KR101217073B1 - Secondary battery and secondary battery module - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

이종금속 간의 접합강도가 개선된 이차전지 및 이차전지모듈이 개시된다. 상기 이차전지는, 양극, 음극 및 이들 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와, 전극 조립체가 수용되는 케이스와, 케이스를 실링하는 캡 플레이트와, 적어도 하나의 터미널 유닛;을 포함하는 이차전지로서, 터미널 유닛은, 전극 조립체의 한 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 부분과 제2 부분을 포함하는 멀티-메탈 전극 리벳과, 멀티-메탈 전극 리벳과 전기적으로 연결된 리벳 터미널;을 포함하며, 리벳 터미널과 제2 부분은 제2 금속소재로 형성되고, 제1 부분은 제1 금속소재로 형성되며, 제1 금속소재와 제2 금속소재는 서로 다른 것을 특징으로 한다.
이러한 이차전지에서는 전극리벳과 리벳 터미널 간의 결합이 동종 금속 간의 용접으로 수행되기 때문에, 견고한 접합강도를 확보할 수 있다.Disclosed are a secondary battery and a secondary battery module having improved bonding strength between dissimilar metals. The secondary battery includes: an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator therebetween; a case in which the electrode assembly is housed; a cap plate sealing the case; and at least one terminal unit. The unit includes a multi-metal electrode rivet electrically connected with one electrode of the electrode assembly, the multi-metal electrode rivet including a first portion and a second portion, and a rivet terminal electrically connected with the multi-metal electrode rivet. The second part is formed of a second metal material, the first part is formed of a first metal material, and the first metal material and the second metal material are different from each other.
In this secondary battery, since the coupling between the electrode rivet and the rivet terminal is performed by welding between the same metals, it is possible to secure a strong bonding strength.

Description

이차전지 및 이차전지모듈{Secondary battery and secondary battery module}Secondary battery and secondary battery module {Secondary battery and secondary battery module}

본 발명의 실시예는 이차전지 및 이차전지모듈을 포함한다.Embodiments of the present invention include a secondary battery and a secondary battery module.

이차전지는 충전 사용이 가능한 전지를 말하는 것으로, 휴대폰, 노트북컴퓨터, 캠코더 등의 휴대형 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다. The secondary battery refers to a battery that can be used for charging and is widely used in the field of portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and the like.

이러한 이차전지는 양극과 음극 및 세퍼레이터가 젤리롤(jelly roll) 형태로 말린 전극 조립체를 케이스의 개방부를 통해 안에 장입하고 캡조립체로 그 개방부를 덮은 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 전극 조립체의 단부에는 집전판이 설치되어 있고, 이 집전판은 다시 캡조립체에 마련된 터미널 유닛과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 터미널 유닛에 외부 단자를 연결하면 상기 전극 조립체에서 발생된 전류가 상기 집전판과 상기 터미널 유닛을 경유하여 외부 단자로 공급된다.The secondary battery has a structure in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are charged into a jelly roll in the form of an electrode assembly into the case through the opening of the case and cover the opening with a cap assembly. A current collector plate is installed at an end of the electrode assembly, and the current collector plate is electrically connected to a terminal unit provided in the cap assembly. Therefore, when an external terminal is connected to the terminal unit, current generated in the electrode assembly is supplied to the external terminal via the current collector plate and the terminal unit.

여기서 상기 터미널 유닛은 집전판과 연결된 양극리벳 및 음극리벳, 그리고 버스바를 연결하기 위해 상기 양극리벳 및 음극리벳에 결합시키는 리벳 터미널 등을 구비하고 있으며, 이 양극리벳 또는 음극리벳과 리벳 터미널 간의 결합 및 리벳 터미널과 버스바의 결합은 레이저 용접에 의해 이루어진다. 그런데, 양극리벳과 음극리벳은 통상 서로 다른 금속재질로 만들어지기 때문에 둘 중 어느 한 금속의 재질로 리벳 터미널을 만들면 서로 다른 이종 금속 간 용접을 하게 되는 쪽은 용접성이 떨어져서 접합강도가 상대적으로 약해진다. 이를 해결하기 위해 리벳 터미널도 양극리벳과 음극리벳 각각의 재질과 같은 금속으로 만들어서 용접할 경우, 각 리벳들과 해당 리벳 터미널 간의 용접성은 개선될 수 있으나, 이 리벳 터미널들 간을 연결하는 버스바를 용접할 때에는 똑같이 이종 금속간 용접성 저하의 문제가 적어도 한 쪽에서는 또 생기게 된다. 따라서, 이러한 터미널 유닛의 이종 금속간 용접 시 발생되는 용접성 저하의 문제를 해결할 수 있는 방안이 요구된다.The terminal unit includes a positive rivet and a negative rivet connected to the current collector plate, and a rivet terminal coupled to the positive and negative rivets to connect the bus bars, and the positive and negative rivets or the coupling between the negative rivet and the rivet terminal and The combination of rivet terminals and busbars is made by laser welding. However, since the positive and negative rivets are usually made of different metal materials, when the rivet terminal is made of one of the two metal materials, the welding strength between the different dissimilar metals is poor and the bonding strength becomes relatively weak. . To solve this problem, if the rivet terminals are made of the same metal as the anode and cathode rivets, the weldability between the rivets and the corresponding rivet terminals may be improved, but the busbars connecting the rivet terminals may be welded. At the same time, the problem of the deterioration of weldability between dissimilar metals also arises at the same time. Therefore, there is a need for a method capable of solving the problem of deterioration of weldability generated when welding dissimilar metals of the terminal unit.

