KR100899281B1 - 안정적인 전극리드-전극 탭 결합부로 이루어진 전극조립체및 이를 포함하고 있는 전기화학 셀 - Google Patents

안정적인 전극리드-전극 탭 결합부로 이루어진 전극조립체및 이를 포함하고 있는 전기화학 셀 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체로서, 전극조립체를 구성하는 각각의 전극판에는 활물질이 도포되어 있지 않은 탭(전극 탭)이 돌출되어 있고, 상기 전극 탭들이 적층되어 있는 일측 단부에는 전극 탭들을 전기적으로 연결하기 위한 전극리드가 위치되어 있으며, 상기 전극 탭과 결합되는 전극리드의 단부는 라운딩 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체, 및 그러한 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀을 제공한다.

Description

안정적인 전극리드-전극 탭 결합부로 이루어진 전극조립체 및 이를 포함하고 있는 전기화학 셀 {Electrode Assembly Having Stable Lead-Tap Joint and Electrochemical Cell Containing Them}
본 발명은 안정적인 전극리드-전극 탭 결합부로 이루어진 전극조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극/분리막/음극 구조의 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체로서, 전극조립체를 구성하는 각각의 전극판에는 활물질이 도포되어 있지 않은 탭(전극 탭)이 돌출되어 있고, 상기 전극 탭들이 적층되어 있는 일측 단부에는 전극 탭들을 전기적으로 연결하기 위한 전극리드가 위치되어 있으며, 상기 전극 탭과 결합되는 전극리드의 단부는 라운딩 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체, 및 그러한 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지 에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
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.
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.
도 1에는 종래의 대표적인 스택형 전극조립체의 일반적인 구조가 측면도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 스택형 전극조립체(10)는 양극 집전체(21)의 양면에 양극 활물질(22)이 도포되어 있는 양극(20)과 음극 집전체(31)의 양면에 음극 활물질(32)이 도포되어 있는 음극(30)이 분리막(80)을 개재시킨 상태에서 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어져 있다.
양극 집전체(21) 및 음극 집전체(31)의 일측 단부에는, 전지(도시하지 않음)의 전극단자를 구성하는 양극리드(60) 및 음극리드(도시하지 않음)에 각각 전기적 으로 연결되기 위하여, 활물질이 도포되어 있지 않은 다수의 양극 탭들(40) 및 음극 탭들(50)이 돌출되어 있다. 이러한 양극 탭들(40)과 음극 탭들(50)은 밀집된 형태로 결합되어 양극리드(60)와 음극리드에 각각 연결된다. 이러한 구조는, 전극 탭들과 전극리드의 결합부가 부분 확대도로서 모식적으로 도시되어 있는, 도 2에서 더욱 용이하게 확인할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전극조립체(10)의 양극 집전체(21)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극 탭들(40), 및 음극 집전체(31)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 음극 탭들(50)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 용착부의 형태로 양극리드(60) 및 음극리드(70)에 각각 연결된다. 그러한 전극리드들(60, 70)은, 일반적으로 금속판을 펀칭하여 소정의 크기로 절단하는 과정을 거쳐 제조되므로, 절단 단부들(61, 62)에는 날카로운 모서리 또는 각(원 A)이 형성되며, 경우에 따라서는 절단 부위에 버(burr: 도시하지 않음)가 발생하는 경향이 있다. 이러한 날카로운 절단 각(원 A)과 단부에 존재하는 버는 외력에 의한 전극조립체(10)의 이동시 기계적 강성이 약한 전극 탭들(40, 50)을 파손시키는 문제점을 유발한다.
한편, 파우치형 이차전지에서는, 상기와 같은 구조의 전극조립체를, 금속층과 수지층으로 이루어진 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장하는 것으로 구성된다. 이때, 전극조립체의 전극 탭들에 연결되어 있는 전극리드는 전극 탭들과의 연결부에 대향하는 단부가 전지케이스의 외부로 노출된 상태에서 전지케이스와 함께 열융착된다. 따라서, 소정의 두께로 이루어진 전극리드는 전지케이스의 밀봉성을 떨어뜨리며, 역시 날카로운 절단 각과 단부에 존재하는 버에 의해 전지케이스 를 손상시키는 문제점도 유발한다.
