KR101522450B1 - Electrode Lead of Improved Welding Strength and Secondary Battery Comprising the Same - Google Patents

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Abstract

용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극집전체, 음극집전체, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 양극집전체 및 음극집전체로부터 연장되어 외부로 돌출된 각각의 전극탭; 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되는 전극리드; 를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 전극리드 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 엠보처리된 전극리드를 전극탭과 용접함으로써 전극탭과의 용접강도를 향상시킬 수 있고, 용접강도의 산포 역시 감소시킬 수 있고, 이렇게 엠보처리된 전극리드를 포함하는 이차전지는 전극탭과 전극리드간의 절단으로 인한 부분발열 및 이에 따른 전지의 성능저하 문제를 해소할 수 있다.
And more particularly to an electrode assembly including a positive electrode collector, a negative electrode collector, and a separator interposed therebetween; Each of the electrode tabs extending from the cathode current collector and the anode current collector to protrude outward; An electrode lead welded and electrically connected to the electrode tab; Wherein the electrode lead portion corresponding to a position where the electrode tab is seated and welded is embossed, and a secondary battery including the electrode lead.
According to the present invention, it is possible to improve the welding strength between the electrode tab and the electrode tab by welding the embossed electrode lead to the electrode tab, and also to reduce the scattering of the welding strength, and the secondary battery including the emboss- The problem of partial heat generation due to cutting between the electrode tab and the electrode lead and deterioration of performance of the battery can be solved.

Description

용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지{Electrode Lead of Improved Welding Strength and Secondary Battery Comprising the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrode lead having improved welding strength and a secondary battery including the electrode lead.
용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극집전체, 음극집전체, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 양극집전체 및 음극집전체로부터 연장되어 외부로 돌출된 각각의 전극탭; 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되는 전극리드;를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 전극리드 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
And more particularly to an electrode assembly including a positive electrode collector, a negative electrode collector, and a separator interposed therebetween; Each of the electrode tabs extending from the cathode current collector and the anode current collector to protrude outward; And an electrode lead welded to the electrode tab and electrically connected to the electrode tab, wherein the electrode lead portion corresponding to a position where the electrode tab is seated and welded is embossed and an electrode lead To a secondary battery.
최근, 충·방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable and rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.
통상적으로 소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.Typically, one or a few battery cells are used per one device in a small mobile device, while a middle- or large-sized battery module such as an automobile is used as a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected due to the necessity of a large-
또한, 모바일 기기들이 경박화되어 감에 따라 그에 사용되는 전지셀들 역시 더욱 가볍고 얇은 구조가 요구되고 있고, 또한 중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 전지셀이 요구되고 있다.In addition, as the mobile devices become thinner, the battery cells used therefor are also required to have a lighter and thinner structure. Also, since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured with a small size and weight, And a battery cell having a small weight to capacity is required.
이러한 측면에서, 전지의 형상 면에서는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높으며, 구조 면에서는 다수의 양극 및 음극단위 셀들을 순차적으로 적층한 구조로서 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있는 스택형 또는 스택/폴딩형 구조에 대한 수요가 높다.In this respect, in view of the shape of the battery, there is a demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery, and a lithium ion battery and a lithium ion polymer battery having advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for a lithium secondary battery and a demand for a stacked type or stacked / folded type structure in which a plurality of anode and cathode unit cells are sequentially stacked in structure is advantageous in that a rectangular shape is easily obtained .
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 점차적으로 증가하고 있다.Recently, a pouch-shaped battery having a structure in which a stacked or stacked / folded electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet is attracting much attention due to low manufacturing cost, small weight, Its usage is gradually increasing.
구체적으로, 도 1에는 종래의 파우치형 리튬 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.More specifically, FIG. 1 schematically shows a general structure of a conventional pouch type lithium secondary battery as an exploded perspective view.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(300), 전극조립체(300)로부터 연장되어 있는 다수의 전극 탭들(302, 304), 전극 탭들(302, 304)에 용접되어 있는 전극 리드(400, 410), 및 전극조립체(300)를 수용하는 케이스(200)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, a pouch type secondary battery 100 is welded to an electrode assembly 300, a plurality of electrode taps 302 and 304 extending from the electrode assembly 300, and electrode taps 302 and 304 And a case 200 for accommodating the electrode assembly 300 and the electrode leads 400 and 410, respectively.
전극조립체(300)는 분리막(330)이 개재된 상태에서 양극(310)과 음극(320)이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(302, 304)은 전극조립체(300)의 각 극판(310, 320)으로부터 연장되어 있고, 전극 리드(400, 410)는 각 극판(310, 320)으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(302, 304)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 케이스(200)의 외부로 일부가 노출되어 있다. The electrode assembly 300 is a power generating element in which an anode 310 and a cathode 320 are sequentially stacked with a separator 330 interposed therebetween, and is formed of a stacked or stacked / folded structure. The electrode tabs 302 and 304 extend from the respective electrode plates 310 and 320 of the electrode assembly 300 and the electrode leads 400 and 410 extend from the electrode tabs 302 And 304, for example, by welding, and a part thereof is exposed to the outside of the case 200.
