KR101532216B1 - Secondary Battery Having Electrode Tap-Lead Joint Portion - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지케이스에 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하고 전극조립체의 전극 탭을 전극리드에 결합시켜 외부로 돌출되도록 밀봉한 구조의 이차전지로서, 초음파 용접에 의해 전극 탭과 전극리드를 결합시킨 후 레이저 용접에 의해 융착시킨 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.The present invention relates to a secondary battery having a structure in which an electrode assembly of a positive electrode / separator / negative electrode is built in a battery case and an electrode tab of the electrode assembly is coupled to an electrode lead so as to be protruded outward. And then fusion-bonded by laser welding.
Description
본 발명은 신규한 전극 탭-리드 결합부 구조를 가진 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지케이스에 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하고 전극조립체의 전극 탭을 전극리드에 결합시켜 외부로 돌출되도록 밀봉한 구조의 이차전지로서, 초음파 용접에 의해 전극 탭과 전극리드를 결합시킨 후 레이저 용접에 의해 융착시킨 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery having a novel electrode tab-and-lid coupling structure, and more particularly, to a secondary battery having a positive electrode / separator / negative electrode assembly built in a battery case and an electrode tab of an electrode assembly Wherein the electrode tab and the electrode lead are joined together by ultrasonic welding, and then fused by laser welding to the secondary battery.
충방전이 가능한 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) 등을 포함하여 고출력 대용량이 요구되는 디바이스의 동력원으로서 주목 받고 있다.The rechargeable secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in electric vehicle (HEV) and the like, which are proposed as solutions for the air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels Hybrid electric vehicles (Plug-In HEVs) and the like, and are attracting attention as a power source for devices requiring high output large capacity.
이러한 디바이스에는 고출력 대용량의 제공을 위해 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.In such a device, a middle- or large-sized battery module in which a plurality of battery cells are electrically connected is used in order to provide a high output large capacity.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the middle- or large-sized battery module is preferably manufactured in a small size and weight, a prismatic battery, a pouch-shaped battery, or the like, which can be charged with a high degree of integration and has a small weight to capacity, is mainly used as a battery cell have. In particular, a pouch-shaped battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has recently attracted a lot of attention due to its advantages such as small weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
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, and easy shape deformation Its usage is also gradually increasing.
도 1 및 2에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.1 and 2 schematically show a typical structure of a typical pouch-type secondary battery including a stacked electrode assembly.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to these figures, the pouch-type
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.The
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 수납 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(30)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20) 내부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.The
이러한 파우치형 이차전지의 전극 탭들은 일반적으로 0.5 mm 이하 박판(foil)으로 형성되어 있으며, 용접에 의해 상호 결합되면서 전극리드와 같은 전극단자에 전기적으로 연결된다.The electrode taps of such a pouch type secondary battery are generally formed of foil of not more than 0.5 mm and are electrically connected to electrode terminals such as electrode leads while being joined by welding.
한편, 전극 탭들이 전극리드와 결합되는 구조의 전극조립체로는 대표적으로 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 들 수 있으며, 이러한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체에서는 다수의 전극 탭들(양극 탭 또는 음극 탭)을 하나의 전극리드(양극리드 또는 음극리드)에 초음파 융착에 의해 결합시킨다. The electrode assembly having the structure in which the electrode tabs are coupled to the electrode leads is typically a stacked or stacked / folded electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween. In the stack / folding type electrode assembly, a plurality of electrode taps (positive tab or negative tab) are bonded to one electrode lead (positive lead or negative lead) by ultrasonic welding.
이러한 초음파 융착에 의한 결합은, 대략 20 KHz 정도의 높은 초음파에 의해 발생된 고주파 진동을 인가하여, 전극 탭들과 전극리드 사이의 경계면에서 혼(Horn)과 엔빌(Anvil)의 작동에 따라 진동에너지가 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 급속히 용접이 이루어지는 원리로 진행된다.In the bonding by ultrasonic welding, high frequency vibration generated by a high ultrasonic wave of about 20 KHz is applied, and vibration energy is generated at the interface between the electrode tabs and the electrode lead according to the operation of the horn and the anvil And the welding is performed rapidly by converting into heat energy by friction.
