KR101507230B1 - 안정성이 향상된 리튬전지의 제조장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파우치 타입의 리튬전지를 형성하는 데 있어서, 외부로 돌출되는 리드탭을 통해 외부의 충격이 전해져서 파우치 내부의 리튬전지의 이상이 발생하는 것을 방지하는 리튬전지의 제조 공정 및 그 장치를 제공하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 리튬전지의 양극탭 및 음극탭을 각각 압착하여 압착 전극탭을 형성하는 단계;와 상기 압착 전극탭을 지그재그 형상의 탄성력을 가지는 탄성 압착 전극탭으로 형성하는 단계;와 상기 탄성 압착 전극탭에 리드탭을 연결하는 단계; 및 상기 리드탭이 연결된 리튬전지에 파우치를 피복하는 단계;를 포함하는 안전성이 향상된 리튬전지 제조 방법이 제공된다.

Description

안정성이 향상된 리튬전지의 제조장치 및 그 방법{Lithum battery making device with safty increasing structure and methode thereof}

본 발명은 리튬전지의 제조 공정에서 외부충격으로부터 안정성이 향상되는 리튬전지의 제조장치 및 그 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 리튬전지의 리드탭을 형성하는데 있어서 쿠션 구조를 가지는 리튬전지를 제조하는 장치 및 그 방법에 대한 것이다.

리튬전지는 양극 및 음극을 전기장치와 연결하기 위한 구조가 필요하다. 이러한 구조는 각각의 음극판과 양극판으로부터 전기장치와 연결하기 위한 돌출된 구조로 형성되어 있는 데 이를 전극탭이라고 한다.

특히 파우치 타입의 리튬 전지를 제조하는 공정에서 전극탭을 파우치 외부로 돌출시키기 위한 구조 및 공정이 필요하다.

대한민국 특허 출원번호 10-2004-0082842호에는 리드탭을 연결하여 전극탭을 외부로 돌출되어 형성하는 기술에 대해 언급되어 있다.

그런데, 이렇게 외부로 노출되어 있는 리드탭에 외부에서 충격이 가해지는 경우에 파우치 내부에 있는 리튬전지 셀에 충격이 가해져 폭발 및 화재의 위험이 발생할 수 있다.

본 발명은 파우치 타입의 리튬전지를 형성하는 데 있어서, 외부로 돌출되는 리드탭을 통해 외부의 충격이 전해져서 파우치 내부의 리튬전지의 이상이 발생하는 것을 방지하는 리튬전지의 제조 공정 및 그 장치를 제공하는 것이 목적이다.

본 발명은 외부의 충격으로부터 안정성을 가지도록 파우치 내부에서 리튬전지로의 충격을 차단하는 쿠션 구조를 가지는 리튬전지의 구조 및 그 제조 방법을 제공하는 것이 목적이다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 리튬전지의 양극의 전극탭 및 음극의 전극탭을 각각 압착하여 압착 전극탭을 형성하는 단계; 상기 압착 전극탭을 프레스하여 지그재그 형상의 탄성력을 갖는 탄성 압착 전극탭으로 형성하는 단계; 및 상기 지그재그 형상의 탄성 압착 전극탭에 상기 리튬전지에서 외측으로 인출되는 리드탭을 상기 리튬전지의 평면 중심부위에 위치되도록 연결하여 상기 리드탭에 가해진 충격을 분산시키도록 연결하는 단계;를 포함하고, 상기 리드탭은 절곡 형성된 일면이 상기 탄성 압착 전극탭에 연결되어 가해진 충격을 분산시키는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 리튬전지 제조 방법이 제공된다.

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또한, 본 발명은 리튬전지의 양극탭 및 음극탭을 각각 압착하여 압착 전극탭을 형성하는 압착 전극탭부; 상기 압착 전극탭을 압착하여 지그재그 형상의 탄성력을 가지는 탄성 압착 전극탭을 형성하는 탄성 압착 전극탭부; 및 상기 탄성 압착 전극탭에 리드탭은 연결하는 리드탭 연결부;를 포함하고, 상기 탄성 압착 전극탭부는, 하면이 요철구조를 가진 상측 압착부; 상면에 상기 상측 압착부의 하면에 형성되어 있는 요철구조와 대응되는 요철구조가 형성되어 있는 하측 압착부; 및 상기 상측 압착부의 요철구조와 하측 압착부의 요철구조에 의하여 지그 재그 형상으로 연장되는 탄성 압착 전극탭 형성홈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

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본 발명은 리드탭을 통해 외부에서 충격이 가해지는 경우에 파우치 내부에서 외부의 충격을 분산시켜 리튬전지로의 충격의 감소시킴으로써 외부의 충격에서 보다 안정된 리튬전지의 구조를 제공하는 효과가 있다.