케이스(200)는 전극조립체(300)를 수용할 수 있는 수납공간을 제공하며 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극 탭들(302)과 다수의 음극 탭들(304)이 전극 리드(400, 410)에 함께 결합될 수 있도록, 케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 이격되어 있다.The case 200 provides a storage space for accommodating the electrode assembly 300 and has a pouch shape as a whole. The stacked electrode assembly 300 as shown in FIG. 1 has a structure in which a plurality of anode tabs 302 and a plurality of anode tabs 304 are coupled to the electrode leads 400 and 410, Are spaced apart from the electrode assembly (300).
도 2에는 도 1의 이차전지에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극 리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단의 부분 확대도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a partial enlarged view of the upper part of the inside of the case, in which the positive electrode tabs are connected in a densely packed manner to the positive electrode lead in the secondary battery of FIG.
도 2를 참조하면, 전극조립체(300)의 양극 집전체(310)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극 탭들(302)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 융착부(322)의 형태로 양극 리드(400)에 연결된다. 그러한 양극 리드(400)는 양극 탭 융착부(322)가 연결되어 있는 대향 단부(402)가 노출된 상태로 전지케이스(200)에 의해 밀봉된다. 다수의 양극 탭들(302)이 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성함으로 인해, 전지케이스(200)의 내부 상단은 전극조립체(300)의 상단면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 융착부(322)의 양극 탭들(302)은 V자 형상을 이룬다.2, a plurality of positive electrode tabs 302 protruding from a positive electrode current collector 310 of an electrode assembly 300 are connected to a plurality of positive electrode tabs 302 of a fused portion 322 integrally joined, for example, (Not shown). The positive electrode lead 400 is sealed by the battery case 200 in a state in which the opposite end portion 402 to which the positive electrode tab fused portion 322 is connected is exposed. The inner upper end of the battery case 200 is spaced apart from the upper end surface of the electrode assembly 300 by a certain distance and the fused portion 322 is formed by the plurality of the anode tabs 302 integrally joined to form the fused portion 322, 322 have a V-shape.
따라서, 전지가 그것의 상단, 즉 양극리드(400)쪽으로 낙하되거나 전지의 상단에 물리적인 외력이 가해지는 경우에, 전극조립체(300)가 케이스(200)의 내면 상단으로 이동되거나 또는 상단이 짓눌려져서, 전극탭들(302, 304)과 그와 연결된 전극리드(400, 410)의 용접부위 접합력이 약화되어 그 일부 또는 전체가 절단되는 문제가 발생하게 되고, 이 상태에서 짧은 시간 내에 많은 전류가 흐르게 될 경우, IR 발열에 의해 전지가 가열되면서 발화/폭발의 위험성이 있다.The electrode assembly 300 is moved to the upper end of the inner surface of the case 200 or the upper end of the electrode assembly 300 is crushed or tilted when the battery is dropped to the upper end thereof, that is, toward the cathode lead 400 or a physical external force is applied to the upper end of the battery. The bonding strength between the electrode tabs 302 and 304 and the electrode leads 400 and 410 connected to the electrode tabs 304 and 410 is weakened so that a part or the whole of the electrode tabs 304 and 410 is severed. The battery is heated by IR heat, and there is a risk of ignition / explosion.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 방법으로서, 특허문헌에는 전극리드와 전극 탭의 용접성이 우수한 전극조립체에 대하여 기재하고 있는바, 구체적으로는 전극조립체의 최외곽에 위치하는 바이셀은 그것의 중간층 극판의 두께가 다른 바이셀들 상의 대응 극판보다 상대적으로 두꺼운 것을 특징으로 하는 전극조립체에 대하여 기재하고 있다.As a conventional method for solving such a problem, Patent Document 1 discloses an electrode assembly excellent in weldability between an electrode lead and an electrode tab. Specifically, the bipolar cell located at the outermost periphery of the electrode assembly has an interlayer plate Is relatively thicker than the corresponding electrode plate on other bi-cells.
