembly is not particularly limited as long as it is a structure that connects a plurality of electrode tabs to form an anode and a cathode, and preferably includes a stack type structure and a stack / fold type structure. Since the electrode assembly of the stacked structure is well known in the art, a description thereof is omitted herein. Details of the electrode assembly of the stack / foldable structure are disclosed in Korean Patent Application Publication Nos. 2001-0082058, 2001-0082059, and 2001-0082060 of the present applicant. Is incorporated by reference.

상기 안전부재의 금속시트들은 전극조립체의 외면을 감싼 상태에서 전극조립체의 전극 탭들이 연결되어 있는 전극리드에 각각 접속되어 있다. 이때, 전극 탭들은 다양한 방식으로 전극리드에 연결될 수 있으며, 바람직하게는 용접에 의해 더 욱 안정적으로 연결될 수 있으며, 금속시트 또한 그로부터 돌출된 탭을 상기 전극 탭 또는 전극리드에 용접에 의해 연결할 수 있다.The metal sheets of the safety member are respectively connected to the electrode leads to which the electrode tabs of the electrode assembly are connected while surrounding the outer surface of the electrode assembly. In this case, the electrode tabs may be connected to the electrode lead in various ways, preferably more stably connected by welding, and the metal sheet may also connect the tab protruding therefrom to the electrode tab or the electrode lead by welding. .

본 발명에 따른 전지는 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 구체적으로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지에 바람직하게 적용될 수 있다. 일반적으로 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스는 금속 캔 형태의 전지케이스에 비해 기계적 강성이 약하지만, 본 발명에 따른 안전부재가 장착되는 경우에는 그러한 취약성을 효과적으로 보완할 수 있다.The battery according to the present invention can be preferably applied to a pouch type battery in which an electrode assembly is incorporated in a pouch type case of a laminate sheet, specifically, an aluminum laminate sheet, including a metal layer and a resin layer. Generally, a battery case made of a laminate sheet has a weak mechanical rigidity compared to a battery case of a metal can type, but when the safety member according to the present invention is mounted, such a vulnerability can be effectively compensated for.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 안전부재의 분해 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 그러한 안전부재가 조립된 상태로 장착되어 있는 전극조립체의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 2 is an exploded perspective view of the safety member according to an embodiment of the present invention, Figure 3 schematically shows a perspective view of the electrode assembly is mounted with such a safety member assembled.

도 2를 참조하면, 안전부재(500)는 상호 분리되어 있는 알루미늄 시트(510, 510a)와 일체형의 구리 시트(520)가 절연시트(530)를 사이에 두고 부착되어 있고, 바 형태의 충격완충 부재(540)가 구리 시트(520)의 하단 연결부(523) 상에서 절연시트(530)에 부착되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 2, the safety member 500 includes aluminum sheets 510 and 510a which are separated from each other, and an integrated copper sheet 520 attached with an insulating sheet 530 interposed therebetween. The member 540 has a structure attached to the insulating sheet 530 on the lower connection portion 523 of the copper sheet 520.

이러한 안전부재(500)는, 도 3에서와 같이, 전극조립체(301)를 감싸는 형태 로 부착될 수 있도록, 구리 시트(520)의 연결부(523)에서 절곡이 행해진 뒤, 양극 탭들(310)과 알루미늄 시트(510, 510a)에서 연장된 돌출 탭들(511, 511a)을 연결하고 음극 탭들(320)과 구리 시트(520)에서 연장된 돌출 탭들(521, 522)을 연결하는 것으로, 전극조립체(301)의 외면에 부착된다. 이때, 안전부재(500)는 연결부(523)에 부착되어 있는 충격완충 부재(540)가 내부에 위치할 수 있도록 절곡되며, 그에 따라, 안전부재(500)가 전극조립체(301)에 부착될 때, 안전부재(500)의 알루미늄 시트(510, 510a)는 각각 전극조립체의 상단면과 하단면에 접하고, 충격완충 부재(540)는 전극조립체(301)의 하측면과 접하게 된다.The safety member 500, as shown in FIG. 3, after bending at the connection portion 523 of the copper sheet 520 to be attached in a form surrounding the electrode assembly 301, the positive electrode tabs 310 and By connecting the protruding tabs 511 and 511a extending from the aluminum sheets 510 and 510a and connecting the negative tabs 320 and the protruding tabs 521 and 522 extending from the copper sheet 520, the electrode assembly 301. ) Is attached to the outer surface. At this time, the safety member 500 is bent so that the shock-absorbing member 540 attached to the connecting portion 523 can be located therein, whereby, when the safety member 500 is attached to the electrode assembly 301 The aluminum sheets 510 and 510a of the safety member 500 are in contact with the top and bottom surfaces of the electrode assembly, respectively, and the shock absorbing member 540 is in contact with the bottom surface of the electrode assembly 301.