그러나, 이렇게 초음파 용접에 의해 만들어진 전극 탭들과 전극리드 간의 결합은, 예를 들어, 전지모듈의 조립 과정에서 다른 부위의 초음파 용접 또는 기타 조립 과정의 진동이 전지셀 내부로 전달되어 상기 전극 탭들과 전극리드 간의 용접부위에 충격을 준다. 그로 인해, 전극 탭들과 전극리드 간의 전기적 결합 부위에서 단전을 야기시키는 경향이 있다.However, the connection between the electrode tabs and the electrode leads made by the ultrasonic welding is performed by, for example, transmitting vibration of ultrasonic welding or other assembly process of other parts to the inside of the battery cell during assembly of the battery module, Impact on welds between leads. As a result, there is a tendency to cause a short circuit at the electrical coupling portion between the electrode tabs and the electrode lead.
이러한 현상은, 전지모듈이 차량 등에 탑재되어 반복적인 외부 충격과 진동에 노출될 때에도 초래된다.This phenomenon is also caused when the battery module is mounted on a vehicle or the like and exposed to repeated external shocks and vibrations.
따라서, 고출력 대용량의 전력을 제공하면서도, 용접간의 높은 신뢰성을 유지하면서 외부 충격에 의한 내부 단락 및 파단을 방지할 수 있는 이차전지에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a secondary battery which can provide a high output large capacity power while preventing the internal short circuit and breakage due to external impact while maintaining high reliability between the welds.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험들을 계속한 끝에, 직렬 연결로 구성된 셀 유닛들의 전지셀들이 직렬로 연결되어 있으며, 전극리드와 전극 탭 간에 초음파 용접 이외에 레이저 용접을 추가적으로 수행함으로써, 외부의 충격 또는 진동에 의한 외력이 발생하더라도 전극리드들 간의 용접 신뢰성을 확보할 수 있는 새로운 개념의 전극 탭-리드 결합부를 가진 이차전지를 개발하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that the battery cells of the unit cell units connected in series are connected in series and the electrode leads and the electrode tabs are additionally subjected to laser welding in addition to ultrasonic welding, A secondary battery having a new concept of an electrode tab-and-lid coupling portion capable of ensuring welding reliability between electrode leads even when an external force due to impact or vibration is generated.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는, 전지케이스에 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하고 전극조립체의 전극 탭을 전극리드에 결합시켜 외부로 돌출되도록 밀봉한 구조의 이차전지로서, 초음파 용접에 의해 전극 탭과 전극리드를 결합시킨 후 레이저 용접에 의해 융착시키는 구조로 구성된다.Therefore, the secondary battery according to the present invention is a secondary battery having a structure in which an electrode assembly of a positive electrode / separator / negative electrode is built in a battery case and an electrode tab of the electrode assembly is coupled to an electrode lead to be sealed to be protruded outward. And then the electrode tabs and the electrode leads are bonded to each other and then fused by laser welding.
본 발명에 따르면, 이차전지는 전극리드와 전극 탭 간에 초음파 용접 이외에 레이저 용접을 추가적으로 수행함으로써, 전지모듈 조립 또는 사용시에 전지셀 외부로부터 발생되는 에너지가 전지셀 내부에 전달되더라도 전극리드와 전극 탭 간에 높은 용접 신뢰성을 유지할 수 있다.According to the present invention, in addition to the ultrasonic welding between the electrode leads and the electrode tabs, the secondary battery additionally performs laser welding, so that even when energy generated from the outside of the battery cell during assembly or use of the battery module is transferred to the inside of the battery cell, High welding reliability can be maintained.
상기 레이저 용접은 바람직하게는 YAG 레이저에 의해 수행될 수 있지만, 그것만으로 한정되지 않음은 물론이다. The laser welding is preferably performed by a YAG laser, but is not limited thereto.
하나의 바람직한 예에서, 레이저 용접은 초음파 용접이 이루어진 부위와 동일한 부위에 수행되는 구조일 수 있다. 즉, 초음파 용접이 수행된 전극 탭-리드 접촉면과 중첩되는 부위에 추가적으로 레이저 용접을 수행함으로써, 접촉면의 결합력을 대폭 향상시킬 수 있다.In one preferred example, laser welding may be performed on the same site as the site where ultrasonic welding is performed. That is, by further performing laser welding on a portion overlapping the electrode tab-lead contact surface on which the ultrasonic welding is performed, the bonding force of the contact surface can be greatly improved.