그러나, 이 방법에 의하면, 최외곽에 위치하는 바이셀의 중간층 극판의 두께가 다른 바이셀들 상의 대응 극판보다 상대적으로 두꺼우므로, 다수의 전극 탭들과 전극리드의 연결 시, 전극 탭에 강한 힘이 가해지거나 높은 초음파 진동을 인가하는 용접 팁이 직접 접촉하게 되더라도, 상대적으로 두꺼운 상기 중간층 극판으로부터 돌출된 전극 탭의 손상이 최소화되고, 과융착에 따른 끊어짐 현상이 방지되므로 공정상 발생하는 전극탭의 파손문제는 해결할 수 있지만, 근본적으로 전극 탭과 전극리드의 끊어짐과 같은 문제를 개선할 수 있는 방안은 제시하지 못하고 있다.However, according to this method, since the thickness of the interlayer plate of the bi-cell located at the outermost portion is relatively thicker than the thickness of the corresponding electrode plate on the other bi-cells, strong force is exerted on the electrode tab when the plurality of electrode tabs are connected to the electrode lead It is possible to minimize the damage of the electrode tab protruding from the relatively thick interlayer plate and to prevent breakage due to overfilling even if the welding tip which applies high ultrasonic vibration is directly contacted, Although the problem can be solved, fundamentally, there is no suggestion to improve problems such as breakage of electrode tab and electrode lead.
예컨대, 일상적으로 발생되는 전지의 낙하나 물리적인 외력에 의하여 전극 탭과 전극리드의 용접부위 일부 또는 전체가 절단됨으로 해서 발생하는 고용량 이차전지의 부분발열 및 이에 따른 전지의 성능저하 문제를 해소할 수 있는 방안을 제시하지는 못하고 있다.For example, it is possible to solve the problem of partial heat generation of a secondary battery with a high capacity, which is caused by cutting a part or the entirety of the welded portion between the electrode tab and the electrode lead by a physical external force, I have not been able to propose a solution.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.
한국 공개특허출원 제2008-0107047호Korean Patent Application No. 2008-0107047
따라서, 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전극탭-전극리드의 용접강도를 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 전극리드를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrode lead having a structure capable of improving the welding strength of an electrode tab-electrode lead.
본 발명은 전극리드와 전극탭의 용접강도를 향상킴으로써 고용량 이차전지의 부분발열 및 이에 따른 전지의 성능저하 문제를 해소하여 안전성이 확보된 이차전지를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a secondary battery in which safety is ensured by solving the problem of partial heat generation of a secondary battery with a high capacity by improving the welding strength of an electrode lead and an electrode tab.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이차전지의 전극리드에 있어서, 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 전극리드를 제공한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an electrode lead for an electrode lead of a secondary battery, wherein the electrode lead portion corresponding to a position where the electrode tab is seated and welded is embossed.
또한, 본 발명은 양극집전체, 음극집전체, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 양극집전체 및 음극집전체로부터 연장되어 외부로 돌출된 각각의 전극탭; 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되는 전극리드;를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
The present invention also provides an electrode assembly including a positive electrode collector, a negative electrode collector, and a separator interposed therebetween; Each of the electrode tabs extending from the cathode current collector and the anode current collector to protrude outward; And an electrode lead welded to the electrode tab and electrically connected to the electrode tab, wherein the electrode lead portion corresponding to a position where the electrode tab is seated and welded is embossed .
본 발명에 의하면, 엠보처리된 전극리드를 전극탭과 용접함으로써 전극탭과의 용접강도를 향상시킬 수 있고, 용접강도의 산포 역시 감소시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the welding strength between the electrode tab and the electrode tab by welding the electrode lead with the embossed electrode lead, and also reduce the scattering of the welding strength.
이렇게 엠보처리된 전극리드를 포함하는 이차전지는 전극탭과 전극리드간의 절단으로 인한 부분발열 및 이에 따른 전지의 성능저하 문제를 해소할 수 있다.
The secondary battery including the embossed electrode lead can solve the problem of partial heat generation due to cutting between the electrode tab and the electrode lead and deterioration of performance of the battery.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극 리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 분해 수직단면도이다.
도 4는 엠보부가 상측에 위치하는 전극리드의 수직단면도이다.
도 5는 엠보부가 상·하측에 위치하는 전극리드의 수직단면도이다.
도 6은 전극탭과 전극리드의 용접부위 전체가 엠보처리된 전극리드의 사시도이다.
도 7은 전극탭과 전극리드의 용접부위 일부가 엠보처리된 전극리드의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따라 엠보처리된 양극리드와 양극탭 간의 용접강도를 나타내는 공정능력 그래프이다.
도 9는 종래의 양극리드와 양극탭 간의 용접강도를 나타내는 공정능력 그래프이다.
1 is an exploded perspective view of a conventional structure of a conventional pouch type secondary battery.
FIG. 2 is an enlarged view of the upper part of the inside of the case, in which the positive electrode taps are connected in a densely packed manner to the positive electrode lead in the secondary battery of FIG. 1;
3 is an exploded vertical cross-sectional view of an electrode assembly according to one embodiment of the present invention.