따라서, 전극조립체의 이동시 전극리드가 전극 탭들 및/또는 전지케이스에 접하더라도, 전극 탭들 및/또는 전지케이스의 손상을 유발하지 않는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 외력에 의한 전극조립체의 이동시 전극리드의 단부에 의한 전극 탭들 및/또는 전지케이스의 손상을 방지할 수 있는 전극조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전지케이스의 밀봉부위에서 밀봉력을 향상시킬 수 있는 전극조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극조립체는, 양극/분리막/음극 구조의 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체로서, 전극조립체를 구성하는 각각 의 전극판에는 활물질이 도포되어 있지 않은 탭(전극 탭)이 돌출되어 있고, 상기 전극 탭들이 적층되어 있는 일측 단부에는 전극 탭들을 전기적으로 연결하기 위한 전극리드가 위치되어 있으며, 상기 전극 탭과 결합되는 전극리드의 단부는 라운딩 구조로 이루어진 것으로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 전극조립체는 전극리드의 단부가 라운딩 구조를 가짐으로써, 전극조립체의 외력에 의한 이동시 전극리드의 단부에 날카로운 모서리나 각, 또는 버 등에 의해 전극 탭들이 파손되거나 전지케이스가 손상됨으로써 밀봉성이 저하되거나 통전되어 절연 저항이 증가하는 등의 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 이를 포함하는 이차전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있고 전지케이스의 손상 등으로 인해 수분이나 이물질이 전지 내에 침투하거나 전극탭의 손상에 의해 전지 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있으므로 안정적인 전지 성능을 보장할 수 있다.
하나의 바람직한 구조 예로서, 평면상으로 상기 전극리드 단부의 양측이 라운딩 구조로 되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 전극리드의 단부는, 평면상 장축의 길이방향으로 전극 탭들과 결합되는 단부를 의미하며, 상기 결합 단부의 단면을 기준으로, 상기 단면과 그것에 인접한 양측면의 교차부위가 라운딩 구조로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
이러한 라운딩 구조로 인해, 전극리드는 그것의 단부가 전극 탭들 및/또는 전지케이스에 접하더라도 상기 전극 탭들 및/또는 전지케이스의 손상을 유발하지 않는다. 따라서, 예를 들어, 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스를 사용하는 경우, 전극리드의 단부가 수지층을 손상시켜 내부의 금속층과 접촉함으로써 내부 단락을 일으키게 하거나 절연 저항이 발생하게 되는 문제를 방지할 수 있으므로, 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.
상기 구조에서, 전극리드의 단부 양측은 곡면의 형태라면 특별히 제한되지 않으며, 전극리드의 폭을 기준으로 그것의 1/20 내지 1/3 크기의 반경으로 라운딩되어 있는 구조인 것이 바람직하다.
또 다른 바람직한 구조의 예로서, 수직 단면상에서 상기 전극리드 단부의 외주면이 라운딩 구조로 되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 전극리드의 단부는 평면상 장축의 길이방향으로 전극 탭들과 결합되는 단부를 의미하며, 상기 결합 단부의 단면을 기준으로, 그것과 수직구조로 인접한 네 면, 즉 양측면과 상면, 및 하면 각각의 교차부위가 라운딩 구조로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
본 출원의 발명자들이 수행한 실험에 따르면 이러한 라운딩 구조를 갖는 전극리드를 사용하는 경우 전극탭 또는 전지케이스의 손상이 더욱 현저하게 방지될 수 있음을 확인하였다. 즉, 상기 전극리드는 단부의 외주면이 라운딩 구조로 되어 있어서 전극조립체가 내장되는 전지케이스의 밀봉부위에서 접촉 면적이 넓어지게 됨으로써 밀봉성이 향상될 수 있고, 상기에서 설명한 바와 같이, 전극리드의 단부가 전극 탭들 또는 전지케이스에 접하더라도 상기 전극 탭들 및/또는 전지케이스의 손상을 유발하지 않는다.