이러한 중첩 용접으로 인해, 레이저 용접 후에 전극 탭과 전극리드의 접촉면은 바람직하게는 용융되어 일체화(unity)될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전극 탭과 전극리드의 접촉면을 레이저 용접의 강도를 조절하여 전체적으로 또는 국부적으로 용융되어 일체화되도록 함으로써, 전극 탭과 전극리드의 접촉면이 식별되지 않도록 구성할 수도 있다.Due to this overlap welding, the contact surfaces of the electrode tabs and the electrode leads after laser welding can be preferably melted and unified. Accordingly, the contact surface between the electrode tab and the electrode lead can be configured so that the contact surface between the electrode tab and the electrode lead is not identified by adjusting the strength of the laser welding so that the electrode tab and the electrode lead are melted as a whole or locally.
또 다른 예에서, 레이저 용접이 추가되어 실행된 후의 접촉면은 초음파 용접 후 접촉면의 경사보다 감소하는 구조일 수 있다. 구체적으로, 초음파 용접 후에 레이저 용접이 추가적으로 수행된 경우 접촉면의 경사는 초음파 용접만 수행된 경우의 접촉면의 경사보다 감소하는 형상을 가질 수도 있다.In another example, the contact surface after laser welding is added and executed may be a structure that is less than the tilt of the contact surface after ultrasonic welding. Specifically, when the laser welding is further performed after the ultrasonic welding, the inclination of the contact surface may have a shape that is smaller than the inclination of the contact surface in the case where only the ultrasonic welding is performed.
상기 레이저 용접이 행해진 부위는 외력에 대해 완충 부위로 작용할 수도 있다. The portion where the laser welding is performed may act as a buffer portion against an external force.
구체적인 예로서, 하기의 <표 1>은 레이저 추가 용접에 따른 기계적 특성을 나타내는 것으로, <표 1>을 통해 확인할 수 있듯이, 초음파 용접 후 레이저 용접이 추가적으로 적용된 경우가 초음파 용접만 수행한 경우보다 인장강도가 현저히 높음을 알 수 있다.As shown in Table 1, the table 1 below shows the mechanical properties of the laser welding. As shown in Table 1, in the case where the laser welding is further applied after the ultrasonic welding, The strength is remarkably high.
<표 1> 전지셀의 레이저 용접 추가에 따른 인장 강도 차이<Table 1> Tensile strength difference according to addition of laser welding of battery cell
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전극 탭-리드 연결 부위가 전지모듈 조립시 또는 사용시에 발생되는 에너지 등의 외력에 의해 파단되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, the secondary battery according to the present invention can prevent the electrode tab-lead connecting portion from being broken by external force such as energy generated when assembling or using the battery module.
상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조일 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 스택형 또는 스택/폴딩형 구조일 수 있다. 스택/폴딩형 구조는 양면이 동일한 전극으로 이루어진 적층 구조의 바이셀 또는 양면이 서로 다른 전극으로 이루어진 풀셀의 단위셀 다수 개를 분리필름으로 권취한 구조이다.The electrode assembly may be a wound type, stacked type, or stacked / folded type structure, but is not limited thereto. Preferably a stacked or stacked / folded structure. The stack / folding type structure is a structure in which a plurality of unit cells of a pull cell having a laminated structure composed of the same electrodes on both sides or made of different electrodes on both sides are wound in a separation film.
상기 전지케이스는 다양할 수 있으며, 예를 들어, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 알루미늄 라미네이트 시트일 수 있다.The battery case may be of various types, for example, a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and preferably an aluminum laminate sheet.
본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 구조의 중대형 전지팩과, 이러한 전지팩을 전원으로 포함하는 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a middle- or large-sized battery pack having a structure including the above-described secondary battery as a unit battery, and a device requiring high-temperature safety, long cycle characteristics and high rate characteristics including such battery pack as a power source.
상기 디바이스의 바람직한 예로는 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Preferred examples of the device include a power tool having a limited mounting space and being powered by an electric motor exposed to frequent vibration and strong shock; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart, or a system for power storage, but are not limited thereto.
상기와 같은 중대형 전지팩과 이를 포함하는 디바이스는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The above-described middle- or large-sized battery pack and the device including the middle- or large-sized battery pack are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전극리드와 전극 탭 간에 초음파 용접 이외에 레이저 용접을 추가적으로 수행함으로써, 외부의 충격 또는 진동에 의한 외력이 발생하더라도 전극리드들 간의 용접 신뢰성을 유지할 수 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention can additionally perform laser welding in addition to ultrasonic welding between the electrode leads and the electrode tabs, thereby maintaining welding reliability between the electrode leads even when an external force is generated due to external impact or vibration .
