KR101146465B1 - Pouch type secondary battery and the fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 파우치형 이차전지 및 그 제조방법은 전지의 폭이 좁은 단폭 전지의 전극탭의 노출 단부를 절연성 제 1 보호부재로 감싸 전극탭간 단락을 방지하고, 전지의 폭이 좁아 전극탭 하부를 덮는 내부 보호테이프를 형성할 수 없는 경우 전극탭 하단부의 버(burr)를 제 3 보호부재로 감싸 전극판이나 세퍼레이터의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 전극탭 어셈블리 스트립에서 일체로 형성된 보호부재를 절단하여 이분하는 방법으로, 상단부에는 상기 제 1 보호부재가 결합되고, 하단부에는 상기 제 3 보호부재가 결합된 낱개의 전극탭 어셈블리를 용이하게 얻을 수 있다. According to the present invention, a pouch-type secondary battery and a method of manufacturing the same may be formed by wrapping an exposed end of an electrode tab of a narrow-width short battery with an insulating first protective member to prevent a short circuit between the electrode tabs, and to narrow the width of the battery. When it is not possible to form an inner protective tape to cover, a burr of the lower end of the electrode tab may be wrapped with a third protective member to prevent breakage of the electrode plate or the separator. In addition, by dividing the protective member formed integrally from the electrode tab assembly strip, the first protective member is coupled to the upper end, the lower electrode portion is easily obtained a single electrode tab assembly combined with the third protective member. Can be.
Description
도 1 은 종래의 전극탭 어셈블리 및 이를 채택한 파우치형 이차전지의 개략적인 평면도,1 is a schematic plan view of a conventional electrode tab assembly and a pouch type secondary battery employing the same;
도 2 는 종래의 전극탭 어셈블리 스트립에서 낱개의 전극탭 어셈블리를 얻기 위해 전극탭을 절단하였을 때 버(burr)가 생기는 모습을 나타내는 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing the appearance of burrs when cutting the electrode tab to obtain a single electrode tab assembly in a conventional electrode tab assembly strip,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 분리 사시도,3 is an exploded perspective view of a pouch type secondary battery according to an embodiment of the present invention;
도 4 는 도 3 의 파우치형 이차전지의 개략적인 평면도 및 이에 사용되는 전극탭 어셈블리의 단면도 및 평면도,4 is a schematic plan view of the pouch type secondary battery of FIG. 3 and a cross-sectional view and a plan view of an electrode tab assembly used therein;
도 5 는 도 4 의 전극탭 어셈블리 스트립에서 낱개의 전극탭 어셈블리를 얻기 위해 전극탭 및 이를 감싸는 보호부재를 절단하였을 때 생기는 버(burr)가 보호부재에 의해 감싸지는 모습을 나타내는 개략도,FIG. 5 is a schematic view showing a burr generated when cutting an electrode tab and a protective member surrounding the electrode tab to obtain a single electrode tab assembly in the electrode tab assembly strip of FIG. 4;
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a pouch type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 파우치 상부 11: 폴리머막10: upper pouch 11: polymer film
13: 금속포일 20: 파우치 하부13: metal foil 20: lower pouch
21: 내부공간 23: 플랜지21: internal space 23: flange
30: 전극조립체 40: 전지부30: electrode assembly 40: battery unit
42: 양극 44: 세퍼레이터42: anode 44: separator
46: 음극 50: 전극탭 어셈블리46: cathode 50: electrode tab assembly
52: 전극탭 53: 버(burr)52: electrode tab 53: burr
54: 제 1 보호부재 56: 제 2 보호부재 54: first protective member 56: second protective member
58: 제 3 보호부재58: third protective member
본 발명은 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 폭이 좁은 단폭 전지의 서로 다른 두 전극 및 전극탭간 단락 발생을 방지하는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a pouch-type secondary battery and a method for manufacturing the same to prevent the occurrence of a short circuit between two different electrodes and electrode tabs of a narrow short-width battery of the battery. .
통상적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위중량당 에너지밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.In general, a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used in the field of advanced electronic devices such as a cellular phone, a notebook computer, a camcorder, and the like. In particular, lithium secondary batteries have an operating voltage of 3.6V, which is three times higher than nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries, which are widely used as electronic equipment power sources, and are rapidly increasing in terms of high energy density per unit weight.