4 is a vertical cross-sectional view of the electrode lead positioned on the upper side of the embossed portion.
5 is a vertical cross-sectional view of the electrode leads positioned above and below the embossed portion.
6 is a perspective view of an electrode lead in which the entire welding portion between the electrode tab and the electrode lead is embossed.
7 is a perspective view of an electrode lead in which a part of the electrode tab and the electrode lead are welded embossed.
8 is a graph of the process capability indicating the welding strength between the positive electrode lead and the positive electrode tab embossed according to the present invention.
9 is a graph of the process capability indicating the welding strength between the conventional positive electrode lead and the positive electrode tab.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a schematic vertical cross-sectional view of an electrode assembly according to one embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전극조립체(300)에는 양극(310) 및 음극(320) 사이에 분리막(330)이 개재되어 있고, 최외각 전극이 음극(320)으로 구성되어 있다. 전극조립체(300)에서, 분리막(330)은 안전성 측면에서 음극(320)보다 크고, 음극(320)은 전지 설계 밸런스 측면에서 양극(310)보다 크게 구성되어 있고, 상기 양극(310)으로부터 돌출된 다수의 양극 탭들(302)은 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성하며, 상기 융착부(322) 상단으로 엠보처리된 양극 리드(400)가 용접에 의해 전기적으로 연결된다. 3, a separation membrane 330 is interposed between the anode 310 and the cathode 320 and the cathode 320 is formed on the outermost electrode. In the electrode assembly 300, the separator 330 is larger than the cathode 320 in terms of safety, and the cathode 320 is configured to be larger than the anode 310 in terms of battery design balance, The positive electrode tabs 302 are integrally joined to form a fused portion 322. The positive electrode lead 400 embossed to the upper end of the fused portion 322 is electrically connected by welding.
예컨대, 상기 용접방법으로서 초음파용접을 일례로 들어 설명하면, 초음파 진동이 가해지면 마찰열에 의해 소성변형되면서 양극 탭들(302)이 일체로 결합되어 형성된 융착부(322)로 엠보처리된 양극리드(400)의 볼록부(401a)가 파고들면서 밀착되고, 동시에 상기 양극리드(400)의 볼록부(401a)와 볼록부(401a)의 사이(401b)로 상기 융착부(322)가 침투하면서 밀착되어 단시간에 접합됨으로써 양극탭(302)과 양극리드(400) 간의 접촉면적이 넓어지게 되고, 또한 초음파 용접시 Horn/Anvil 진동에 의한 피용접물의 흔들림을 양극리드(400) 상의 엠보부(401)가 잡아주므로 피용접물이 좌우로 흔들리지 않고 고정된 상태로 더 많은 양의 초음파 에너지가 피용접물에 전달된다. 따라서, 평면구조를 갖는 종래의 양극리드(400)에 비해 낮은 초음파 진동을 인가하여도 양극탭(302)-양극리드(400)간에 우수한 용접강도를 부여할 수 있으므로 용접과정에서 야기되는 전극탭 파손의 문제도 해소할 수 있다.For example, supersonic wave welding as the welding method will be described. As an example, when the ultrasonic vibration is applied, the cathode lead 400 (400) embossed with the fused portion 322 formed by integrally joining the cathode tabs 302 while being plastic- The fused portion 322 is closely contacted with the convex portion 401a of the cathode lead 400 and the convex portion 401a between the convex portion 401a and the convex portion 401a while being closely contacted with each other, The area of contact between the positive electrode tab 302 and the positive electrode lead 400 is widened and the shaking of the workpiece due to the Horn / Anvil vibration at the time of ultrasonic welding is held by the embossing portion 401 on the positive electrode lead 400 Therefore, more amount of ultrasonic energy is transmitted to the workpiece in a fixed state without shaking the workpiece from side to side. Therefore, even when a low ultrasonic vibration is applied as compared with the conventional cathode lead 400 having a planar structure, an excellent welding strength can be given between the cathode tab 302 and the anode lead 400, Can be solved.
이상, 도 3을 이용하여 엠보처리된 양극리드의 경우를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명에 따르면 엠보처리된 전극리드는 양극리드 또는 음극리드 일 수 있고, 바람직하게는 양극리드인 것을 특징으로 한다. 엠보처리된 음극 리드의 경우도 음극 탭과의 전기적 연결에 있어서 상기한 양극리드와 동일하게 적용가능하다.Although the case of the positive electrode lead embossed by using FIG. 3 has been described above as an example, the electrode lead according to the present invention may be a positive electrode lead or a negative electrode lead, and is preferably a positive electrode lead . In the case of the embossed negative electrode lead, it is also applicable to the positive electrode lead in the electrical connection with the negative electrode tab.