본 발명의 실시예는 이종 금속간 용접 시 발생되는 용접성 저하의 문제를 해결할 수 있는 이차전지 및 이차전지모듈을 제공한다. An embodiment of the present invention provides a secondary battery and a secondary battery module that can solve the problem of deterioration of weldability generated when welding between different metals.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, Secondary battery according to an embodiment of the present invention,

양극, 음극 및 이들 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;An electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator therebetween;

상기 전극 조립체가 수용되는 케이스;A case accommodating the electrode assembly;

상기 케이스를 실링하는 캡 플레이트; 및A cap plate for sealing the case; And

적어도 하나의 터미널 유닛;을 포함하는 이차전지로서,As a secondary battery comprising at least one terminal unit,

상기 터미널 유닛은,The terminal unit,

상기 전극 조립체의 한 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 부분과 제2 부분을 포함하는 멀티-메탈 전극 리벳; 및A multi-metal electrode rivet electrically connected to one electrode of the electrode assembly, the multi-metal electrode rivet comprising a first portion and a second portion; And

상기 멀티-메탈 전극 리벳과 전기적으로 연결된 리벳 터미널;을 포함하며,And a rivet terminal electrically connected to the multi-metal electrode rivet.

상기 리벳 터미널과 제2 부분은 제2 금속소재로 형성되고,The rivet terminal and the second portion is formed of a second metal material,

상기 제1 부분은 제1 금속소재로 형성되며,The first portion is formed of a first metal material,

상기 제1 금속소재와 제2 금속소재는 서로 다른 것을 특징으로 한다.The first metal material and the second metal material may be different from each other.

예를 들어, 상기 제1 금속소재는 구리일 수 있고, 상기 제2 금속소재는 알루미늄일 수 있다.For example, the first metal material may be copper, and the second metal material may be aluminum.

예를 들어, 상기 제1 부분과 제2 부분은 서로에 대해 마찰교반용접(friction stir welding)될 수 있다.For example, the first portion and the second portion may be friction stir welded to each other.

예를 들어, 상기 멀티-메탈 전극 리벳의 제2 부분은 리벳 터미널에 대해 레이저 용접될 수 있다.For example, the second portion of the multi-metal electrode rivet can be laser welded to the rivet terminal.

예를 들어, 상기 이차전지는 상기 제1 부분과 제2 부분 사이에 형성된 클레드부를 더 포함할 수 있다.For example, the secondary battery may further include a cladding portion formed between the first portion and the second portion.

예를 들어, 상기 클레드부는 상기 제1 부분과 제2 부분 사이의 제1 금속층과 제2 금속층을 포함하고, 상기 제1 금속층은 상기 제1 부분에 결합되고 제1 금속소재로 형성되며, 상기 제2 금속층은 상기 제2 부분에 결합되고 제2 금속소재로 형성될 수 있다.For example, the clad portion includes a first metal layer and a second metal layer between the first portion and the second portion, wherein the first metal layer is bonded to the first portion and formed of a first metal material. The second metal layer may be bonded to the second portion and formed of a second metal material.

예를 들어, 상기 멀티-메탈 전극 리벳의 제2 부분은 리벳 터미널에 리벳될 수 있다.For example, the second portion of the multi-metal electrode rivet can be riveted to the rivet terminal.

예를 들어, 상기 멀티-메탈 전극 리벳의 제1 부분은 헤드부이고, 제2 부분은 테일부일 수 있다.For example, the first portion of the multi-metal electrode rivet may be a head portion, and the second portion may be a tail portion.

예를 들어, 상기 이차전지는, 또 다른 터미널 유닛을 더 포함하고,For example, the secondary battery further includes another terminal unit,

상기 또 다른 터미널 유닛은,The another terminal unit,

또 다른 리벳 터미널과 전극 리벳을 포함하고,Another rivet terminal and electrode rivet,

상기 또 다른 리벳 터미널과 전극 리벳은 동종 금속 소재로 형성될 수 있다. The another rivet terminal and the electrode rivet may be formed of the same metal material.

예를 들어, 상기 멀티-메탈 전극 리벳을 포함하는 터미널 유닛은, 상기 또 다른 전극 리벳을 포함하는 또 다른 터미널 유닛과 서로 반대 극성을 가질 수 있다.For example, the terminal unit including the multi-metal electrode rivet may have opposite polarity with another terminal unit including the another electrode rivet.

예를 들어, 상기 전극 조립체의 또 다른 전극은 캡 플레이트와 케이스 중 적어도 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.For example, another electrode of the electrode assembly may be electrically connected to at least one of the cap plate and the case.