상기 구조에서, 전극리드 단부 외주면은 곡면의 형태라면 특별히 제한되지 않으며, 전극리드의 두께를 기준으로 그것의 1/5 내지 1/2 크기의 반경으로 라운딩되어 있는 구조인 것이 바람직하다.
상기 전극리드의 라운딩 구조는 다양한 방법으로 형성될 수 있는 바, 예를 들어, 압연, 펀칭, 연마 등의 기계적 처리에 의해 형성될 수 있으며, 에칭 등의 화학적 처리에 의해 형성될 수도 있다. 상기의 공정 방법들은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
본 발명에서, 상기 전극리드는 전극 탭들을 전기적으로 연결할 수 있는 소재로 이루어진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 금속 플레이트일 수 있다. 그러한 금속 플레이트의 예로는, 알루미늄 플레이트, 구리 플레이트, 니켈 플레이트, 니켈이 코팅된 구리 플레이트, SUS 플레이트 등을 들 수 있다.
또한, 상기 전극리드는 다양한 방식으로 전극 탭들에 연결될 수 있는 바, 바람직하게는 용접에 의해 더욱 안정적으로 연결될 수 있으며, 그러한 용접은, 예를 들어, 초음파 용접, 레이저 용접, 저항 용접 등에 의해 수행될 수 있다.
본 발명은 또한, 이러한 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀을 제공한다.
상기 전기화학 셀은 전기화학반응을 통해 전기를 제공하는 디바이스로서, 예를 들어, 전기화학 이차전지 또는 전기화학 캐패시터일 수 있으며, 그 중에서도 리튬 이차전지에서 바람직하게 적용될 수 있다.
상기 이차전지는 충방전이 가능한 전극조립체가 내장되어 있는 이차전지로서, 바람직하게는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 파우치형 이차전지로 칭하기도 한다.
종래와 같이 전극리드의 단부가 날카롭거나 각이 진 경우, 이러한 라미네이트 시트의 전지케이스의 수지층이 쉽게 손상되어 내부의 금속층과 전극리드가 접촉하게 될 가능성이 매우 높고, 이러한 접촉시 통전되어 절연저항이 발생될 수 있으므로 문제가 있다. 한편, 열융착을 약하게 하여 수지층의 손상을 방지하고자 하는 경우, 밀봉성이 떨어져 전지의 안전성 및 성능 저하를 피할 수 없게 된다.
반면에, 본 발명에 따른 라운딩 구조가 형성된 전극리드를 포함하는 이차전지에서는 전지케이스의 수지층과의 접촉시에도 손상이 방지될 수 있으므로, 상기와 같은 문제들을 근본적으로 해결할 수 있다. 이러한 사실은 하기에서 설명하는 바와 같이, 본 발명자들이 수행한 실험에 의해 더욱 뒷받침되고 있다.