상기 양극리드는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 알루미늄, 스테인레스스틸, 동, 니켈, 티탄, 탄탈, 니오브 및 이들의 합금 재질 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 양극리드 및 이와 용접되는 양극탭은 같은 재질인 것을 사용하면 용접과정에서 소요되는 초음파 진동을 더 낮출 수 있으므로 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 양극리드 및 이와 용접되는 양극탭의 재질은 알루미늄인 것을 사용한다.The positive electrode lead is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, the positive electrode lead is selected from aluminum, stainless steel, copper, nickel, titanium, tantalum, niobium and alloys thereof Can be used. It is preferable that the positive electrode lead and the positive electrode tab to be welded are made of the same material so that the ultrasonic vibration required in the welding process can be further lowered. More preferably, the positive electrode lead and the positive electrode tab to be welded thereto are made of aluminum use.
특히, 엠보처리된 양극리드와 양극탭의 재질로서 알루미늄을 사용하여 초음파 용접한 경우, 용접강도는 51.2 ~ 62.2kg·f이고, 이는 엠보처리하지 않은 경우에 비하여 용접강도가 9.19% 향상된 것이며, 상기 용접강도의 Cpk(공정능력지수)도 3.83으로 기존에 비해 우수한 수치를 나타낸다. In particular, when ultrasonic welding is performed using aluminum as the material of the positive electrode lead and the positive electrode tab embossed, the welding strength is 51.2 to 62.2 kg · f, which is 9.19% higher than that in the case of not embossing, The Cpk (Process Capability Index) of the weld strength is also 3.83, which is better than the conventional one.
여기서, Cpk란 생산되는 제품의 품질변동이 어느 정도인가를 나타내는 지표인 공정능력지수(Process Capability Index, Cp)의 일종으로, 공정의 산포만을 반영하는 Cp만으로는 공정능력의 정확도를 제대로 반영하지 못하는 단점이 있으므로 공정능력이 산포의 중심에서 벗어난 정도를 반영하여 Cp에서 이러한 치우침만큼 보정해 주는 지수가 필요한데, 이것을 Cpk라고 한다.Here, Cpk is a type of Process Capability Index (Cp), which is an index indicating the degree of quality fluctuation of a product to be produced. It is a disadvantage that only Cp reflecting only the dispersion of the process can not accurately reflect the accuracy of the process capability There is a need for an index that corrects for this bias in Cp, reflecting the degree of deviation of the process capability from the center of dispersion, which is called Cpk.
그리고, 상기 음극리드는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한 되는 것은 아니며, 예를 들어 구리, 니켈, 스테인레스스틸 및 이들의 합금 재질 중에서 선택되는 것을 사용할 수 있고, 상기 음극리드 및 이와 용접되는 음극탭은 동종의 금속을 사용하는 것이 바람직하나, 이종의 금속을 사용하는 것도 가능하다.The negative electrode lead is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, copper, nickel, stainless steel, and alloys thereof may be used. The negative electrode lead and the negative electrode tab to be welded are preferably made of the same kind of metal, but it is also possible to use different kinds of metal.
본 발명에서는 엠보처리된 상기 음극리드로서 Ni-Cu, 이와 용접되는 음극탭으로서 Cu인 것을 사용하였으며, 이 경우 상기 음극리드와 음극탭 간의 용접강도는 57 ~ 87.7kg·f이며, 이들 간의 용접강도 Cpk는 1.36으로 나타났다. 음극리드의 경우에는 엠보처리를 하지 않는 기존의 음극리드도 우수한 용접강도를 나타내고 있었으므로 엠보처리로 인한 용접강도 면에서의 효과는 눈에 띄지는 않았으나, 불안정한 용접조건에 따라 발생하는 용접강도 저하는 방지할 수 있을 것으로 판단된다. 즉, 공정상 발생할 수 있는 불안정한 상황에도 안정적으로 균일한 공정품질을 확보할 수 있다.In the present invention, Ni-Cu is used as the negative electrode lead and Cu is used as the negative electrode tab. In this case, the welding strength between the negative electrode lead and the negative electrode tab is 57 to 87.7 kg · f, Cpk was 1.36. In the case of the negative electrode lead, the conventional negative electrode lead without embossing showed excellent welding strength. Therefore, the effect on the welding strength due to the embossing was not noticeable, but the welding strength deterioration caused by the unstable welding condition It can be prevented. That is, stable and uniform process quality can be secured even in unstable situations that may occur in the process.
한편, 상기 전극리드는 적층되어 있는 상기 전극탭의 일측에서 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 상기 전극리드의 일측부분이 엠보처리된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 전극리드는 적층되어 있는 상기 전극탭의 사이에 개재되어 상기 전극탭의 상측 및 하측에서 전기적으로 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 상기 전극리드의 상·하측에 엠보처리 된 것을 특징으로 한다.The electrode leads may be electrically connected at one side of the laminated electrode tabs, and one side of the electrode leads electrically connected to the electrode tabs may be embossed. The electrode leads may be disposed between the electrode tabs and electrically connected to the upper and lower sides of the electrode tabs. In this case, the electrode leads may be electrically connected to the electrode tabs on the upper and lower sides of the electrode leads, .