본 발명의 다른 측면에 따른 이차전지모듈은,Secondary battery module according to another aspect of the present invention,

다수의 이차전지들을 포함하는 이차전지모듈로서,As a secondary battery module including a plurality of secondary batteries,

상기 이차전지들 중에서 적어도 하나의 이차전지는,At least one secondary battery of the secondary batteries,

양극, 음극 및 이들 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;An electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator therebetween;

상기 전극 조립체가 수용되는 케이스;A case accommodating the electrode assembly;

상기 케이스를 실링하는 캡 플레이트; 및A cap plate for sealing the case; And

적어도 하나의 터미널 유닛;을 포함하고,At least one terminal unit;

상기 터미널 유닛은 전극 조립체의 한 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 부분과 제2 부분을 포함하는 멀티-메탈 전극 리벳; 및The terminal unit is electrically connected to one electrode of the electrode assembly and includes a multi-metal electrode rivet comprising a first portion and a second portion; And

상기 멀티-메탈 전극 리벳과 전기적으로 연결된 리벳 터미널;을 포함하며, And a rivet terminal electrically connected to the multi-metal electrode rivet.

상기 리벳 터미널과 제2 부분은 제2 금속소재로 형성되고, The rivet terminal and the second portion is formed of a second metal material,

상기 제1 부분은 제1 금속소재로 형성되며,The first portion is formed of a first metal material,

상기 제1 금속소재와 제2 금속소재는 서로 다른 것을 특징으로 한다.The first metal material and the second metal material may be different from each other.

예를 들어, 상기 이차전지모듈은, 상기 적어도 하나의 이차전지의 터미널 유닛에 결합되고, 인접한 이차전지에 결합되는 버스 바를 더 포함할 수 있다.For example, the secondary battery module may further include a bus bar coupled to a terminal unit of the at least one secondary battery and coupled to an adjacent secondary battery.

예를 들어, 상기 버스 바는 상기 제2 금속소재로 형성될 수 있다.For example, the bus bar may be formed of the second metal material.

예를 들어, 상기 버스 바는 이웃한 이차전지의 터미널에 결합될 수 있다.For example, the bus bar may be coupled to a terminal of a neighboring secondary battery.

본 발명의 실시예에 따르면, 전극리벳과 리벳 터미널 간의 결합이 동종 금속 간의 용접으로 수행되기 때문에, 견고한 접합강도를 확보할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the coupling between the electrode rivet and the rivet terminal is performed by welding between the same metals, it is possible to secure a strong bonding strength.

도 1은 일 실시형태에 따른 이차전지모듈의 사시도,
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 전극 조립체의 구조를 도시한 도면,
도 4은 도 2에 도시된 이차전지 중 음극리벳의 구조를 도시한 도면,
도 5a는 마찰교반용접을 이용하여 음극리벳을 용접과정을 보여주는 도면,
도 5b 및 도 5c는 음극리벳과 리벳 터미널의 결합과정을 도시한 도면,
도 6은 다른 실시예에 따른 음극리벳의 구조를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지의 사시도,
도 8은 도 7의 단면도.1 is a perspective view of a rechargeable battery module according to one embodiment;
Fig. 2 is a sectional view of Fig. 1,
3 is a view showing the structure of the electrode assembly shown in FIG.
4 is a view showing a structure of a negative electrode rivet of the secondary battery shown in FIG.
5a is a view showing a welding process of the negative electrode rivet using friction stir welding;
5b and 5c are views illustrating a process of coupling the negative rivet and the rivet terminal;
6 is a view showing the structure of a negative electrode rivet according to another embodiment;
7 is a perspective view of a secondary battery according to another embodiment of the present invention;
8 is a cross-sectional view of Fig.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시형태에 대해 설명하기로 한다. 다만, 예시된 실시형태들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. 도면들에서 층이나 영역의 사이즈는 도시의 명확성을 위해 과장되어 있다. 동일 유사한 기능을 수행하는 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the illustrated embodiments do not limit the scope of the present invention. In the drawings, the size of layers or regions is exaggerated for clarity. Like reference numerals refer to like elements which perform similar functions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지모듈을 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 사시도를 도시한 것이다. 1 illustrates a rechargeable battery module according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates a perspective view of FIG. 1.

도면들을 참조하면, 이차전지모듈(95)은 다수의 이차전지(20)들을 포함할 수 있고, 상기 이차전지(20)는 양극과 음극 및 세퍼레이터가 젤리롤 형태로 권취된 전극 조립체(60)와, 전극 조립체(60)의 양단부에 결합된 집전판(70), 이 전극 조립체(60) 및 집전판(70)을 수용하는 케이스(50) 및, 이 케이스(50)의 개방부에 결합되는 캡조립체(40) 등을 구비하고 있다. 따라서, 케이스(50)의 개방부를 통해 집전판(70)이 부착된 전극 조립체(60)를 장입하고 상기 캡조립체(40)를 덮으면, 전극 조립체(60)를 안전하게 수용한 전지셀이 준비된다. Referring to the drawings, the secondary battery module 95 may include a plurality of secondary batteries 20, and the secondary battery 20 may include an electrode assembly 60 in which a cathode, an anode, and a separator are wound in a jelly roll form. A current collector plate 70 coupled to both ends of the electrode assembly 60, a case 50 accommodating the electrode assembly 60 and the current collector plate 70, and a cap coupled to an opening of the case 50. The assembly 40 etc. are provided. Therefore, when the electrode assembly 60 to which the current collector plate 70 is attached and the cap assembly 40 are covered through the opening of the case 50, a battery cell that safely receives the electrode assembly 60 is prepared.