또한, 상기 이차전지는 단위전지로서 다수 개 조합되어 고출력 대용량의 전지팩으로 제조될 수도 있다. 고출력 대용량의 전지팩에 사용되는 단위전지(전지셀)는 소형 전지팩의 전지셀에 비해 매우 크므로, 외력의 인가시 전극조립체 자체의 큰 중량으로 인해 전극조립체의 이동에 따른 충격이 상대적으로 크다. 따라서, 본 발명에서와 같이 전극리드의 안정성인 구조는 중대형 전지셀에 더욱 바람직하게 적용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체에서 전극 탭들이 결합되어 전극리드에 연결되는 부분의 확대도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 3의 전극조립체는 일반적으로 사용되는 종래의 전극조립체와 대략 동일하므로, 본 발명의 특징적인 사항을 제외한 나머지 사항들에 대한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 전극조립체(300)는, 전극 탭들(200)과의 결합이 행해지는 단부의 상단면(110)과 그것에 인접한 양측면(120)의 교차부위(원 B)가 라운딩 구조로 이루어진 전극리드(100)를 포함하고 있다. 즉, 전극리드(100)를 화살표 방향으로 바라보면, 도 4의 평면도에서와 같이, 전극리드(100)는 상단면(110)과 양측면(120)의 교차부위가 각각 라운딩 구조(150)로 이루어져 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체에서 전극 탭들이 결합되어 전극리드에 연결되는 부분의 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 전극조립체(500)의 전극리드(400)는 기본적으로 도 3 및 4에서와 같이 전극 탭들(200)과의 결합이 행해지는 단부의 상단면(410)과 그것에 인접한 양측면(420)의 교차부위가 라운딩 구조로 되어 있다. 그와 더불어, 전극리드(400)는, 전극 탭들(200)과의 결합이 행해지는 단부의 상단면(410)을 기준으로, 그것과 수직 구조를 이루는 양측면(420)과 상면(430), 및 하면(440)의 교차부위(원 C)가 라운딩 구조로 이루어져 있다. 즉, 전극리드(400)는, 직선 D에 따른 수직 단면도로서 도 6과 같이, 상면(430)과 양측면(420) 및 하면(440)과 양측면(420)의 교차부위가 각각 라운딩 구조(450)로 이루어져 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 현저한 효과를 실험적으로 입증하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
알루미늄 금속판과 구리 금속판을 소정의 크기로 각각 펀칭하여, 도 3과 같이 단부가 라운딩 구조를 가지는 양극리드와 음극리드를 각각 제조하였다. 그런 다음, 상기 양극리드와 음극리드를, 도 1과 같이 양극/분리막/음극이 순차적으로 적층된 전극조립체의 양극 탭들과 음극 탭들에 연결하고 전지케이스에 장착한 후, 전해액을 주입하고 전지케이스를 밀봉하는 것으로 전지를 완성하였다.
[실시예 2]
도 5와 같이 단부의 외주면도 라운딩 구조를 가지는 양극리드와 음극리드를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 완성하였다.
[비교예 1]
도 2와 같이 단부가 각진 구조를 가지는 양극리드와 음극리드를 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 완성하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 1 및 2와 비교예 1에서 각각 제조된 전지들을 대상으로 전방 낙하 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 본 실험에서는 각각 100 개의 전지들에 대해 반복적으로 수행하였고, 전방 낙하 실험은 1.5 m 높이에서 전극단자가 바닥에 충돌하도록 자유 낙하시켜 수행하였으며, 전극 탭들의 손상 정도 및 전지케이스의 찢김 현상 등을 관찰하였다.
<표 1>
Figure 112007051365517-pat00001
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지들은 비교예 1의 전지에 비하여 전극 탭들 및 전지케이스의 손상이 크게 감소하였음을 확인할 수 있다. 이는, 전극리드 단부의 라운딩 구조에 의해 전극 탭들 및 전지케이스가 서로 접촉하게 되는 경우에도 손상이 방지되기 때문인 것으로 추측된다. 특히, 전극리드 단부와 단부의 외주면이 모두 라운딩 구조를 가지는 실시예 2의 전지들은 전방 낙하 실험에서 100 개 전지 모두에서 전극 탭들 및 전지케이스의 손상이 유발되지 않았다. 이는 전극리드 단부의 외주면에 라운딩 구조에 의해 전지케이스의 밀봉 부위와 안정적으로 결합됨으로써 밀봉성이 향상되고 전극 탭들 및 전지케이스의 손상 가능성을 더욱 낮출 수 있었기 때문에 것으로 추측된다.
[실험예 2]
상기 실시예 1 및 2와 비교예 1에서 각각 제조된 전지들을 대상으로 절연저항을 측정하였다. 전지의 음극 탭과 포장재 내부의 금속 호일 층과의 저항값을 측정하여 기준값 미만일 경우 절연저항 불량으로 판정하였다. 절연저항이 불량인 전지는 수명 저하가 발생하기 때문에, 특히 장시간에 걸쳐 사용이 요구되는 분야에 적용하기 어렵다. 본 실험에서는 각각 100 개의 전지들에 대하여 절연저항을 측정하였고, 또한 실험예 1과 마찬가지로 전방낙하를 수행한 이후에 다시 절연저항을 측정하였으며 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<표 2>
Figure 112007051365517-pat00002
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1과 비교예 1을 비교하면, 실시예 1의 전지들에서는 전방 낙하의 수행 전에는 비교예 1에 비해 불량 전지의 수가 1/2로 감소하였고, 전방 낙하 후 불량 전지의 수는 비교예 1에 대하여 1/3에 불과한 바, 절연저항의 감소 정도가 더욱 크게 향상되었음을 알 수 있다.