다시 도 2를 참조하면, 충격완충 부재(540)는 상호 분리되어 있는 두 알루미늄 시트(510, 510a)의 하단 사이에 삽입되는 형태로 위치하게 되며, 그것의 폭(L1)는 두 알루미늄 시트(510, 510a) 하단 사이의 이격거리(L2)와 대략 동일하거나 약간 작은 정도의 크기를 가진다. 또한, 충격완충 부재(540)는 구리 시트(520)의 하단 연결부(523) 상에 위치하고, 두 알루미늄 시트(510, 510a)는 하단 연결부(523)의 폭만큼 이격되어 있으므로, 결과적으로, 충격완충 부재(540)의 폭(L1)은 두 알루미늄 시트(510, 510a) 사이의 이격거리(L2), 및 연결부(523)의 폭(L3)과 대략 일치하게 된다. 이들의 크기는, 도 3에서 보는 바와 같이, 전극조립체의 두께(L4)와 대략 일치한다.Referring again to FIG. 2, the shock absorbing member 540 is positioned between the lower ends of two aluminum sheets 510 and 510a which are separated from each other, and the width L 1 of the impact buffer member 540 is two aluminum sheets ( It has a size approximately equal to or slightly smaller than the separation distance L 2 between the lower ends of 510 and 510a. In addition, the shock absorbing member 540 is located on the lower connection part 523 of the copper sheet 520, and the two aluminum sheets 510 and 510a are spaced apart by the width of the lower connection part 523. The width L 1 of the member 540 is approximately equal to the separation distance L 2 between the two aluminum sheets 510, 510a, and the width L 3 of the connecting portion 523. Their size is approximately equal to the thickness L 4 of the electrode assembly, as shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, 구리 시트(520)의 연결부(523)는 전극조립체(301)의 모서 리부(350)에서 빈번하게 발생하는 단락을 방지하기 위하여, 구리 시트(520)의 기타 부위의 너비(W2)에 비하여 다소 좁은 너비(W1)로 이루어져 있다. 따라서, 전극조립체(301)의 모서리부(350)는 충격완충 부재(540)와 절연시트(530) 만으로 감싸이게 되고, 그로 인해 모서리부(350)에 외력이 인가될 때 더욱 우수한 안전성을 제공할 수 있다. Referring to FIG. 3, the connection portion 523 of the copper sheet 520 may be formed by the width of other portions of the copper sheet 520 in order to prevent a short circuit occurring frequently at the edge portion 350 of the electrode assembly 301. W 2 ) has a rather narrow width (W 1 ). Therefore, the edge portion 350 of the electrode assembly 301 is wrapped only with the shock absorbing member 540 and the insulating sheet 530, thereby providing more excellent safety when an external force is applied to the edge portion 350. Can be.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

도 2에서와 같이, 알루미늄 시트/절연시트/구리 시트 및 PET 바를 포함하는 것으로 구성된 안전부재를 제조한 뒤, 도 3에서와 같이, 상기 PET 바가 전극조립체의 하단에 위치할 수 있도록 전극조립체의 외면에 안전부재를 부착하고, 파우치형 전지케이스에 장착한 다음, 전해액을 주입하고 전지케이스를 밀봉하는 것으로 전지를 제조하였다.As shown in Figure 2, after manufacturing a safety member comprising an aluminum sheet / insulating sheet / copper sheet and a PET bar, as shown in Figure 3, the outer surface of the electrode assembly so that the PET bar can be located at the bottom of the electrode assembly The battery was manufactured by attaching a safety member to the battery case, mounting the pouch-type battery case, injecting electrolyte, and sealing the battery case.

[비교예 1]Comparative Example 1

PET 바를 포함하지 않고 알루미늄 시트/절연시트/구리 시트만으로 구성된 안전부재를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a safety member including only an aluminum sheet / insulation sheet / copper sheet was used without a PET bar.

[비교예 2]Comparative Example 2

안전부재를 전극조립체의 외면에 부착하지 않았다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 제조하였다.A battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the safety member was not attached to the outer surface of the electrode assembly.

[실험예 1]Experimental Example 1

상기 실시예 1과 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 전지들을 대상으로, 모서리 방향으로의 전지 낙하 실험과 침상체의 관통 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 본 실험에서는 각각 20 개의 전지들에 대해 반복적으로 수행하였고, 모서리 방향의 낙하 실험은 1.5 m의 높이에서 전지의 모서리가 바닥에 부딪히는 방향으로 자유 낙하시켜 수행하였으며, 침상체 관통 실험은 DIA 2 mm 및 속도 1 m/분의 조건으로 수행하였다.The batteries prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to a battery drop test in the corner direction and a penetrating test of the needle body, and the results are shown in Table 1 below. In this experiment, 20 cells were repeatedly performed, and the drop test in the corner direction was performed by free-falling in the direction in which the edge of the battery hits the floor at a height of 1.5 m, and the needle penetrating test was performed using DIA 2 mm and The condition was carried out at a speed of 1 m / min.