상기 캡조립체(40)는 케이스(50) 안에 전해액을 주입한 후 주입구를 밀봉하는 실링부재(80)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 캡조립체(40)는 케이스(50) 안의 압력이 과다해질 경우 파손되어 가스가 배출되게 해주는 안전벤트(90)를 포함할 수 있다. The cap assembly 40 may include a sealing member 80 for sealing an injection hole after injecting an electrolyte solution into the case 50. In addition, the cap assembly 40 may include a safety vent 90 that breaks when the pressure in the case 50 is excessive to discharge the gas.

도 3은 도 2에 도시된 전극 조립체(60)를 도시한 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 전극 조립체(60)는 양극(61)과 세퍼레이터(63) 및 음극(62)이 교대로 적층되어 젤리롤 형태로 말린 것으로, 양극(61)에는 양극활물질(61a)이 도포되어 있고, 음극(62)에는 음극활물질(62a)이 도포되어 있다. 그리고, 양극(61)과 음극(62)의 단부에는 활물질이 도포되지 않은 무지부(61b)(62b)가 각각 마련되어 있는데, 양극 무지부(61b)는 전극 조립체(60)의 일측단부로, 음극 무지부(62b)는 타측단부로 위치되도록 엇갈리게 배열돼서 감겨진다. 그러니까, 도 3을 예로 보면 좌측에는 양극 무지부(61b)가, 우측에는 음극 무지부(62b)가 배치되는 것이다. 따라서, 도 2의 좌측에 부착된 집전판(70)은 전극 조립체(60)의 양극(61)들에 전기적으로 연결되고, 우측에 부착된 집전판(70)은 음극(62)들에 전기적으로 연결된 셈이 된다. 그리고 각 집전판(70)은 다시 각각 터미널 유닛의 양극리벳(11)과 음극리벳(12)에 연결된다. 3 shows the electrode assembly 60 shown in FIG. 2. As shown in the figure, the electrode assembly 60 is a positive electrode 61, the separator 63 and the negative electrode 62 are alternately stacked in the form of a jelly roll, the positive electrode active material 61a on the positive electrode 61 The negative electrode active material 62a is coated on the negative electrode 62. In addition, end portions of the positive electrode 61 and the negative electrode 62 are provided with uncoated portions 61b and 62b to which the active material is not applied, respectively. The positive electrode uncoated portion 61b is one end of the electrode assembly 60, and the negative electrode The plain portion 62b is wound in a staggered arrangement so as to be positioned at the other end. Thus, referring to Fig. 3 as an example, the positive electrode non-coating portion 61b is disposed on the left side and the negative electrode non-coating portion 62b is disposed on the right side. Accordingly, the current collector plate 70 attached to the left side of FIG. 2 is electrically connected to the anodes 61 of the electrode assembly 60, and the current collector plate 70 attached to the right side is electrically connected to the cathodes 62. It is connected. Each collector plate 70 is again connected to the positive rivet 11 and the negative rivet 12 of the terminal unit, respectively.

상기 터미널 유닛으로는 양극리벳(11)과 음극리벳(12), 이들 리벳(11,12)에 각각 용접되는 리벳 터미널(21,22), 그리고 리벳 터미널(21,22)에 용접되어 인접한 이차전지(20)와 직렬 또는 병렬 연결 구조를 만드는 버스바(30)가 구비되어 있다. The terminal unit includes a positive electrode rivet 11 and a negative electrode rivet 12, rivet terminals 21 and 22 welded to these rivets 11 and 12, and a secondary battery welded to and adjacent to the rivet terminals 21 and 22, respectively. A bus bar 30 is provided which makes a connection structure in series or parallel with 20.

일 실시형태에서, 상기 음극리벳(12)은 제1 금속소재 및 제2 금속소재를 포함하는 멀티-메탈 전극 리벳으로 구성될 수 있고, 상기 멀티-메탈 전극 리벳(12)과 리벳 터미널(22)은 터미널 유닛을 구성할 수 있다. In one embodiment, the negative electrode rivet 12 may consist of a multi-metal electrode rivet comprising a first metal material and a second metal material, and the multi-metal electrode rivet 12 and the rivet terminal 22. May constitute a terminal unit.

양극리벳(11)은 또 다른 전극 리벳을 구성할 수 있다. 상기 또 다른 전극 리벳(11)은 또 다른 리벳 터미널(21)과 함께 또 다른 터미널 유닛을 구성할 수 있으며, 추가적으로, 또 다른 리벳 터미널(21)과 또 다른 전극 리벳(11)은 동일한 제2 금속소재로 형성될 수 있다. 게다가, 상기 멀티-메탈 전극 리벳(12)을 포함하는 터미널 유닛(12,22)은 상기 또 다른 전극 리벳(11)을 포함하는 또 다른 터미널 유닛(11,21)과 서로 반대 극성을 가질 수 있다.The positive rivet 11 may constitute another electrode rivet. The another electrode rivet 11 may, together with another rivet terminal 21, constitute another terminal unit, and in addition, another rivet terminal 21 and another electrode rivet 11 may be of the same second metal. It may be formed of a material. In addition, the terminal units 12 and 22 including the multi-metal electrode rivets 12 may have opposite polarities with the other terminal units 11 and 21 including the another electrode rivets 11. .

상기 멀티-메탈 전극 리벳(12)은 전극 조립체(60)의 일 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 전극 조립체의 또 다른 전극은 캡조립체(40)의 캡 플레이트 및 케이스(50) 중 어느 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.The multi-metal electrode rivet 12 may be electrically connected to one electrode of the electrode assembly 60. Although not shown, another electrode of the electrode assembly may be electrically connected to at least one of the cap plate and the case 50 of the cap assembly 40.