도1은 적층된 리튬전지의 셀의 구조를 나타낸 사시도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예로 전극탭을 압착하여 압착 전극탭을 형성하는 것을 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예로 압착 전극탭을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예로 탄성 압착 전극탭부의 구조를 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예로 지그재그 형상의 탄성 압착 전극탭을 나타낸 도면이다.
도6은 본 발명의 일실시예로 파우치 타입의 리튬전지를 도시한 도면이다.
도7은 본 발명의 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치 및 그 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도1은 적층된 리튬전지의 셀의 구조를 나타낸 사시도이다.

적층형으로 형성된 리튬전지(100)는 음극판과 양극판 사이에 분리막이 적층되어 있는 구조로 형성되어 있다.

각각의 음극판과 양극판에는 전극탭(200)이 연결되어 있는 구조로 되어 있으며 양극의 전극탭과 음극의 전극탭은 도1에 도시된 바와 같이 각각 서로 다른 위치에서 음극판 또는 양극판과 연결되어 형성된다.

도2는 본 발명의 일 실시예로 전극탭을 압착하여 압착 전극탭을 형성하는 것을 도시한 도면이다.

도1에서와 같이 적층되어 형성되는 리튬전지(100)는 각각의 음극판과 양극판을 분리막의 일면에 적절한 순서로 배열시킨 후에 이를 접어서 양극판과 음극판이 교대로 위치하는 적층체로 형성되는 리튬전지(100)를 얻는다.

이렇게 적층되어 형성되는 리튬전지는 음극판 또는 양극판에 각각 전극탭(200)을 연결하여 전극탭(200)이 돌출되어 있는 형상의 리튬전지(100)를 형성한다.

도3은 본 발명의 일 실시예로 압착 전극탭을 도시한 도면이다.

본 발명은 리튬전지(100)로부터 돌출되어 형성되는 전극탭(200)을 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치(10)의 압착 전극탭부(11)를 이용하여 압착하여 도3에 도시되어 있는 바와 같은 압착 전극탭(200)을 형성한다.

압착 전극탭부(11)는 프레스형태 또는 롤러형태로 구성되어 도2에 도시되어 있는 각각의 음극판 또는 양극판에 연결되어 있는 압착되어 있지 않은 상태의 전극탭(200)을 화살표에 도시되어 있는 바와 같이 상하에서 압착하여 도3에 도시되어 있는바와 같이 압착되어 있는 압착 전극탭을 형성한다.

도3은 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치(10)의 압착 전극탭부(11)를 이용하여 압착 전극탭을 형성한 것을 도시하고 있다.

압착 전극탭부(11)를 이용하여 전극탭(200)을 압착하면 도3과 같이 압착되어 하나의 판과 같이 형성되는 압착 전극탭을 형성할 수 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예로 탄성 압착 전극탭부의 구조를 도시한 도면이다.

도2와 도3에서 설명한 바와 같이 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치(10)의 압착 전극탭부(11)를 이용하여 전극탭(200)을 압착한 후에 탄성 압착 전극탭부(12)를 이용하여 압착 전극탭을 탄성 압착 전극탭으로 형성한다.

본 발명의 탄성 압착 전극탭부(12)는 상측 압착부(300)와 하측 압착부(400)로 구성된다.

상측 압착부(300)는 하면이 요철구조를 가지고 있으며, 하측 압착부(400)의 상면에도 역시 요철구조가 형성되어 있으며, 상측 압착부(300)의 하면에 형성되어 있는 요철구조와 하측 압착부(400)의 상면에 형성되어 있는 요철구조는 서로 대응되는 구조로 결합할 수 있는 구조를 형성한다.

탄성 압착 전극탭부(12)의 상측 압착부(300)와 하측 압착부(400)가 서로 대응되어 결합되면 그 사이에는 도4에 도시되어 있는 바와 같은 지그재그 형상의 탄성 압착 전극탭 형성홈(500)이 형성된다.

도5는 본 발명의 일 실시예로 지그재그 형상의 탄성 압착 전극탭을 나타낸 도면이다.

도4에서 상술한 바와 같이 탄성 압착 전극탭부(12)의 상측 압착부(300)와 하측 압착부(400) 사이에 형성되는 홈에 압착 전극탭을 넣어서 압착시키면 도5에 도시되어 있는 바와 같은 지그재그 형상의 탄성 압착 전극탭이 형성된다.