또한, 이러한 효과는 전극리드의 단부 외주면에도 라운딩 구조를 형성한 실시예 2의 전지들에서 더욱 현저하게 나타났다. 즉, 실시예 2의 전지들에서, 초기 에 절연 저항이 전혀 발생하지 않았으며, 전방 낙하 실험 후에도 100 개 전지 중에서 단지 2 개의 불량 전지만이 발생하였다. 따라서, 본 발명에 따라 전극리드 단부에 라운딩 구조를 형성하는 경우, 전극탭 및 전지케이스의 손상을 최소화함으로써 절연저항 불량을 크게 감소시킬 수 있고, 특히 실시예 2에 따른 구조에서는 전지케이스와의 밀봉성 역시 크게 향상됨으로써 절연 저항의 발생이 실질적으로 차단되었음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는 전극리드의 단부에 의한 전극 탭들 및/또는 전지케이스의 손상을 방지할 수 있으며, 전지케이스의 밀봉부위에서 밀봉력을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 종래의 스택형 전극조립체의 일반적인 구조에 대한 모식도이다;
도 2는 도 1의 전극조립체에서 전극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 전극리드에 연결되는 부분의 확대도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체에서 전극 탭들이 결합되어 전극리드에 연결되는 부분의 확대도이고, 도 4는 그러한 전극조립체를 이루는 전극리드의 평면도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체에서 전극 탭들이 결합되어 전극리드에 연결되는 부분의 확대도이고, 도 6은 그러한 전극조립체를 이루는 전극리드의 수직 단면도이다.

Claims (12)

  1. 양극/분리막/음극 구조의 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체로서, 전극조립체를 구성하는 각각의 전극판에는 활물질이 도포되어 있지 않은 탭(전극 탭)이 돌출되어 있고, 상기 전극 탭들이 적층되어 있는 일측 단부에는 전극 탭들을 전기적으로 연결하기 위한 전극리드가 위치되어 있으며,
    상기 전극 탭과 결합되는 전극리드는 평면상에서 단부의 양측과 수직 단면상에서 단부의 외주면이 각각 라운딩 구조로 이루어져 있고, 상기 전극리드 단부 양측은 전극리드 폭의 1/20 내지 1/3 크기의 반경으로 라운딩되어 있으며, 상기 전극리드 단부 외주면은 전극리드 두께의 1/5 내지 1/2 크기의 반경으로 라운딩되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 라운딩 구조는 기계적 처리 또는 화학적 처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전극리드는 금속 플레이트인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 금속 플레이트는 알루미늄 플레이트, 구리 플레이트, 니켈 플레이트, 니켈이 코팅된 구리 플레이트, 및 SUS 플레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  9. 제 1 항 및 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전기화학 셀은 이차전지 또는 캐패시터인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 이차전지는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 이차전지는 고출력 대용량의 전지팩에 사용되는 단위전지인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5329890B2 (ja) * 2008-09-29 2013-10-30 株式会社東芝 非水電解質電池
CN102035013B (zh) * 2009-10-01 2014-08-13 三星Sdi株式会社 二次电池和制造二次电池的方法
JP5618010B2 (ja) 2010-12-20 2014-11-05 エルジー・ケム・リミテッド 多方向性リード−タブ構造を有するリチウム二次電池
JP6159719B2 (ja) 2012-05-10 2017-07-05 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
KR101688569B1 (ko) * 2014-02-06 2016-12-21 주식회사 엘지화학 단차 구조를 포함하는 전지셀 및 절연저항 불량 확인 방법
US10622615B2 (en) 2015-11-25 2020-04-14 Envision Aesc Energy Devices Ltd. Electrochemical device
KR102066909B1 (ko) * 2016-10-04 2020-01-16 주식회사 엘지화학 둥근 형태로 전극 리드를 가공할 수 있는 리드 가공 장치 및 이를 이용하여 가공된 전극 리드를 포함하는 가공된 전지셀
JP7043754B2 (ja) * 2017-08-02 2022-03-30 住友電気工業株式会社 リード部材および蓄電デバイス