리튬 이차전지는 리튬과 수분의 반응성 때문에 비수성 전해질을 사용한다. 이 전해질은 리튬염을 함유하는 고체 폴리머이거나, 리튬염이 유기 용매에서 해리된 액상일 수 있다. 리튬 이차전지를 전해질 종류에 따라 구분해 보면, 액체 전해질을 사용하는 리튬금속 전지와 리튬이온 전지, 그리고 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 리튬이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬이온 폴리머 전지와, 유기 전해액을 함유하고 있는 겔(Gel)형 고분자 전해질을 사용하는 리튬이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.Lithium secondary batteries use nonaqueous electrolytes because of their reactivity with lithium. This electrolyte may be a solid polymer containing lithium salts, or may be a liquid phase in which lithium salts dissociate in an organic solvent. When the lithium secondary battery is classified according to the type of electrolyte, it may be classified into a lithium metal battery using a liquid electrolyte, a lithium ion battery, and a lithium ion polymer battery using a polymer solid electrolyte. Lithium-ion polymer battery is a lithium-ion polymer battery that uses a fully solid lithium ion polymer battery containing no organic electrolyte at all according to the type of polymer solid electrolyte and a gel polymer electrolyte containing organic electrolyte. Can be divided.
완전 고체형 리튬이온 폴리머 전지의 경우에는 유기 전해액의 누출문제가 없다. 유기 전해액을 함유하는 겔형 리튬이온 폴리머전지의 경우에는 유기 전해액의 누출문제가 발생될 수 있으나, 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 전지와 비교할 때 전해액의 누출 문제는 보다 간이한 형태로 방지될 수 있다. 가령, 리튬이온 폴리머 전지는 다층막 파우치를 리튬이온 전지의 금속캔(can) 대신 사용할 수 있다.In the case of a completely solid lithium ion polymer battery, there is no problem of leakage of the organic electrolyte. In the case of a gel-type lithium ion polymer battery containing an organic electrolyte, leakage of the organic electrolyte may occur, but the leakage of the electrolyte may be prevented in a simpler form as compared with a lithium ion battery using a liquid electrolyte. For example, a lithium ion polymer battery may use a multilayer film pouch in place of a metal can of a lithium ion battery.
다층막 파우치를 사용할 경우에는 금속캔을 사용할 때보다 전지의 무게를 현저히 줄일 수 있다는 장점을 가진다. 파우치막 내층을 이루는 폴리머 막은 전해질로부터 중간층의 금속포일을 보호함과 아울러, 양극과 음극, 그리고 전극탭들 사이의 단락(短絡)을 방지한다.The use of a multilayer film pouch has the advantage of significantly reducing the weight of the battery than using a metal can. The polymer film forming the inner layer of the pouch film protects the metal foil of the intermediate layer from the electrolyte and prevents short circuit between the positive electrode, the negative electrode, and the electrode tabs.
도 1 은 종래의 전극탭 어셈블리 및 이를 채택한 파우치형 이차전지의 개략적인 평면도이다.1 is a schematic plan view of a conventional electrode tab assembly and a pouch type secondary battery employing the same.
도면을 참조하면, 파우치형 이차전지는 소정 전류를 생성하는 전극조립체(1)와, 이 전극조립체(1)를 감싸서 밀봉하는 파우치 케이스(7)를 구비하여 이루어진 다. 도면에서는 파우치 케이스(7)의 파우치 하부만을 나타내었다.Referring to the drawings, the pouch type secondary battery includes an
전극조립체(1)는 양극판과 음극판 및 이들 두 극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 적층 또는 권취되어 형성되는 전지부(3)와, 상기 두 극판으로부터 인출되는 전극탭(4)과, 이 전극탭(4)을 감싸는 보호테이프(5)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 전극탭(4)과 보호테이프(5)를 전극탭 어셈블리로 통칭하기로 하고, 보호테이프(5)의 역할은 후술한다.The
파우치 케이스(7)는 전극조립체가 안착될 수 있게 내부공간이 마련된 파우치 하부와, 이 파우치 하부의 일단으로부터 일체로 연결되어 형성된 파우치 상부를 구비하여 이루어진다. 파우치막은 통상 금속포일 내?외측에 폴리머막이 라미네이팅된 형태를 가진다. 파우치 하부의 가장자리에는 플랜지가 형성되어 파우치 상부와 접합됨으로써 파우치 케이스를 밀봉할 수 있도록 되어 있다.The