본 발명에서의 탄성 압착 전극탭은 도5에 도시되어 있는 바와 같이 지그재그 형상으로 형성되므로 압력에 대해 탄성력을 가지게 된다. 따라서 탄성 압착 전극탭을 통해서 압력이 전해지면 지그재그 형상으로 형성되어 있는 탄성 압착 전극탭에서 외부의 충격을 흡수하여 리튬전지(100)로는 충격이 덜 전달되게 된다.

본 발명은 이렇게 탄성력을 가지는 탄성 압착 전극탭에서 외부로부터 리튱전지 셀에 전해지는 충격을 흡수 및 차단하므로 안전성이 향상되는 특징을 가지고 있다.

도6은 본 발명의 일실시예로 파우치 타입의 리튬전지를 도시한 도면이다.

도6에는 리튬전지(100)의 탄성 압착 전극탭(200)에 리드탭(600)을 연결하고 파우치(700)로 피복하는 것을 도시하고 있다.

본 발명에서 전극탭은 지그재그 형상의 탄성 압착 전극탭(200)으로 구성되어 있고 여기에 리드탭(600)이 연결되어 파우치(700) 외부로 돌출되도록 형성되어 있다. 따라서 상술한 바와 같이 리드탭(600)으로 외부의 충격이 전해지면 도6에 도시되어 있는 바와 같이 지그재그 형상의 탄성 압착 전극탭(200)에서 화살표 방향으로 탄성력이 발생하여 리튬전지(100)로 외부의 충격이 직접 전달되는 것을 방지한다. 또한 외부로부터 전해지는 충격이 탄성 압착 전극탭(200)의 화살표 방향으로 이동에 의해서 상쇄되어 리튬전지(100) 전달되는 충격이 상당히 적어지게 된다.

따라서 본 발명의 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치(10)를 통해 형성되는 탄성 압착 전극탭(200)의 구조를 가지는 리튬전지(100)는 리드탭을 통해 외부로부터 전달되는 충격에 강한 구조를 가지게 된다.

즉, 본 발명은 기존의 리튬전지보다 외부의 충격으로부터 리튬전지 셀을 보호하는 안정성이 향상된 구조를 가지게 된다.

도7은 본 발명의 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치 및 그 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치(10)는 압착 전극탭부(11), 탄성 압착 전극탭부(12) 및 리드탭 연결부(13)를 포함하여 구성된다.

압착 전극탭부(11)는 양극의 전극탭 또는 음극의 전극탭을 압착하여 압착 전극탭을 형성하는 기능을 수행한다. 이를 위해서 압착 전극탭부(11)는 프레스 장치 또는 롤러장치로 구성되어 양극의 전극탭 또는 음극의 전극탭을 압착하여 압착 전극탭을 형성한다. 양극의 전극탭 또는 음극의 전극탭은 압착 전극탭부(11)에서 누르는 힘에 의해서 압착되어 도3에 도시한 바와 같은 압착 전극탭으로 형성된다.

탄성 압착 전극탭부(12)는 도4에 도시한 바와 같이 상측 압착부(300)와 하측 압착부(400)로 구성된다. 압착 전극탭은 탄성 압착 전극탭부(12)의 상측 압착부(300)와 하측 압착부(400) 사이에서 압착되어 도5에 도시한 바와 같은 지그재그 형상의 탄성력을 가진 탄성 압착 전극탭으로 형성된다.

탄성 압착 전극탭부(12)의 상세한 구조는 도4에서 상술한 바와 같다.

리드탭 연결부(13)는 탄성 압착 전극탭(200)에 리드탭(600)을 연결하는 기능을 수행한다. 이를 위해서 리드탭 연결부(13)는 초음파 용접(ultrasonic welding)장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 리드탭 연결부(13)는 리드탭(600)을 통한 외부의 충격이 리튬전지의 일부분에 집중되지 않고 전체적으로 잘 분산 되도록 탄성 압착 전극탭(200)의 탄성력이 보다 강한 쪽에서 연결되도록 한다. 예를 들어 리드탭(600)의 'ㄱ'자 모양으로 형성되어 있는 경우에 리드탭(600)이 탄성 압착 전극탭(200)에 연결되는 부분이 보다 잘 수축이 될 수 있어 충격을 잘 흡수할 수 있는 부위에 연결 되도록 한다.