좀 더 구체적으로 도 3을 참조하여 설명하면, 양극리드(400)는 그 하측에 엠보부(401)을 갖고 있으며, 상기 엠보부(401)는 양극탭(302)의 융착부(322)의 상측과 용접되어 전기적으로 연결된다. 또한, 본 발명의 다른 실시예로서 엠보부(401) 위치에 따른 전극리드의 단면도를 도 4 및 5에 모식적으로 도시하였으며, 도 4의 양극리드(400)는 그 상측에 엠보부(401)를 갖고 있으며, 이 경우에는 융착부(322)의 하측으로 양극리드(400)가 용접되고, 도 5의 양극리드(400)는 그 상·하측에 엠보부(401)를 가지고 있으며, 양극리드(400)는 적층되어 있는 양극탭(302)의 사이에 개재되어 양극탭의 상측 및 하측에서 용접된다. 이는 도면으로 도시하지 않았을 뿐, 음극리드(410)에도 동일하게 적용된다.3, the positive electrode lead 400 has an embossed portion 401 on its lower side and the embossed portion 401 is disposed on the upper side of the fused portion 322 of the positive electrode tab 302 And are electrically connected to each other. 4 and 5 schematically show cross-sectional views of electrode leads according to positions of the embossing unit 401 according to another embodiment of the present invention. The positive electrode lead 400 of FIG. 4 has an embossing unit 401 on its upper side, In this case, the cathode lead 400 is welded to the lower side of the fused portion 322, and the cathode lead 400 of FIG. 5 has the embossed portion 401 on the upper and lower sides thereof, 400 are interposed between the stacked positive electrode tabs 302 and welded on the upper and lower sides of the positive electrode tabs. This is not shown in the drawings, but is equally applied to the negative electrode lead 410.
또한, 상기 엠보처리부분이 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분의 일부 또는 전체일 수 있으며, 도 6 및 7은 엠보부(401) 형태에 따른 평면도를 모식적으로 도시한 것으로, 도 6에는 양극탭(302)과 양극리드(400)의 용접부위 전체가 엠보처리된 것을 도시하였고, 도 7에는 용접부위 중 일부만이 엠보처리 된 것을 도시하였다. 이 또한 도면으로 도시하지 않았을 뿐 음극리드(410)에도 동일하게 적용된다.6 and 7 schematically illustrate a plan view of the embossing unit 401 in the shape of the embossing unit 401. FIG. 6 and FIG. 7 illustrate schematically a plan view of the embossing unit 401 6 shows that the entire welded portion of the positive electrode tab 302 and the positive electrode lead 400 is embossed, and FIG. 7 shows that only a part of the welded portion is embossed. This is also applied to the cathode lead 410, which is not shown in the drawings.
본 발명에서 사용되는 전극탭과 전극리드의 용접방법은 초음파용접, 레이저용접, 냉간압접 중 선택된방법을 사용할 수 있으며 전극탭과 전극리드를 전기적으로 연결하며 용접시킬 수 있는 방법이라면 제한을 받지 않으나, 가장 바람직한 방법은 초음파용접일 수 있고, 이때 인가되는 초음파 진동수는 20~40 kHz인 것을 특징으로 한다.
The method of welding the electrode tab and the electrode lead used in the present invention can be selected from ultrasonic welding, laser welding, and cold pressure welding. The method is not limited as long as the electrode tab and the electrode lead can be electrically connected and welded. The most preferred method may be ultrasonic welding, and the ultrasonic frequency applied at this time is 20 to 40 kHz.
이하, 구체적인 실시예로서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
실시예Example 1 One
알루미늄으로 이루어진 양극(310)으로부터 돌출된 다수의 양극 탭들(302)은 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성하고, 상기 융착부(322)와 용접될 위치의 알루미늄 양극리드(400) 부분 전체를 엠보처리한 후, 상기 융착부(322)와 상기 엠보처리된 알루미늄 양극리드(400)를 40㎑의 초음파 진동에 의해 융착시켜 전극조립체를 제조하였다.
A plurality of anode tabs 302 protruded from an anode 310 made of aluminum are integrally joined to form a welded portion 322 and the entire portion of the aluminum anode lead 400 to be welded to the welded portion 322 The fused portion 322 and the embossed aluminum cathode lead 400 were fused by ultrasonic vibration of 40 kHz to produce an electrode assembly.