파우치 케이스(7)를 밀봉할 때 상기 전극탭(4) 중 적어도 하나의 전극탭이 파우치 케이스 외부로 노출되는데, 통상적으로 양극탭과 음극탭 모두 파우치 케이스(7) 외부로 노출된다. 이때, 노출되는 전극탭(4)과 파우치 케이스(7)의 밀봉부와 접촉하는 부분에는 전극탭(4)을 감싸는 보호테이프(5)가 존재한다. When the
이 보호테이프(5)는 전극탭(4)과 파우치 케이스(7)의 밀봉부 사이의 접착성을 높이는 외에 전극탭(4)이 통과하는 부분에서의 상기 밀봉부의 밀봉 신뢰성을 높이는 역할을 한다. 또한, 보호테이프(5)는 파우치막의 알루미늄 포일과 전극탭(4) 사이의 전기적 접속을 방지하는 역할도 한다.The
한편, 집전체를 이루는 각 전극의 알루미늄판이나 구리판 같은 전극판과 전 극탭(4)이 겹치는 전극탭(4)의 하부, 특히 전극탭(4)의 모서리 부분에서는, 전극조립체(1)를 형성하기 위해 전극판이 권취되고 가압 성형되는 과정에서 혹은 다른 공정 과정에서 압력이 집중적으로 가해질 수 있다. On the other hand, the
이 경우, 전극탭(4) 위로 겹쳐지는 집전체용 금속포일, 전극 활물질, 세퍼레이터 등에 스크래치나 찢어짐 등의 파손이 발생할 수 있다. 스크래치나 기타 파손이 발생하면 활물질이나 포일에서 떨어진 파티클이 내부 단락을 일으킬 수 있고, 세퍼레이터가 파손된 부분을 통해서도 전극간 단락, 기타 전지 기능의 이상을 일으킬 수 있다.In this case, breakage such as scratches or tears may occur in the current collector metal foil, the electrode active material, the separator, and the like that overlap the
따라서, 전극탭(4)의 하부, 즉 전극탭(4)과 전극판이 부착되는 부분에는, 전극탭(4) 위에 별도의 내부 보호테이프(6)를 붙여 압력을 분산하고 날카로운 모서리 부분을 덮어서 권취 후 가압 성형하는 작업 등에서 전극탭(4) 위로 겹쳐지는 부분에서의 스크래치나 파손을 방지할 수도 있다.Therefore, the lower portion of the
그러나, 이와 같은 단락 방지를 위한 노력에도 불구하고, 전지의 소형화에 따라 다음과 같은 문제점이 있다.However, despite such efforts to prevent short circuits, there are the following problems as the battery becomes smaller.
먼저, MP3 플레이어와 같은 전자장치의 소형화에 따라 전지의 셀 크기가 폭 20㎜ 수준까지 감소되고, 이에 따라 전극탭간 간격 역시 2～3㎜ 수준으로 매우 근접하게 되었다. 따라서, 두 전극탭을 보호회로모듈의 각 단자에 결합 고정하기 전에, 전극판에 전극탭을 결합한 후 권취하는 과정이나, 권취 후 가압 성형하는 과정 등을 거치면서 단자간에 단락이 발생할 가능성이 매우 높다.First, with the miniaturization of electronic devices such as MP3 players, the cell size of the battery is reduced to a width of 20 mm, and thus the distance between the electrode tabs is also very close to 2 to 3 mm. Therefore, before the two electrode tabs are fixed to each terminal of the protection circuit module, a short circuit between the terminals is very likely to occur during the process of winding the electrode tabs to the electrode plate and then winding or pressing and winding the electrode tabs. .
한편, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 전극탭 어셈블리 제조과정에서 전극탭(4) 을 절단기(9)로 절단하는 경우, 절단 압력을 가해주는 반대 편에 날카로운 모서리 부분인 버(burr)가 생기게 된다. 이러한 버(burr)로 인하여 전술한 대로 스크래치 등으로 인한 전극간 단락이 발생할 여지가 있으며, 이를 방지하기 위해 전극탭과 전극판이 부착되는 부분의 전극탭 위에 별도의 내부 보호테이프를 붙이는 기술을 소개하였다. On the other hand, as shown in Figure 2, when cutting the
그러나, 전지의 소형화로 전지가 단폭화됨에 따라 전극탭과 전극판이 부착되는 부분의 전극탭 위에 별도의 내부 보호테이프를 붙이는 작업이 불가능한 경우가 생기게 된다. 이에 따라, 전극탭 끝단부의 버(burr)에 의해 전극간 단락이 발생하거나 전지 기능의 이상이 일어날 수 있다.However, as the battery becomes shorter in size due to the miniaturization of the battery, it is sometimes impossible to attach a separate inner protective tape on the electrode tab of the portion where the electrode tab and the electrode plate are attached. Accordingly, a short circuit between electrodes may occur due to a burr of the electrode tab end portion, or an abnormality in battery function may occur.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지의 폭이 좁은 단폭 전지의 서로 다른 두 전극 및 전극탭간 단락 발생을 방지한 파우치형 이차전지 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a pouch type secondary battery and a method of manufacturing the same, which prevent short circuits between two different electrodes and electrode tabs of a narrow-width short battery.