일 실시형태의 이차전지모듈에서, 상기 버스 바(30)는 이차전지(20)의 터미널 유닛에 연결되는 한편으로, 이웃한 이차전지에 연결되는 버스 바(30)를 포함할 수 있다. 상기 버스 바(30)는 제2 금속소재로 형성될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 버스 바(30)는 이웃한 이차전지의 터미널에 결합될 수 있다.In the secondary battery module of the exemplary embodiment, the bus bar 30 may include a bus bar 30 connected to a terminal unit of the secondary battery 20 and connected to a neighboring secondary battery. The bus bar 30 may be formed of a second metal material. In one embodiment, the bus bar 30 may be coupled to a terminal of a neighboring secondary battery.

본 실시예에서는, 양극리벳(11)과 리벳 터미널(21,22) 및 버스바(31,32)가 동종 금속인 알루미늄 재질(제2 금속소재)이고, 음극리벳(12)은 이와 다른 구리 재질(제1 금속소재)을 베이스로 하는 경우를 예시한다. 이 경우는 양극리벳(11)과 리벳 터미널(21) 간의 용접이나 리벳 터미널(21,22)과 버스바(31,32) 간의 용접은 동종 금속간의 용접이 된다. 따라서, 동종 금속간의 용접은 일반적인 레이저용접으로도 충분한 용접강도를 얻을 수 있으므로 기존의 방식대로 용접하면 된다. 대신, 음극리벳(12)과 리벳 터미널(22) 간의 결합은 만일 그대로 이종 금속간의 용접을 하게 되면 결합력이 약해지기 때문에, 음극리벳(12)을 이종금속의 접합체로 구성하여, 리벳 터미널(22)과 접합되는 부분은 동종 금속간의 용접이 되게 한다. In this embodiment, the positive electrode rivet 11, the rivet terminals 21 and 22, and the bus bars 31 and 32 are made of the same metal aluminum material (the second metal material), and the negative electrode rivet 12 is made of a different copper material. The case where it is based on (1st metal material) is illustrated. In this case, welding between the anode rivet 11 and the rivet terminal 21 or welding between the rivet terminals 21 and 22 and the busbars 31 and 32 is welding between the same metals. Therefore, the welding between the same metals can be obtained by the conventional method since sufficient welding strength can be obtained even by general laser welding. Instead, since the bonding force between the negative rivet 12 and the rivet terminal 22 is weakened if the welding between different metals is intact, the negative rivet 12 is constituted by a junction of different metals, and the rivet terminal 22 is formed. The part to be joined with is made to weld between the same metals.

도 4는 음극리벳(12)의 단면도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이 음극리벳(12)의 상기 집전판(70)과 연결되는 헤드부(12a, 제1 부분)는 종래와 같은 구리 재질(제1 금속소재)로 하고, 상기 리벳 터미널(22)과 연결되는 테일부(12b, 제2 부분)는 그 리벳 터미널(22)과 같은 재질인 알루미늄(제2 금속소재)으로 구성하는 것이다. 이렇게 되면, 리벳 터미널(22)과 음극리벳(12)의 결합도 동종 금속간의 결합이 되므로 레이저 용접으로 충분한 접합 강도를 얻을 수 있게 된다. 4 shows a cross-sectional view of the negative electrode rivet 12. As shown in FIG. 4, the head part 12a (first part) connected to the current collector plate 70 of the negative electrode rivet 12 is made of a copper material (first metal material) as in the prior art, and the rivet terminal ( The tail part 12b (second part) connected to 22 is made of aluminum (second metal material) of the same material as the rivet terminal 22. In this case, since the coupling between the rivet terminal 22 and the cathode rivet 12 is also coupled between the same metals, sufficient bonding strength can be obtained by laser welding.

단, 이러한 음극리벳(12)을 만들 때에도 역시 이종 금속간의 접합이 되므로, 일반적인 레이저 용접으로는 접합력이 약할 수 있다. 따라서, 이때에는 마찰교반용접(friction stir welding)으로 헤드부(12a, 제1 부분)와 테일부(12b, 제2 부분)를 접합시키면 충분한 접합 강도를 얻을 수 있다. However, when the cathode rivet 12 is also made, the bonding between the dissimilar metals is also possible, so that the bonding strength may be weak by general laser welding. Therefore, in this case, sufficient bonding strength can be obtained by joining the head portion 12a (first portion) and the tail portion 12b (second portion) by friction stir welding.

이 마찰교반용접(friction stir welding)은 용접부에 마찰열을 주며 용접을 수행하는 방식으로서, 레이저용접에 비해 상대적으로 저온에서 결합되기 때문에 열영향부가 좁고, 두 부재의 용접 부위가 마찰 교반에 의해 혼합이 고르게 돼서 균일하고 견고한 용접강도를 얻을 수 있다. Friction stir welding is a method of conducting welding by applying frictional heat to the welding part. Since it is coupled at a relatively low temperature compared to laser welding, the heat affected zone is narrow, and the welding parts of the two members are mixed by friction stirring. Evenly, uniform and solid welding strength can be obtained.