실시예Example 2 2
Cu로 이루어진 음극(320)으로부터 돌출된 다수의 음극 탭들(304)은 일체로 결합되어 융착부를 형성하고, 상기 융착부와 용접될 위치의 Ni-Cu로 이루어진 음극리드(410) 부분 전체를 엠보처리한 후, 상기 융착부와 상기 엠보처리된 음극리드(410)를 40㎑의 초음파 진동에 의해 융착시켜 전극조립체를 제조하였다.
A plurality of negative electrode tabs 304 protruding from a negative electrode 320 made of Cu are integrally joined to form a fused portion and the whole portion of the negative electrode lead 410 made of Ni-Cu at a position to be welded with the fused portion is embossed Then, the fused portion and the embossed negative electrode lead 410 were fused by ultrasonic vibration of 40 kHz to manufacture an electrode assembly.
비교예1Comparative Example 1
양극리드(400)를 엠보처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.
An electrode assembly was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the positive electrode lead 400 was not embossed.
비교예 2Comparative Example 2
음극리드(410)를 엠보처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예2과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.
An electrode assembly was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the negative electrode lead 410 was not embossed.
실시예1 및 2와 같은 방법으로 29개의 전극조립체를 제조하고, 비교예 1 및 2와 같은 방법으로 30개의 전극조립체를 제조한 후, 인장강도 측정기를 사용하여 전극리드와 전극탭을 그립퍼(gripper)로 잡은 후 최대 전단응력을 측정하여 용접강도를 측정한 후, 그 평균, 최대값, 최소값, 표준편차 및 Cpk를 계산하여 하기의 표 1에 나타내고, 도 8 및 9에 실시예 1 및 2의 공정능력을 나타내는 그래프를 도시하였다.Twenty-nine electrode assemblies were produced in the same manner as in Examples 1 and 2, and thirty electrode assemblies were produced in the same manner as in Comparative Examples 1 and 2. Then, electrode leads and electrode tabs were gripper The average, maximum value, minimum value, standard deviation and Cpk were calculated and the results are shown in the following Table 1, and in FIGS. 8 and 9, the results of Examples 1 and 2 A graph showing the process capability is shown.
실시예1Example 1 비교예1Comparative Example 1 실시예2Example 2 비교예2Comparative Example 2
용접강도
(kg·f)
Welding strength
(kg · f)
평 균Average 56.9256.92 52.1352.13 72.0272.02 74.5274.52
최대값Maximum value 62.262.2 56.656.6 87.787.7 8585
최소값Minimum value 51.251.2 45.145.1 5757 58.158.1
표준편차Standard Deviation 2.342.34 3.423.42 7.97.9 8.48.4
CpkCpk 3.833.83 2.162.16 1.351.35 1.361.36
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 의한 방법으로 엠보처리된 양극리드와 동종금속으로 구성된 양극탭을 용접시킨 실시예1의 경우 엠보처리하지 않은 양극리드를 사용한 비교예1에 비하여 용접강도의 평균이 9.19% 향상되었고, 산포의 척도가 되는 표준편차도 현저히 줄어들었으며 Cpk 또한 향상되었음을 알 수 있으며, 이는 실시예1 및 비교예1의 공정능력을 각각 나타내는 그래프 8 및 9를 참조하면 더욱 명확히 알 수 있다.Referring to Table 1, in the case of Example 1 in which the positive electrode lead made of embossed and the same kind of metal were welded by the method according to the present invention, the average of the welding strength And the Cpk were also improved. This can be understood more clearly with reference to the graphs 8 and 9, which show the process capabilities of Example 1 and Comparative Example 1, respectively, have.
또한, 엠보처리된 음극리드를 사용하는 실시예2의 경우 비교예2에 비해 현저하게 우수한 효과를 나타내지는 않았지만, 이는 엠보처리하지 않은 기존의 방법에서도 우수한 용접강도를 가지고 있었기 때문으로 판단된다.In addition, Example 2 using the embossed negative electrode lead did not exhibit remarkably excellent effect as compared with Comparative Example 2, but it was judged to have the excellent welding strength even in the conventional method without embossing.
이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments but is to be construed as being limited only by the appended claims. Should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 이차전지 200 : 전지케이스
300 : 전극조립체 302 : 양극탭
304 : 음극탭 322 : 융착부
310 : 양극판 320 : 음극판
330 : 분리막 400 : 양극리드
401a : 양극리드 볼록부 401 : 양극리드 엠보부
410 : 음극리드
100: Secondary battery 200: Battery case
300: electrode assembly 302: positive electrode tab
304: negative electrode tab 322: fused portion
310: Positive electrode plate 320: Negative electrode plate
330: separator 400: positive lead
401a: Positive electrode lead convex portion 401: Positive electrode lead emboss portion
410: cathode lead

Claims (17)

  1. 이차전지의 전극리드에 있어서,
    전극으로부터 돌출된 다수의 전극탭들은 일체로 결합되어 융착부를 형성하고,
    상기 전극탭의 융착부가 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 전극리드.