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 파우치형 이차전지는, 전지부와 전극탭 어셈블리를 포함하는 전극조립체와, 이 전극조립체를 수납하고 전극탭 어셈블리 일부가 노출되도록 밀봉되는 밀봉부를 구비한 파우치 케이스를 포함하여 이루어지며, 상기 전극탭 어셈블리는, 전극탭과, 상기 파우치 케이스 외부로 노출된 상기 전극탭 중 적어도 하나의 전극탭의 노출 단부를 감싸는 절연성 제 1 보호부재와, 상기 파우치 케이스 내부에서의 전극탭의 단부를 감싸는 절연성의 제3 보호부재를 포함하고, 상기 제3 보호부재에 의하여 감싸진 부분과 다른 전극탭의 부분이 상기 전지부의 전극과 접하는 것을 특징으로 한다.To achieve this object, a pouch type secondary battery according to an aspect of the present invention includes an electrode assembly including a battery part and an electrode tab assembly, and a sealing part accommodating the electrode assembly and sealed to expose a portion of the electrode tab assembly. And a pouch case, wherein the electrode tab assembly includes an electrode tab, an insulating first protective member surrounding an exposed end of at least one electrode tab among the electrode tabs exposed to the outside of the pouch case, and the pouch case. And an insulating third protective member surrounding the end of the electrode tab therein, wherein a portion of the electrode tab which is different from the portion wrapped by the third protective member contacts the electrode of the battery unit.
또한, 상기 전극탭 어셈블리는, 상기 밀봉부와 접하는 전극탭 부분을 감싸는 절연성 제 2 보호부재를 포함할 수도 있다.In addition, the electrode tab assembly may include an insulating second protective member surrounding the portion of the electrode tab in contact with the sealing part.
또한, 상기 전극탭 어셈블리는, 상기 전지부의 전극과 접하는 전극탭의 단부를 감싸는 절연성 제 3 보호부재를 포함할 수도 있다.In addition, the electrode tab assembly may include an insulating third protective member surrounding an end portion of the electrode tab in contact with the electrode of the battery unit.
이때, 상기 제 1 보호부재와 상기 제 3 보호부재는 동일한 재질로 이루어질 수도 있다.In this case, the first protective member and the third protective member may be made of the same material.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 파우치형 이차전지의 제조방법은, 전지부 및 전극탭 어셈블리를 제조하는 단계; 상기 전지부의 각 전극에 상기 전극탭 어셈블리를 각각 결합하여 전극조립체를 제조하는 단계; 및 상기 전극조립체를 파우치 케이스에 수납하고, 상기 전극탭 어셈블리가 노출되도록 밀봉하는 단계를 포함하며,On the other hand, in order to achieve the above object, a manufacturing method of a pouch type secondary battery according to another aspect of the present invention comprises the steps of manufacturing a battery unit and electrode tab assembly; Manufacturing an electrode assembly by coupling the electrode tab assembly to each electrode of the battery unit; And receiving the electrode assembly in a pouch case and sealing the electrode tab assembly to be exposed.
상기 전극탭 어셈블리 제조 단계는, 상기 전극탭을 제조하며, 상기 전극탭을 감싸는 절연성 제 1 보호부재를 일정 간격으로 형성하고, 이웃하는 두 개의 제 1 보호부재 사이에 상기 전극탭을 감싸는 절연성 제 2 보호부재를 형성하며, 상기 제 1 보호부재 및 상기 제 1 보호부재가 감싸는 상기 전극탭 부분을 절단하여 이분하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the manufacturing of the electrode tab assembly, the electrode tab is manufactured, an insulating first protective member surrounding the electrode tab is formed at a predetermined interval, and an insulating second wrapping the electrode tab between two neighboring first protective members. And forming a protective member, and dividing the electrode tab portion surrounded by the first protective member and the first protective member by dividing the electrode tab.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 이차전지에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a secondary battery according to the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 분리 사시도이다.3 is an exploded perspective view of a pouch type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 파우치형 이차전지는 전지부(40)와 전극탭 어셈블리(50)를 포함하는 전극조립체(30)와, 이 전극조립체(30)를 수납하는 파우치 케이스를 포함하여 이루어진다. Referring to the drawings, the pouch type secondary battery includes an