도 5a는 마찰교반용접 방식으로 상기 음극리벳(12)을 용접하는 과정을 간략히 보인 것인데, 도면과 같이 구리 재질의 헤드부(12a, 제1 부분)와 알루미늄 재질의 테일부(12b, 제2 부분)를 상대 회전시키면서 마찰열을 발생시키게 되고, 이에 따라 두 부재(12a,12b)의 접촉 부위가 국부적으로 녹아 뒤섞이면서 견고한 용접이 이루어지는 것이다.FIG. 5a illustrates a brief process of welding the negative electrode rivet 12 by friction stir welding. As shown in the drawing, a head part 12a (first part) of copper material and a tail part (12b, second part) of aluminum material are illustrated. The frictional heat is generated while the relative rotation is performed. As a result, the contact parts of the two members 12a and 12b are locally melted and mixed together, thereby making a solid weld.

이와 같이 만들어진 이종금속의 접합체인 음극리벳(12b)과 리벳 터미널(22)은 다음과 같이 용접된다. 도 5b 및 도 5c는 음극리벳(12)과 리벳 터미널(22)을 결합하는 공정 단계에 대한 단면도들이다. The negative electrode rivet 12b and the rivet terminal 22, which are the assemblies of dissimilar metals made in this way, are welded as follows. 5B and 5C are cross sectional views of a process step of joining the negative rivet 12 and the rivet terminal 22.

먼저, 도 5b와 같이 음극리벳(12)의 테일부(12b) 선단을 리벳가공하여 리벳 터미널(22)에 밀착시킨다. 이렇게 리벳가공이 되면 리벳 터미널(22)이 리벳가공된 음극리벳(12)의 선단에 걸리게 되어 이탈하지 못하게 된다. First, as shown in FIG. 5B, the tip of the tail portion 12b of the negative electrode rivet 12 is riveted to closely contact the rivet terminal 22. When the riveting process is such that the rivet terminal 22 is caught on the tip of the riveted cathode rivet 12 will not be separated.

이 상태에서 도 5c와 같이 음극리벳(12)과 리벳 터미널(22)의 경계부를 레이저 용접으로 접합시킨다. 이때에는 음극리벳(12) 및 리벳 터미널(22)의 용접부가 모두 동종 금속인 알루미늄 재질이므로, 레이저 용접으로도 충분한 접합 강도가 얻어지게 된다. In this state, the boundary between the cathode rivet 12 and the rivet terminal 22 is joined by laser welding as shown in FIG. 5C. At this time, since the welding portions of the cathode rivet 12 and the rivet terminal 22 are all made of the same type of aluminum, sufficient bonding strength can be obtained even by laser welding.

또한, 이후의 리벳 터미널(21,22)과 버스바(31,32) 간의 결합은 동종 금속인 알루미늄 재질끼리의 용접이므로 일반적인 레이저 용접으로 접합시키면 된다. Further, since the subsequent coupling between the rivet terminals 21 and 22 and the bus bars 31 and 32 is welding between aluminum materials of the same metal type, the joining may be performed by general laser welding.

따라서, 이상에서 설명한 바와 같은 방식에 의하면, 이차전지의 터미널 유닛을 조립할 때 동종 금속간의 용접으로 수행하는 셈이 되므로, 매우 안정적이고 견고하한 접합 구조를 만들 수 있다. Therefore, according to the method as described above, when assembling the terminal unit of the secondary battery is performed by welding between the same metal, it is possible to make a very stable and robust joint structure.

다음으로, 도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극리벳(13)을 보인 것으로, 전술한 실시예와 마찬가지로 구리 재질의 헤드부(13a, 제1 부분)와 알루미늄 재질의 테일부(13b, 제2 부분)를 구비하되, 그 양측을 접합하는 방식을 마찰교반용접이 아닌 클래드메탈(clad metal;13c)을 사용하는 방식을 예시한 것이다. 이 클래드메탈(13c)은 헤드부(13a)와 같은 재질의 구리판과 테일부(13b)와 같은 재질의 알루미늄판을 압접하여 만든 부재로서, 이 클래드메탈(13c)을 사이에 놓고 헤드부(13a)와 테일부(13b)를 용접하게 되면, 서로 동종 금속끼리 용접이 되므로 일반적인 레이저용접으로도 충분한 접합 강도를 얻을 수 있다. 이후, 이 음극리벳(13)과 리벳 터미널(22) 간의 결합은 도 5b 및 도 5c와 동일한 과정으로 진행하면 된다. 따라서, 본 실시예의 음극리벳(13)도 리벳 터미널(22)과 동종 금속 간의 용접이 이루어지게 해주므로, 이를 채용하면 안정적인 접합 강도를 얻을 수 있다. Next, FIG. 6 shows a negative electrode rivet 13 according to another embodiment of the present invention, similarly to the above-described embodiment, a copper head portion 13a and a first portion and a tail portion 13b of aluminum material. Second part), but a method of joining the two sides using a clad metal (13c) instead of friction stir welding. The clad metal 13c is a member made by pressing a copper plate made of the same material as the head part 13a and an aluminum plate made of the same material as the tail part 13b. The clad metal 13c is sandwiched between the clad metal 13c and the head part 13a. ) And the tail portion 13b are welded to each other, so that sufficient bonding strength can be obtained even by general laser welding. Thereafter, the coupling between the negative electrode rivet 13 and the rivet terminal 22 may be performed in the same process as that of FIGS. 5B and 5C. Therefore, the negative electrode rivet 13 of the present embodiment also allows the welding between the rivet terminal 22 and the same metal, so that adopting this can obtain a stable bond strength.