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전지팩 조립시 또는 사용시에 발생되는 에너지가 전극리드를 통해 전지셀 내부로 전달되더라도 전극리드와 전극 탭과의 결합력을 유지할 수 있다.Therefore, the secondary battery according to the present invention can maintain the bonding force between the electrode lead and the electrode tab even when energy generated during assembly or use of the battery pack is transferred into the battery cell through the electrode lead.
도 1 및 2는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조의 사시도들이다;
도 3은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 측면부의 단면도이다;
도 4는 전지셀 리드 탭-리드 결합부가 초음파 융착된 구조로 이루어진 이차전지의 수직 단면도이다;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 리드-전극 탭 결합부가 초음파 융착된 후 레이저 용접된 구조로 이루어진 이차전지의 수직 단면도이다;
도 6은 전지셀 리드-전극 탭 결합부가 초음파 융착된 후 외력에 의해 파단된 모습을 보여주는 사진이다;
도 7은 본 발명에 따른 전지셀 리드-전극 탭 결합부가 초음파 융착 및 레이저 용접 후 외력에 의해 파단된 모습을 보여주는 사진이다;
도 8은 초음파 용접 후 전지모듈 조립시에 리드-전극 탭 결합부의 인장강도를 보여주는 그래프이다;
도 9는 본 발명에 따른 초음파 용접 및 레이저 용접 후 전지모듈 조립시에 리드-전극 탭 결합부의 인장강도를 보여주는 그래프이다.Figures 1 and 2 are perspective views of a typical structure of a representative pouch-type secondary battery including a stacked electrode assembly;
3 is a cross-sectional view of a side portion of a pouch type secondary battery according to the present invention;
4 is a vertical cross-sectional view of a secondary battery having a structure in which the battery cell lead tab-and-lead coupling portion is ultrasonic welded;
FIG. 5 is a vertical sectional view of a secondary battery having a structure in which a battery cell lead-electrode tab joint according to an embodiment of the present invention is laser welded after ultrasonic welding;
6 is a photograph showing a state in which the battery cell lead-electrode tab joint portion is broken by an external force after ultrasonic welding;
FIG. 7 is a photograph showing the battery cell lead-electrode tab joint according to the present invention being broken by external force after ultrasonic welding and laser welding;
8 is a graph showing the tensile strength of the lead-electrode tab joint portion at the time of assembling the battery module after ultrasonic welding;
9 is a graph showing the tensile strength of the lead-electrode tab joint portion at the time of assembling the battery module after ultrasonic welding and laser welding according to the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 3에는 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 3 is a perspective view of a pouch-type battery.
도 3을 참조하면, 전극 활물질이 양면에 각각 도포되어 있는 양극 집전체와 음극 집전체 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(30)는 다수의 전극판들로 구성되어 있고, 이러한 전극판들로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40)은 하나의 전극리드(60)에 초음파 용착된 후 레이저 용접되어 전극 탭-리드 결합부(150)를 형성한다.3, an
도 4에는 전지셀 리드 탭-리드 결합부가 초음파 융착된 구조로 이루어진 이차전지의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 전극 탭-리드 결합부가 초음파 융착된 후 레이저 용접된 구조로 이루어진 이차전지의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.4 is a vertical cross-sectional view of a secondary battery in which a battery cell lead tab-lead coupling portion is formed by ultrasonic welding, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a battery cell electrode tab- And a laser welded structure is shown in a vertical cross-sectional view of the secondary battery.