전지부(40)는 통상 전기용량을 높이기 위해 양극(42) 및 음극(46)을 넓은 판형으로 형성한 뒤, 이들을 상호 절연시키는 세퍼레이터(44)를 양극(42)과 음극(46) 사이에 개재하여 적층하고, 와형으로 권취하여 이른바 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 만든다. 또는, 양극(42), 세퍼레이터(44), 음극(46), 세퍼레이터(44) 순으로 적층하여 적층형 전지부를 형성할 수도 있다. 음극(46) 및 양극(42)은 각각 구리 및 알루미늄 포일로 이루어진 집전체 각각에 음극 활물질인 탄소와 양극 활물질인 코발트산 리튬 등을 코팅시켜 형성할 수 있다. 세퍼레이터(44)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(co-polymer)로 이루어져 있다. 세퍼레이터(44)는 양극(42) 및 음극(44)보다 폭을 넓게 하여 형성하는 것이 극판 간의 단락을 방지하는 데 유리하다. The
전극탭 어셈블리(50)는 전극탭(52)과 이를 감싸는 절연성 보호부재를 포함한다. 전지부(40)의 양극(42)과 음극(46)을 파우치 케이스 외부와 전기적으로 연결하기 위해 양극(42) 및 음극(46)의 일 측에는 전극탭(52)이 형성된다. 전극탭(52)은 각 전극판에서 활물질이 도포되지 않은 부분인 무지부에 초음파 용접되어 고정되며, 일반적으로 알루미늄, 구리 또는 니켈로 형성된다. 이들 전극탭(52)은 젤리롤이 권취되는 방향과 수직 방향으로 젤리롤에서 돌출되도록 형성되고, 파우치 케이스의 밀봉되는 한 변을 통해 파우치를 통과하여 인출된다. 한편, 전극탭(52)을 감 싸는 절연성 보호부재에 관해서는 후술하기로 한다.The
파우치 케이스는 전극조립체(30)가 안착될 수 있게 프레스(press) 가공 등을 통해 내부공간(21)이 마련된 파우치 하부(20)와, 이 파우치 하부(20)의 일단으로부터 일체로 연결되어 형성된 파우치 상부(10)를 구비하여 이루어진다. 파우치 케이스는 알루미늄 박판 같은 금속포일(11) 내?외측에 폴리머막(13)이 라미네이팅된 형태를 가진다. 알루미늄 박판에 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대 CPP(Casted Polypropylene)가 열접착층을 이루며 도포되어 있고, 그 외측면으로 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있다. 다만, 본 발명의 내용이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 파우치 하부(20)의 가장자리에는 플랜지(23)가 형성되어 파우치 상부(10)와 접합됨으로써 파우치 케이스를 밀봉할 수 있도록 되어 있다. The pouch case is a pouch formed by being integrally connected from one end of the pouch
이러한 파우치 케이스에 전극조립체(30)가 수납되고, 전극탭 어셈블리(50)가 파우치 케이스 외부로 노출된 상태에서 파우치 상부(10)와 하부(20)가 접하는 3면의 플랜지(23) 부분을 가열 가압하여 3면의 밀봉부가 형성된다. 다만, 본 발명의 내용은 상기한 파우치 형상에 한정되는 것은 아니며, 일면이 개구된 주머니 형상의 파우치 케이스에 전극조립체를 수납하고, 그 일면을 밀봉하는 방식에도 적용될 수 있다.The
전극탭(52)을 감싸는 절연성 보호부재에 관해 보다 상세하게는 다음과 같다.The insulating protective member surrounding the
도 4 는 도 3 의 파우치형 이차전지의 개략적인 평면도 및 이에 사용되는 전극탭 어셈블리의 단면도 및 평면도이다.4 is a schematic plan view of the pouch type secondary battery of FIG. 3 and a cross-sectional view and a plan view of an electrode tab assembly used therein.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지는 전극조립체와 파우치 케이스를 포함하여 이루어지며, 전극조립체의 전극탭 어셈블리(50)는, 전극탭(52)과, 파우치 케이스 외부로 노출된 상기 전극탭 중 적어도 하나의 전극탭(52)의 노출 단부를 감싸는 절연성 제 1 보호부재(54)를 포함한다. 도면에서는 양극탭과 음극탭 각각의 노출 단부를 절연성 제 1 보호부재(54)가 감싸고 있다. Referring to the drawings, the pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention comprises an electrode assembly and a pouch case, the
전술한 바와 같이, MP3 플레이어와 같은 전자장치의 소형화에 따라 전지의 셀 크기가 폭 20㎜ 수준까지 감소되고, 이에 따라 전극탭간 간격 역시 2～3㎜ 수준으로 매우 근접하게 되었다. 따라서, 두 전극탭을 보호회로모듈의 각 단자에 결합 고정하기 전에, 전극판에 전극탭을 결합한 후 권취하는 과정이나, 권취 후 가압 성형하는 과정 등을 거치면서 단자간에 단락이 발생할 가능성이 매우 높다.As described above, with the miniaturization of an electronic device such as an MP3 player, the cell size of the battery is reduced to a width of 20 mm, and thus the distance between electrode tabs is also very close to 2 to 3 mm. Therefore, before the two electrode tabs are fixed to each terminal of the protection circuit module, a short circuit between the terminals is very likely to occur during the process of winding the electrode tabs to the electrode plate and then winding or pressing and winding the electrode tabs. .