도 7은 또 다른 실시형태에 따른 이차전지의 사시도이다. 도 8은 도 7의 단면도이다. 도 7 및 도 8에서 동일한 요소에 대해 동일한 도면번호가 부여되었으며, 이에 따른 중복적인 설명은 생략한다.7 is a perspective view of a secondary battery according to still another embodiment. 8 is a cross-sectional view of FIG. 7. In FIG. 7 and FIG. 8, the same reference numerals are given to the same elements, and redundant description thereof will be omitted.

본 실시형태에서, 이차전지의 리벳 터미널(22)은, 버스 바(130)를 이용하여 이웃한 이차전지의 캡조립체(40)와 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로 상기 버스 바(130)는 이웃한 이차전지의 캡조립체(40) 상면을 구성하는 캡 플레이트에 결합된다. 이때, 캡조립체(40)는 전극 조립체(60)의 일 전극판과 연결되고 터미널로서 기능할 수 있다. 특히, 상기 버스 바(130)는 후육부(130a)와 박육부(130b)를 포함한다. 상기 박육부(130b)는 이차전지의 리벳 터미널(22)에 결합되고, 후육부(130a)는 인접한 이차전지의 캡조립체(40)에 결합된다. 이러한 버스 바(130)의 구조는 이차전지의 리벳 터미널(21)과 인접한 이차전지의 캡조립체(40) 사이의 높이 차이를 수용할 수 있다.In the present embodiment, the rivet terminal 22 of the secondary battery is electrically connected in series or in parallel with the cap assembly 40 of the neighboring secondary battery using the bus bar 130. More specifically, the bus bar 130 is coupled to a cap plate constituting the upper surface of the cap assembly 40 of the neighboring secondary battery. In this case, the cap assembly 40 may be connected to one electrode plate of the electrode assembly 60 and function as a terminal. In particular, the bus bar 130 includes a thick portion 130a and a thin portion 130b. The thin portion 130b is coupled to the rivet terminal 22 of the secondary battery, and the thick portion 130a is coupled to the cap assembly 40 of the adjacent secondary battery. The structure of the bus bar 130 may accommodate the height difference between the rivet terminal 21 of the secondary battery and the cap assembly 40 of the adjacent secondary battery.

한편, 본 실시예에서는 전극리벳 중 음극리벳 쪽이 리벳 터미널과 이종 금속간이 되는 경우를 예시하였는데, 경우에 따라서는 양극리벳과 리벳 터미널이 이종 금속간이 될 수도 있다. 따라서, 어느 쪽이든지 전극리벳과 리벳플레이트 간의 이종 금속간 용접을 해야 할 경우, 전극리벳을 이종금속의 접합체로 만들어 적용하면 견고한 접합 구조를 얻을 수 있다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the cathode rivet side of the electrode rivet has been described as being between the rivet terminal and the dissimilar metal, and in some cases, the anode rivet and the rivet terminal may be the dissimilar metal. Therefore, in either case, when welding between dissimilar metals between the electrode rivets and the rivet plates is required, a rigid joint structure can be obtained by applying the electrode rivets made of a dissimilar metal joint.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

11: 양극리벳 12: 음극리벳(멀티-메탈 리벳)
12a,13a: 헤드부(제1 부분) 12b,13b: 테일부(제2 부분)
13c: 클래드메탈 21, 22: 리벳 터미널
30,130: 버스 바 130a: 후육부
130b: 박육부 60: 전극 조립체 11: positive rivet 12: negative rivet (multi-metal rivet)
12a, 13a: head part (first part) 12b, 13b: tail part (second part)
13c: clad metal 21, 22: rivet terminal
30,130: bus bar 130a: thick portion
130b: thin portion 60: electrode assembly

Claims (15)