KR102270867B1 (ko) 2017-12-07 2021-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전극, 그의 제조방법, 전극조립체 및 이차전지
JP2020170639A (ja) * 2019-04-03 2020-10-15 積水化学工業株式会社 積層型電池
US20210218006A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 GM Global Technology Operations LLC Electrode assembly and method of making the same
JP7347384B2 (ja) 2020-09-24 2023-09-20 トヨタ自動車株式会社 二次電池
KR102538336B1 (ko) * 2021-05-18 2023-06-01 주식회사 폴 이차전지용 리드탭 모서리 라운딩 가공장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285903A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 薄型電池
JP2001102034A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用リード線、そのリード線を用いた薄型電池および電池用リード線の使用方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100417560B1 (ko) * 1995-09-27 2004-04-28 소니 가부시끼 가이샤 젤리롤형고용량2차전지
JPH10255819A (ja) * 1997-03-14 1998-09-25 Sony Corp 電池の製造方法
KR100532171B1 (ko) * 1997-11-28 2005-11-30 닛뽄 케미콘 가부시끼가이샤 전해 콘덴서와 그의 제조 방법
JP3473372B2 (ja) 1998-02-17 2003-12-02 住友電装株式会社 雌側端子金具
JP2000077044A (ja) * 1998-08-28 2000-03-14 Mitsubishi Cable Ind Ltd シート電池
JP2000268880A (ja) 1999-03-19 2000-09-29 Toyota Central Res & Dev Lab Inc リチウム二次電池
US6300002B1 (en) * 1999-05-13 2001-10-09 Moltech Power Systems, Inc. Notched electrode and method of making same
JP2001057203A (ja) * 1999-08-19 2001-02-27 Dainippon Printing Co Ltd ポリマー電池のタブ構造
JP2001357835A (ja) * 2000-06-14 2001-12-26 Yazaki Corp バッテリ用ターミナルの接続構造
TW498408B (en) 2000-07-05 2002-08-11 Asm Lithography Bv Lithographic apparatus, device manufacturing method, and device manufactured thereby
JP2002075327A (ja) * 2000-09-05 2002-03-15 Mitsubishi Chemicals Corp 電 池
JP2002170532A (ja) * 2000-12-01 2002-06-14 Nec Tokin Corp 電子素子
JP3836692B2 (ja) 2001-07-19 2006-10-25 東光株式会社 可変容量ダイオード装置の検査・組立て方法
JP2003242961A (ja) * 2002-02-20 2003-08-29 Dainippon Printing Co Ltd 電池用端子およびそれを用いた電池本体の包装材料
JP4134704B2 (ja) * 2002-12-02 2008-08-20 トヨタ自動車株式会社 二次電池の交換方法
JP4072427B2 (ja) * 2002-12-13 2008-04-09 シャープ株式会社 ポリマー電池及びその製造方法
KR100542197B1 (ko) * 2003-08-22 2006-01-10 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP4095912B2 (ja) * 2003-02-07 2008-06-04 三菱化学株式会社 平板積層型電池及び平板積層型電池の製造方法
FR2853764B1 (fr) * 2003-04-11 2009-06-05 Cit Alcatel Raccordement electrique d'une connexion a un faisceau electrochimique
KR100685480B1 (ko) 2004-08-31 2007-02-23 최선필 관의 연결부가공기
KR100599732B1 (ko) * 2004-09-21 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285903A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 薄型電池
JP2001102034A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用リード線、そのリード線を用いた薄型電池および電池用リード線の使用方法

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