이러한 두 전극탭간의 단락을 방지하기 위해, 절연성 제 1 보호부재(54)가 두 전극탭(52) 중 적어도 하나의 전극탭의 노출 단부를 감싸도록 형성된다. 이러한 절연성 제 1 보호부재(54)로는 PET, ETC 등의 전기 절연성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하며 질긴 재료를 사용하는 것이 바람직하다.In order to prevent such a short circuit between the two electrode tabs, an insulating first
또한, 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, 상기 전극탭 어셈블리(50)는, 파우치 케이스의 밀봉부와 접하는 전극탭(52) 부분을 감싸는 절연성 제 2 보호부재(56)를 포함하는 것이 바람직하다.3 and 4, the
제 2 보호부재(56)는 전극탭(52)과 파우치 케이스의 밀봉부 사이의 접착성을 높이는 외에 전극탭(52)이 통과하는 부분에서의 상기 밀봉부의 밀봉 신뢰성을 높이는 역할을 한다. 또한, 제 2 보호부재(56)는 파우치막의 알루미늄 포일과 전극탭 (52) 사이의 전기적 접속을 방지하는 역할도 한다.The second
좀 더 상세히 설명하면, 전극탭(52)의 두께가 두꺼워지면 전극탭(52)이 파우치 케이스를 통과하는 영역에서 가열 봉합 중에 전극탭(52)이 열을 신속하게 제거하여 봉합 온도의 제어가 어렵게 된다. 전극탭(52)은 그것의 두께 때문에 불균일한 압력을 초래하는데, 이 또한 봉합 신뢰성을 떨어뜨리는 원인이 된다.In more detail, when the thickness of the
그 결과, 파우치의 상부 가장자리 부분과 하부 가장자리 부분이 접촉되어 융착될 때 온도와 압력이 지나치게 높거나, 융착에 많은 시간이 소요되는 등의 이유로 파우치 내측면의 폴리머층이 밀려나거나 손상되어 전극탭(52)과 파우치의 금속포일 사이의 단락이 발생될 수 있다. 이에 따라, 파우치의 금속포일이 부식되고 파우치 내로 수분과 산소가 유입되어 전지에 스웰링 등의 이상 현상 발생 및 기능 저하를 일으키게 된다.As a result, when the upper edge portion and the lower edge portion of the pouch are contacted and fused, the polymer layer on the inner surface of the pouch is pushed or damaged due to excessively high temperature and pressure or a large time for fusion. A short circuit between 52) and the metal foil of the pouch may occur. As a result, the metal foil of the pouch is corroded and moisture and oxygen flow into the pouch, causing abnormalities such as swelling and deterioration in the battery.
이러한 문제를 해결하기 위해, 절연성 제 2 보호부재(56)가 파우치 케이스의 밀봉부와 접하는 전극탭(52) 부분을 감싸도록 형성된다. 이러한 절연성 제 2 보호부재(56)로는 절연성이 뛰어나고, 파우치 밀봉 작업에서 가해지는 열을 견디고 제거되지 않도록 융점이 180℃ 정도인 폴리프로필렌 수지를 사용할 수도 있다. In order to solve this problem, the insulating second
이에 따라, 파우치 내측면의 폴리머층이 손상되어도 전극탭(52)과 파우치의 알루미늄 포일이 직접 닿는 것을 막을 수 있다. 또한, 전극탭(52)을 감싸는 제 2 보호부재(56)는 전극탭(52)이 있는곳과 그렇지 않은 곳 사이의 압력의 차이를 완충하는 역할을 하여 밀봉 상태를 양호하게 한다.Accordingly, even if the polymer layer on the inner side of the pouch is damaged, the
한편, 도 5 는 도 4 의 전극탭 어셈블리 스트립에서 낱개의 전극탭 어셈블리 를 얻기 위해 전극탭 및 이를 감싸는 보호부재를 절단하였을 때 생기는 버(burr)가 보호부재에 의해 감싸지는 모습을 나타내는 개략도이다.On the other hand, Figure 5 is a schematic diagram showing the appearance of the burr (burr) generated when cutting the electrode tab and the protective member surrounding it in order to obtain the individual electrode tab assembly in the electrode tab assembly strip of Figure 4 is wrapped.