이들 도면을 도 3과 함께 참조하면, 전극 탭들(40)과 전극리드(60)가 상호 초음파 융착으로 전극 탭-리드 결합부(150)를 형성하고, 전극 탭-리드 결합부(150)에는 전극 탭과 리드의 초음파 용접 부위에 결합면(151)이 형성되어 있다. 이러한 전극 탭-리드 결합부(150)에 레이저 용접이 추가적으로 수행되어 전극 탭과 전극리드가 적어도 부분적으로 상호 일체화(unity)됨으로써, 도 5에서 보는 바와 같이, 전극 탭과 전극리드의 경계면에 형성된 접촉면(151)이 레이저 용접에 의해 실질적으로 구별되지 않는다. 3, the
구체적으로, 일반적인 초음파 용접이 수행된 후, 전극 탭-리드 결합부(150)에 형성된 접촉면(151)은 수평면에 대하여 소정의 각도(θ1)를 갖으며 형성된다. 또한, 초음파 용접이 수행된 후 레이저 용접이 추가적으로 수행된 경우, 접촉면(151)은 수평면에 대하여 상기 소정의 각도(θ1) 보다 작은 각도(θ2)로 형성된다. 즉, 레이저 용접이 추가적으로 수행됨으로써, 전극 탭-리드 결합부(150)는 적어도 국부적으로 용융되어 적어도 국부적으로 일체화 된다.Specifically, after the general ultrasonic welding is performed, the
도 6에는 전지셀 리드-전극 탭 결합부가 초음파 융착된 후 외력에 의해 파단된 모습을 보여주는 사진이 개시되어 있고, 도 7에는 본 발명에 따른 전지셀 리드-전극 탭 결합부가 초음파 융착 및 레이저 용접 후 외력에 의해 파단된 모습을 보여주는 사진이 개시되어 있다.FIG. 6 is a photograph showing a battery cell lead-electrode tab joint portion broken by an external force after ultrasonic welding, and FIG. 7 is a sectional view of the battery cell lead-electrode tab joint portion according to the present invention after ultrasonic welding and laser welding A photograph showing a state of being broken by an external force is disclosed.
이들 사진을 참조하면, 전극 탭-리드 결합부위가 초음파 용접만 수행한 후 인위적으로 파단시켰을 경우, 전극 탭-리드 접촉면(151)이 거의 온전한 모양이 유지되며 서로 분리되지만, 전극 탭-리드 결합부위가 초음파 용접 후 레이저 용접을 수행하여 인위적으로 파단시켰을 경우, 전극 탭-리드 접촉면(151)은 식별이 불가능하도록 서로 일체화된 상태에서 찢겨진 모양으로 파단되는 것을 확인할 수 있다.
Referring to these photographs, when the electrode tap-to-lead bonding portion is artificially broken after performing ultrasonic welding only, the electrode tab-to-
도 8은 초음파 용접 후 전지모듈 조립시에 리드-전극 탭 결합부의 인장강도를 보여주는 그래프가 개시되어 있고, 도 9는 본 발명에 따른 초음파 용접 및 레이저 용접 후 전지모듈 조립시에 리드-전극 탭 결합부의 인장강도를 보여주는 그래프가 개시되어 있다FIG. 8 is a graph showing the tensile strength of the lead-electrode tab joint portion when the battery module is assembled after ultrasonic welding. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the lead- A graph showing negative tensile strength is disclosed
이들 그래프에서 보는 바와 같이, 전지셀을 포함하는 전지모듈 조립시에 발생되는 에너지가 전지셀 내부로 전달되어 전극 탭-리드 결합부의 인강강도가 30% 감소된다. 이에 반해, 본 발명에 따른 이차전지는, 전극 탭-리드 결합부위에 초음파 용접 후 추가적으로 레이저 용접을 수행함으로써, 전지모듈 조립시에 발생되는 에너지가 전지셀 내부로 전달되더라도 전극 탭-리드 결합부의 인장강도가 유지되는 것을 확인할 수 있다.
As shown in these graphs, the energy generated at the time of assembling the battery module including the battery cell is transferred into the battery cell, and the strength of the phosphorus in the electrode tab-lead coupling portion is reduced by 30%. On the other hand, the secondary battery according to the present invention further performs laser welding after ultrasonic welding to the electrode tab-lead coupling portion, so that even if the energy generated during assembly of the battery module is transferred into the battery cell, It can be confirmed that the strength is maintained.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 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 exemplary embodiments.
Claims (11)
상기 레이저 용접은 상기 초음파 용접이 이루어진 부위와 동일한 부위에 수행되고, 상기 레이저 용접 후에 전극 탭과 전극리드의 접촉면은 용융되어 일체화(unification)되어 상기 레이저 용접이 추가적으로 실행된 후의 접촉면은 상기 초음파 용접 후 접촉면의 경사보다 감소하는 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery having a structure in which a positive electrode / separator / negative electrode assembly is embedded in a battery case and an electrode tab of the electrode assembly is coupled to an electrode lead so as to be protruded to the outside, Fused by laser welding,
The laser welding is performed at the same site as the site where the ultrasonic welding is performed. After the laser welding, the contact surface between the electrode tab and the electrode lead is melted and unified so that the contact surface after the laser welding is further performed, And the inclination of the contact surface is smaller than the inclination of the contact surface.
11. The apparatus of claim 10, wherein the device comprises: a power tool powered by the battery module; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart, or a system for power storage.
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