    In the electrode lead of the secondary battery,
    A plurality of electrode tabs protruding from the electrode are integrally joined to form a fused portion,
    Wherein an electrode lead portion corresponding to a position where the welded portion of the electrode tab is seated and welded is embossed.
  2. 양극집전체, 음극집전체, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 양극집전체 및 음극집전체로부터 연장되어 외부로 돌출된 각각의 전극탭; 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되는 전극리드;를 포함하는 이차전지에 있어서,
    다수의 상기 전극탭들은 일체로 결합되어 융착부를 형성하고,
    상기 전극탭의 융착부가 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 이차전지.
    An electrode assembly including a positive electrode collector, a negative electrode collector, and a separator interposed therebetween; Each of the electrode tabs extending from the cathode current collector and the anode current collector to protrude outward; And an electrode lead welded and electrically connected to the electrode tab,
    Wherein the plurality of electrode tabs are integrally joined to form a fused portion,
    And the electrode lead portion corresponding to a position where the fused portion of the electrode tab is seated and welded is embossed.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 엠보처리된 전극리드는 양극리드 또는 음극리드인 것을 특징으로 하는 이차전지.
    3. The method of claim 2,
    Wherein the embossed electrode lead is a positive electrode lead or a negative electrode lead.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 양극리드는 알루미늄, 스테인레스스틸, 동, 니켈, 티탄, 탄탈, 니오브, 및 이들의 합금 재질 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 이차전지.
    The method of claim 3,
    Wherein the positive electrode lead is selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, copper, nickel, titanium, tantalum, niobium, and alloys thereof.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 양극리드 및 이와 용접되는 양극탭은 같은 재질인 것을 특징으로 하는 이차전지.
    5. The method of claim 4,
    Wherein the positive electrode lead and the positive electrode tab welded to the positive electrode lead are made of the same material.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 양극리드 및 이와 용접되는 양극탭의 재질은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 이차전지.
    6. The method of claim 5,
    Wherein the material of the positive electrode lead and the positive electrode tab to be welded thereto is aluminum.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 양극리드와 양극탭 간의 용접강도는 51.2 ~ 62.2 kg·f인 것을 특징으로 하는 이차전지.
    The method according to claim 6,
    And the welding strength between the positive electrode lead and the positive electrode tab is 51.2 to 62.2 kg · f.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 양극리드와 양극탭 간의 용접강도의 공정능력지수(Cpk)는 3.83인 것을 특징으로 하는 이차전지.
    The method according to claim 6,
    And the process capability index (Cpk) of the welding strength between the positive electrode lead and the positive electrode tab is 3.83.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 음극리드는 구리, 니켈, 스테인레스스틸, 및 이들의 합금 재질 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
    The method of claim 3,
    Wherein the negative electrode lead is selected from copper, nickel, stainless steel, and alloys thereof.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극리드는 적층되어 있는 상기 전극탭의 일측에서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
    3. The method of claim 2,
    Wherein the electrode leads are electrically connected at one side of the stacked electrode tabs.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 상기 전극리드의 일측부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 이차전지.
    11. The method of claim 10,
    And one side of the electrode lead electrically connected to the electrode tab is embossed.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극리드는 적층되어 있는 상기 전극탭의 사이에 개재되어 상기 전극탭의 상측 및 하측에서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
    3. The method of claim 2,
    Wherein the electrode leads are interposed between the electrode tabs stacked and electrically connected at the upper side and the lower side of the electrode tabs.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 상기 전극리드의 상·하측이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 이차전지.
    13. The method of claim 12,
    Wherein upper and lower sides of the electrode lead electrically connected to the electrode tab are embossed.
  14. 제 2 항에 있어서
    상기 엠보처리부분이 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분의 일부 또는 전체인 것을 특징으로 하는 이차전지.
    The method according to claim 2, wherein
    Wherein the embossed portion is a part or the whole of the electrode lead portion corresponding to a position where the electrode tab is seated and welded.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 용접은 초음파용접, 레이저용접, 냉간압접 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
    3. The method of claim 2,
    Wherein the welding is selected from ultrasonic welding, laser welding, and cold pressure welding.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 용접은 초음파 용접인 것을 특징으로 하는 이차전지.
    3. The method of claim 2,
    Wherein the welding is ultrasonic welding.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 초음파 용접시 인가되는 초음파 진동수는 20 ~ 40 kHz인 것을 특징으로 하는 이차전지.

    17. The method of claim 16,
    Wherein the ultrasonic frequency applied during the ultrasonic welding is 20 to 40 kHz.

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