도 5 에서 나타낸 바와 같이, 상기 전극탭 어셈블리(50)는, 전지부의 전극과 접하는 전극탭(52)의 단부를 감싸는 절연성 제 3 보호부재(58)를 포함하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 5, the
본 실시예에서도 전극탭 어셈블리 제조과정에서 전극탭(52)을 절단기로 절단하는 경우, 절단 압력을 가해주는 반대 편에 날카로운 모서리 부분인 버(burr)가 생기게 된다. 그러나, 도 2 에 나타낸 종래의 전극탭 어셈블리와 달리, 전극탭 어셈블리 스트립의 절단 후에도 버(burr) 부분을 제 3 보호부재(58)가 여전히 감싸고 있게 된다. 이러한 절연성 제 3 보호부재(58)로는 PET, ETC 등의 전기 절연성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하며 질긴 재료를 사용하는 것이 바람직하다.Also in this embodiment, when the
이에 따라, 이후 전지부를 권취하거나 가압 성형하더라도 전극탭 위로 겹쳐지는 집전체용 금속포일, 전극 활물질, 세퍼레이터 등에서의 스크래치나 찢어짐 등의 파손을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 전극간 단락을 방지할 수 있다.Accordingly, even when the battery unit is wound or press-molded, it is possible to prevent damages such as scratches or tears in the current collector metal foil, the electrode active material, the separator, and the like that overlap the electrode tab. Therefore, short circuit between electrodes can be prevented.
본 실시예에서의 제 3 보호부재(58)는 전극탭 어셈블리(50) 제조시 전극탭(52)의 일정 부위를 감싸도록 형성한 후에 전극탭 중 제 3 보호부재(58)로 감싸지 않는 부분을 전극판에 용접하므로, 전지의 소형화로 전지가 단폭화되더라도 본 발명의 내용을 적용할 수 있다. 이에 반해, 전술한 종래의 내부 보호테이프의 경우에는 전극탭 어셈블리를 전극판의 무지부에 초음파 용접한 후에 그 전극탭 위를 덮는 방법으로 전극판에 결합되므로, 단폭 전지에는 적용이 불가능할 수도 있다.The third
한편, 상기 제 1 보호부재(54)와 상기 제 3 보호부재(58)는 동일한 재질로 이루어질 수도 있다. 이는, 후술하겠지만, 전극탭 어셈블리 스트립에서 제 1 보호부재(54)와 제 3 보호부재(58)는 본래 일체로 형성되어 있다가, 낱개의 전극탭 어셈블리를 제조하기 위해 이 보호부재 및 전극탭을 절단하여 이분하는 방법이 적용될 수 있기 때문이다.Meanwhile, the first
도시되지는 않았지만, 상기 제 1 보호부재와 상기 제 2 보호부재 사이 구간의 전극탭에 보호회로모듈의 단자가 접촉 고정될 수도 있다. Although not shown, a terminal of the protective circuit module may be fixed to the electrode tab in the section between the first protective member and the second protective member.
파우치 밀봉이 이루어져 형성된 베어 셀(bare cell)에는 도시되지 않은 보호 회로모듈이나 PTC(positive temperature coefficient) 같은 부속품 혹은 보호회로 구조체가 부착되어 코어 팩(core pack)이 형성되는데, 본 발명에서는 전극탭의 노출 단부에 제 1 보호부재가 감싸져 있어, 제 1 보호부재와 제 2 보호부재 사이 구간의 전극탭에 보호회로모듈의 단자를 연결하는 것이다.In the bare cell formed by pouch sealing, a core pack is formed by attaching a protective circuit module or a protective circuit structure such as a PTC (positive temperature coefficient), which is not shown. The first protection member is wrapped at the exposed end, thereby connecting the terminal of the protection circuit module to the electrode tab in the section between the first protection member and the second protection member.
이하, 도 6 의 순서도에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 3 내지 도 5 에서 설명한 내용과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a pouch type secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described according to the flowchart of FIG. 6. Descriptions of parts overlapping with those described in FIGS. 3 to 5 will be omitted.