<표 1>TABLE 1

Figure 112006048991359-pat00001
Figure 112006048991359-pat00001

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지들은 모서리 낙하 실험에서 20 개 전지 모두에서 단락이 유발되지 않았다. 즉, 전극조립체를 감싸고 있는 안전부재의 하단 연결부에 높은 기계적 강성의 PET 바가 설치됨으로써 낙하시의 충격에도 불구하고 전지케이스의 변형 및 전극조립체의 변형을 억제하여 단락을 방지할 수 있었다. 또한, 침상 관통시에는 안전부재의 두 금속시트들이 우선적으로 단락을 유발하여 전지의 온도 상승을 억제함으로써 20 개 전지 모두에서 발화가 일어나지 않았다.As shown in Table 1, the cells of Example 1 according to the present invention did not cause a short circuit in all 20 cells in the edge drop experiment. That is, the high mechanical rigidity PET bar is installed at the lower connection part of the safety member surrounding the electrode assembly, thereby preventing the short circuit by suppressing the deformation of the battery case and the deformation of the electrode assembly in spite of the dropping impact. In addition, when penetrating through the bed, the two metal sheets of the safety member preferentially short-circuit to suppress the temperature rise of the battery, so that no fire occurred in all 20 batteries.

반면에, 비교예 1의 전지는 안전부재로 인해 침상 관통시 발화가 유발되지 않았으나, 모서리 낙하시 전지케이스 및 전극조립체의 해당 부위가 변형되면서 단락이 확인되었다. 비교예 2의 전지는 다수의 전지에서 단락 및 발화가 확인되었고, 더욱이 비교예 1 전지에서의 단락과 비교하여 발열량도 상대적으로 컸다. On the other hand, the battery of Comparative Example 1 did not cause ignition when penetrating through the bed due to the safety member, but a short circuit was confirmed as the corresponding parts of the battery case and the electrode assembly were deformed at the edge drop. In the battery of Comparative Example 2, a short circuit and ignition were confirmed in a large number of batteries, and moreover, the heat generation amount was also relatively large compared with the short circuit in the Comparative Example 1 battery.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 안전부재는 충격 또는 낙하 등과 같은 외력의 인가시 유발되는 내부 단락을 효과적으로 방지할 수 있고, 침상체의 압박 또는 관통시 미세 단락을 유발하여 전지의 발화 및 폭발을 예방할 수 있는 효과가 있다.As described above, the safety member according to the present invention can effectively prevent an internal short circuit caused when an external force such as an impact or a drop is applied, and cause a short circuit when pressing or penetrating the needle to ignite and explode the battery. There is an effect that can prevent.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (8)

이차전지용 전극조립체의 양면에 부착되는 한 쌍의 시트형 안전부재로서, 각각의 안전부재는 양극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 A)와 음극단자에 전기적으로 연결되는 금속시트(시트 B) 및 상기 두 금속시트 사이에 개재되는 절연시트로 이루어져 있고, 양측 안전부재의 하단은 상호 연결되어 있으며, 상기 하단 연결부에는 전극조립체의 하단 형상에 대응하는 구조의 충격완화용 부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재.A pair of sheet type safety members attached to both sides of a secondary battery electrode assembly, each safety member comprising a metal sheet (sheet A) electrically connected to a positive electrode terminal and a metal sheet (sheet B) electrically connected to a negative electrode terminal; It consists of an insulating sheet interposed between the two metal sheets, the lower ends of both safety members are connected to each other, the lower connection portion is characterized in that the shock-absorbing member of the structure corresponding to the bottom shape of the electrode assembly is attached. Safety member to say. 제 1 항에 있어서, 상기 시트 A는 알루미늄 호일이고, 상기 시트 B는 구리 호일인 것을 특징으로 하는 안전부재.2. A safety member according to claim 1, wherein said sheet A is aluminum foil and said sheet B is copper foil. 제 1 항에 있어서, 상기 양측 안전부재들은 시트 A 또는 시트 B의 하단이 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 안전부재.2. The safety member of claim 1, wherein both side safety members are connected to a lower end of the seat A or the seat B. 제 1 항에 있어서, 상기 충격완화용 부재는 PET(Polyethylene Terephthalate) 또는 실리콘 소재로 이루어진 바(bar) 형태의 부재인 것을 특징으로 하는 안전부재.The safety member of claim 1, wherein the shock absorbing member is a bar-shaped member made of polyethylene terephthalate (PET) or a silicone material. 제 1 항에 있어서, 상기 충격완충용 부재는 0.5 내지 4 mm 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 안전부재.The safety member of claim 1, wherein the impact buffer member has a thickness of 0.5 to 4 mm. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 따른 안전부재가 전극조립체를 감싼 상태로 전지케이스에 밀봉되어 있는 리튬 이차전지.A lithium secondary battery, wherein the safety member according to any one of claims 1 to 5 is sealed in a battery case in a state in which an electrode assembly is wrapped. 제 6 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 전극조립체이고, 상기 안전부재의 금속시트는 전극조립체의 전극 탭들이 연결되어 있는 전극리드에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.7. The lithium secondary battery of claim 6, wherein the electrode assembly is a stacked electrode assembly, and the metal sheet of the safety member is connected to an electrode lead to which electrode tabs of the electrode assembly are connected. 제 6 항에 있어서, 상기 전지케이스는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery according to claim 6, wherein the battery case is a pouch type case of a laminate sheet including a metal layer and a resin layer.
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