도6을 예로 들면, 리드탭(600)의 파우치 외부로 돌출되는 리드선의 연장선이 리튬전지(100)의 중심부위에 위치하도록 하고, 리드탭(600)이 탄성 압착 전극탭(200)에 연결되는 부분이 지그재그로 형성되어 있는 탄성 압착 전극탭(200)이 보다 많이 위치하는 곳에 연결되도록 한다. 즉, 도6에서와 같이 리드탭(600)이 탄성 압착 전극탭(200)에 연결되는 부분에는 탄성 압착 전극탭(200)이 3회 턴으로 형성되어 있고, 리드탭(600)이 탄성 압착 전극탭(200)에 연결되지 않은 부분에는 탄성 압착 전극탭(200)이 2회 턴으로 형성되어 있도록 한다. 이에 따라서, 리드탭(600)이 탄성 압착 전극탭(200)에 연결되는 부분에서 보다 더 큰 탄성력을 가질 수 있다.

이렇게 리드탭(600)이 탄성 압착 전극탭(200)에 연결되는 부분에 탄성 압착 전극탭(200)이 더 많이 위치하도록 하는 이유는 외부로부터 리드탭(600)을 통해 전달되는 충격의 대부분이 리드탭(600)과 연결되어 있는 면으로 전달되기 때문에, 리드탭(600)이 탄성 압착 전극탭(200)에 연결되는 부분에 보다 더 큰 탄성력을 가지게 하여 외부로부터 리튬전지(100)에 전해지는 충격을 최소화하기 위함이다. 따라서 외부의 충격으로부터 안정성이 더 향상되게 된다.

본 발명의 리드탭 쿠션 구조를 형성시키는 리튬전지 생성 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 압착되지 않은 전극탭을 가지는 리튬전지를 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치(10)의 압착 전극탭부(11)를 이용하여 각각의 전극탭 사이에 공간이 형성되어 큰 부피를 차지하는 전극탭 다발을 압착하여 압착 전극탭을 형성한다.

이후에 압착 전극탭을 탄성 압착 전극탭부(12)을 이용하여 압착하여 지그재그 형상의 탄성력을 가지는 탄성 압착 전극탭부를 형성한다. 여기서 탄성 압착 전극탭부는 탄성력에 따라서 지그재그의 탄성 압착 전극탭(200)의 턴수를 조절할 수 있다.

이후에 리드탭 연결부(13)에서 외부에서 전달되는 충격을 최소화 시킬 수 있는 위치에서 리드탭(600)을 탄성 압착 전극탭에 연결한다.

이후에 리드탭(600)이 연결된 리튬전지(100)에 파우치를 피복한다. 여기서 예를 들어 파우치로 리튬전지를 피복하는 것을 예로 들었으나, 그외 금속이나 다양한 재질을 이용하여 리튬전지를 피복 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치
11 : 압착 전극탭부 12 : 탄성 압착 전극탭부
13 : 리드탭 연결부
100 : 리튬전지 200 : 전극탭
300 : 상측 압착부 400 : 하측 압착부
500 : 탄성 압착 전극탭 형성홈
600 : 리드탭 700 : 파우치

Claims (5)

1. 리튬전지의 양극의 전극탭 및 음극의 전극탭을 각각 압착하여 압착 전극탭을 형성하는 단계;
   상기 압착 전극탭을 프레스하여 지그재그 형상의 탄성력을 갖는 탄성 압착 전극탭으로 형성하는 단계; 및
   상기 지그재그 형상의 탄성 압착 전극탭에 상기 리튬전지에서 외측으로 인출되는 리드탭을 상기 리튬전지의 평면 중심부위에 위치되도록 연결하여 상기 리드탭에 가해진 충격을 분산시키도록 연결하는 단계;를 포함하고,
   상기 리드탭은 절곡 형성된 일면이 상기 탄성 압착 전극탭에 연결되어 가해진 충격을 분산시키는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 리튬전지 제조 방법.
   
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4. 리튬전지의 양극탭 및 음극탭을 각각 압착하여 압착 전극탭을 형성하는 압착 전극탭부;
   상기 압착 전극탭을 압착하여 지그재그 형상의 탄성력을 가지는 탄성 압착 전극탭을 형성하는 탄성 압착 전극탭부; 및
   상기 탄성 압착 전극탭에 리드탭은 연결하는 리드탭 연결부;를 포함하고,
   상기 탄성 압착 전극탭부는,
   하면이 요철구조를 가진 상측 압착부;
   상면에 상기 상측 압착부의 하면에 형성되어 있는 요철구조와 대응되는 요철구조가 형성되어 있는 하측 압착부; 및
   상기 상측 압착부의 요철구조와 하측 압착부의 요철구조에 의하여 지그 재그 형상으로 연장되는 탄성 압착 전극탭 형성홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 안전성이 향상된 리튬전지 제조 장치.
5. 삭제

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