먼저, 전지부를 제조한다. 전지부는 양극판과 음극판 및 이들 두 전극판 사이에 세퍼레이터(44)를 개재하여 적층하고, 와형으로 권취하여 이른바 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 만든다. 음극판 및 양극판은 각각 구리 및 알루미늄 포일로 이루어진 집전체 각각에 음극 활물질인 탄소와 양극 활물질인 코발트산 리튬 등을 코팅시켜 형성할 수 있다. First, a battery part is manufactured. The battery unit is laminated between the positive electrode plate and the negative electrode plate and the two electrode plates via a separator 44, and wound in a spiral shape to form a so-called 'Jelly Roll'. The negative electrode plate and the positive electrode plate may be formed by coating carbon, which is a negative electrode active material, and lithium cobalt oxide, which is a positive electrode active material, on a current collector made of copper and aluminum foil, respectively.
또한, 전극탭 어셈블리를 제조한다. 이를 위해, 전극탭을 제조하고, 이 전극탭을 감싸는 절연성 제 1 보호부재를 일정 간격으로 형성하며, 이웃하는 두 개의 제 1 보호부재 사이에 상기 전극탭을 감싸는 절연성 제 2 보호부재를 형성한다. 전극탭, 제 1 보호부재 및 제 2 보호부재의 재질 및 구조는 전술한 바와 같다. 그 다음, 상기 제 1 보호부재 및 상기 제 1 보호부재가 감싸는 상기 전극탭 부분을 절단하여 이분한다. 이분되는 제 1 보호부재 중 하나는 전극탭의 노출 단부를 감싸게 되어, 전극탭간의 단락을 방지하는 역할을 한다. 다른 하나는 전극과 접하는 전극탭의 버(burr) 부분을 감싸게 되어, 이후 전지부를 권취하거나 가압 성형하더라도 전극탭 위로 겹쳐지는 집전체용 금속포일, 전극 활물질, 세퍼레이터 등에서의 스크래치나 찢어짐 등의 파손을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 전극간 단락을 방지할 수 있다.In addition, an electrode tab assembly is manufactured. To this end, an electrode tab is manufactured, an insulating first protective member surrounding the electrode tab is formed at regular intervals, and an insulating second protective member surrounding the electrode tab is formed between two neighboring first protective members. Materials and structures of the electrode tab, the first protective member, and the second protective member are as described above. Thereafter, the electrode tab portion surrounded by the first protective member and the first protective member is cut and divided into two parts. One of the divided first protective members surrounds the exposed end of the electrode tab, and serves to prevent a short circuit between the electrode tabs. The other wraps the burr portion of the electrode tab in contact with the electrode, thereby preventing damage such as scratches or tears in the current collector metal foil, the electrode active material, or the separator that overlaps the electrode tab even when the battery part is wound or press-molded. It can be prevented. Therefore, short circuit between electrodes can be prevented.
그 다음, 상기 전지부의 각 전극에 상기 전극탭 어셈블리를 각각 결합하여 전극조립체를 제조한다. Then, the electrode tab assembly is coupled to each electrode of the battery unit, thereby manufacturing an electrode assembly.
그 다음, 상기 전극조립체를 파우치 케이스에 수납하고, 상기 전극탭 어셈블리가 노출되도록 밀봉한다.The electrode assembly is then housed in a pouch case and sealed to expose the electrode tab assembly.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지 및 그 제조방법은 전지의 폭이 좁은 단폭 전지의 전극탭의 노출 단부를 절연성 제 1 보호부재로 감싸 전극탭간 단락을 방지하고, 전지의 폭이 좁아 전극탭 하부를 덮는 내부 보호테이프를 형성할 수 없는 경우 전극탭 하단부의 버(burr)를 제 3 보호부재로 감싸 전극판이나 세퍼레이터의 파 손을 방지할 수 있다. According to the present invention, a pouch-type secondary battery and a method of manufacturing the same may be formed by wrapping an exposed end of an electrode tab of a narrow-width short battery with an insulating first protective member to prevent a short circuit between the electrode tabs, and to narrow the width of the battery. When it is not possible to form an inner protective tape to cover, a burr of the lower end of the electrode tab may be wrapped with a third protective member to prevent breakage of the electrode plate or the separator.
또한, 전극탭 어셈블리 스트립에서 일체로 형성된 보호부재를 절단하여 이분하는 방법으로, 상단부에는 상기 제 1 보호부재가 결합되고, 하단부에는 상기 제 3 보호부재가 결합된 낱개의 전극탭 어셈블리를 용이하게 얻을 수 있다. In addition, by dividing the protective member formed integrally from the electrode tab assembly strip, the first protective member is coupled to the upper end, the lower electrode portion is easily obtained a single electrode tab assembly combined with the third protective member. Can be.
본 발명은 도시된 실시예를 중심으로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, it is merely exemplary, and the present invention may encompass various modifications and equivalent other embodiments that can be made by those skilled in the art. Will understand.
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