양극, 음극 및 이들 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 수용되는 케이스;
상기 케이스를 실링하는 캡 조립체;
상기 캡 조립체의 외부에 배치된 리벳 터미널; 및
상기 전극 조립체의 어느 한 전극과 리벳 터미널을 상호 전기적으로 연결하도록 연장되는 멀티-메탈 전극 리벳;을 포함하고,
상기 멀티-메탈 전극 리벳은, 연장 길이방향을 따라 배치된 제1, 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 부분은, 상기 전극 조립체의 어느 한 전극 측에 배치되고,
상기 제2 부분은, 상기 리벳 터미널 측에 배치되며 상기 리벳 터미널과 같은 금속으로 형성되고,
상기 제1, 제2 부분은 서로 다른 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.An electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator therebetween;
A case accommodating the electrode assembly;
A cap assembly for sealing the case;
A rivet terminal disposed outside of the cap assembly; And
And a multi-metal electrode rivet extending to electrically connect any one electrode of the electrode assembly to the rivet terminal.
The multi-metal electrode rivet includes first and second portions disposed along an extended longitudinal direction, wherein the first portion is disposed on one electrode side of the electrode assembly,
The second portion is disposed on the rivet terminal side and formed of the same metal as the rivet terminal,
The first and second portions are secondary batteries, characterized in that formed of different metals. 제1항에 있어서,
상기 제1 부분은 구리로 형성되고, 상기 제2 부분은 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1,
The first portion is formed of copper, the second portion is characterized in that the secondary battery is formed of aluminum. 제1항에 있어서,
상기 제1 부분과 제2 부분은 서로에 대해 마찰교반용접(friction stir welding)된 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1,
And the first portion and the second portion are friction stir welded to each other. 제1항에 있어서,
상기 멀티-메탈 전극 리벳의 제2 부분은 리벳 터미널에 대해 레이저 용접된 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1,
And the second portion of the multi-metal electrode rivet is laser welded to the rivet terminal. 제1항에 있어서,
상기 제1 부분과 제2 부분 사이에 형성된 클레드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1,
And a cladding portion formed between the first portion and the second portion. 제5항에 있어서,
상기 클레드부는 상기 제1 부분과 제2 부분 사이에서, 서로 겹쳐지게 배치된 제1 금속층과 제2 금속층을 포함하되,
상기 제1 금속층은, 상기 제1 부분 측에 배치되며, 제1 부분과 같은 금속으로 형성되고,
상기 제2 금속층은, 상기 제2 부분 측에 배치되며, 제2 부분과 같은 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 5,
The cladding portion includes a first metal layer and a second metal layer disposed to overlap each other between the first portion and the second portion,
The first metal layer is disposed on the side of the first portion, and formed of the same metal as the first portion,
The second metal layer is disposed on the second portion side, the secondary battery, characterized in that formed of the same metal as the second portion. 제1항에 있어서,
상기 멀티-메탈 전극 리벳의 제2 부분은 리벳 터미널에 리벳되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1,
And a second portion of the multi-metal electrode rivet is riveted to the rivet terminal. 제1항에 있어서,
상기 멀티-메탈 전극 리벳의 제1 부분은 헤드부이고, 제2 부분은 테일부 인 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1,
And a first portion of the multi-metal electrode rivet is a head portion and a second portion of a tail portion. 제1항에 있어서,
상기 리벳 터미널과 멀티-메탈 전극 리벳의 쌍 이외에,
또 다른 리벳 터미널과 전극 리벳의 쌍을 더 포함하고,
상기 또 다른 리벳 터미널과 전극 리벳은, 서로 같은 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1,
In addition to the pair of rivet terminals and multi-metal electrode rivets,
Further includes a pair of rivet terminals and electrode rivets,
The another rivet terminal and the electrode rivet, characterized in that the secondary battery is formed of the same metal. 제9항에 있어서,
상기 리벳 터미널과 멀티-메탈 전극 리벳의 쌍은,
상기 또 다른 리벳 터미널과 전극 리벳의 쌍과 서로 반대 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.10. The method of claim 9,
The pair of rivet terminals and multi-metal electrode rivets,
Secondary battery, characterized in that the other rivet terminal and a pair of electrode rivets and opposite polarity. 제1항에 있어서,
상기 전극 조립체의 또 다른 전극은, 캡 조립체와 케이스 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 1,
Another electrode of the electrode assembly, characterized in that the secondary battery is electrically connected to at least one of the case. 다수의 이차전지들을 포함하는 이차전지모듈로서,
상기 이차전지들 중에서 적어도 하나의 이차전지는,
양극, 음극 및 이들 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 수용되는 케이스;
상기 케이스를 실링하는 캡 조립체;
상기 캡 조립체의 외부에 배치된 리벳 터미널; 및
상기 전극 조립체의 어느 한 전극과 리벳 터미널을 상호 전기적으로 연결하도록 연장되는 멀티-메탈 전극 리벳;을 포함하고,
상기 멀티-메탈 전극 리벳은, 연장 길이방향을 따라 배치된 제1, 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 부분은, 상기 전극 조립체의 어느 한 전극 측에 배치되고,
상기 제2 부분은, 상기 리벳 터미널 측에 배치되며 리벳 터미널과 같은 금속으로 형성되고,
상기 제1, 제2 부분은 서로 다른 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.As a secondary battery module including a plurality of secondary batteries,
At least one secondary battery of the secondary batteries,
An electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator therebetween;
A case accommodating the electrode assembly;
A cap assembly for sealing the case;
A rivet terminal disposed outside of the cap assembly; And
And a multi-metal electrode rivet extending to electrically connect any one electrode of the electrode assembly to the rivet terminal.
The multi-metal electrode rivet includes first and second portions disposed along an extended longitudinal direction, wherein the first portion is disposed on one electrode side of the electrode assembly,
The second portion is disposed on the rivet terminal side and formed of the same metal as the rivet terminal,
Secondary battery module, characterized in that the first and second portions are formed of different metals. 제12항에 있어서,
상기 리벳 터미널에 결합되고, 인접한 이차전지에 결합되는 버스 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.The method of claim 12,
And a bus bar coupled to the rivet terminal and coupled to an adjacent secondary battery. 제13항에 있어서,
상기 버스 바는 상기 리벳 터미널과 같은 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.The method of claim 13,
The bus bar is a secondary battery module, characterized in that formed of the same metal as the rivet terminal. 제13항에 있어서,
상기 버스 바는 이웃한 이차전지의 리벳 터미널에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지모듈.The method of claim 13,
The bus bar is a secondary battery module, characterized in that coupled to the rivet terminal of the neighboring secondary battery.
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