KR101623110B1 - 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지 내부에서 가스 발생시 발생된 가스가 외부로 배출될 수 있도록 함은 물론 외부와의 전기적 연결이 차단될 수 있도록 하는, 안전성이 향상된 신규한 형태의 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지와 배터리 팩을 개시한다. 본 발명에 따른 전극 리드는, 이차 전지의 외장재 내부에 구비된 전극 조립체를 외장재 외부와 전기적으로 연결시키는 전극 리드로서, 상기 외장재의 실링부 사이에 개재되고, 상기 전극 조립체의 전극 탭이 부착되며, 상기 외장재의 내부와 외부 사이에서 가스가 이동할 수 있도록 가스 유로가 형성된 내부 리드; 및 상기 가스 유로에 삽입 가능하게 구성되어, 상기 가스 유로에 삽입시 상기 내부 리드와 전기적으로 연결되고 상기 가스 유로의 일단을 밀폐시키며, 상기 가스 유로로 유입된 가스의 압력이 소정 압력 이상인 경우 상기 가스 유로로부터 분리되어 상기 내부 리드와 전기적 연결이 차단되는 외부 리드를 포함한다.

Description

전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지{Electrode lead and secondary battery including the same}
본 발명은 이차 전지 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지의 내압 증가시 안전성이 향상될 수 있도록 구조가 개선된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지와 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
한편, 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
이차 전지는 일반적으로 전극 조립체가 외장재에 수납된 상태에서 액체 상태의 전해질, 즉 전해액이 주입되고, 외장재가 실링되는 과정을 통해 제조된다.
도 1은 종래의 파우치형 이차 전지의 구성을 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 파우치형 이차 전지의 결합도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체(20)와 상기 전극 조립체(20)를 수용하는 파우치 외장재(30)로 이루어지는 것이 일반적이다.
여기서, 전극 조립체(20)는, 양극판과 음극판, 그리고 그 사이에 개재된 세퍼레이터를 기본 구조로 가지며, 파우치 외장재(30)에 형성된 내부 공간에 수용된다. 이때, 파우치 외장재(30)는 상부 파우치(31)와 하부 파우치(32)로 형성될 수 있으며, 이러한 상부 파우치(31)와 하부 파우치(32)의 외주면에는 실링부가 구비되어 이러한 실링부가 서로 접착됨으로써 전극 조립체(20)가 수용된 내부 공간은 밀폐될 수 있다.
한편, 양극판과 음극판으로부터는, 각각 하나 이상의 양극 탭(21)과 음극 탭(22)이 연장될 수 있다. 그리고, 이러한 양극 탭(21)과 음극 탭(22)은 각각 전극 리드(10), 즉 양극 리드(11) 및 음극 리드(12)와 결합되며, 양극 리드(11)와 음극 리드(12)의 일부는 파우치 외장재(30)의 외부로 노출됨으로써 이차 전지의 외부 구성, 이를테면 다른 이차 전지나 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있도록 전극 단자를 제공한다.
이러한 이차 전지에 대하여 부각되고 있는 가장 중요한 문제 중 하나가 안전성 확보이다. 노트북이나 휴대폰과 같이 이차 전지가 적용되는 휴대용 장치는 더욱 많이 이용되고 있으며, 휴대용 장치의 성능 및 사용 시간에 대한 요구가 높아짐에 따라 이에 사용되는 이차 전지의 출력 및 용량은 계속적으로 증대되고 있다. 이러한 상황에서 이차 전지의 안전성이 확보되지 않는다면, 전지의 손상은 물론, 감전이나 화재, 폭발과 같은 사고로 이어질 수 있어, 인명 및 재산 피해를 초래할 수 있다. 따라서, 이와 같은 이차 전지의 안전성을 확보하기 위해 다양한 보호 장치들이 적용 또는 시도되고 있다.
하지만 그럼에도 불구하고, 아직까지 이러한 이차 전지에 대한 안전성이 확실하게 확보되었다고 하기는 어려운 상황이다. 특히, 이차 전지의 사용 중, 이차 전지 내부에서 가스가 발생할 수 있는데, 이 경우 이차 전지의 내부 압력이 증가하여 스웰링(swelling) 현상이 일어날 수 있다.
이러한 가스 발생은, 과충전이나 과방전, 단락 등과 같이 다양한 원인에 의해 발생할 수 있는데, 이로 인해 이차 전지가 손상되는 것은 물론, 폭발이나 발화 등으로까지 이어질 수 있어 문제가 된다. 특히, 이차 전지가 폭발이나 발화하는 경우, 이차 전지가 적용된 장치의 파손은 물론, 이를 사용하는 사용자를 해치는 심각한 결과를 초래할 수 있다. 뿐만 아니라, 이차 전지 외장재(30)의 파손으로 이차 전지 내부의 전해액이 유출되어 단락이나 감전과 같은 피해를 발생시킬 수도 있다. 더욱이, 배터리로 구동되는 하이브리드 차량이나 전기 자동차, 또는 전력 저장 장치 등의 경우, 출력과 용량이 매우 크기 때문에 이러한 내부 가스 발생으로 인한 피해는 더욱 심각해질 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이차 전지 내부에서 가스 발생시 발생된 가스가 외부로 배출될 수 있도록 함은 물론 외부와의 전기적 연결이 차단될 수 있도록 하는, 안전성이 향상된 신규한 형태의 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지와 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 리드는, 이차 전지의 외장재 내부에 구비된 전극 조립체를 외장재 외부와 전기적으로 연결시키는 전극 리드로서, 상기 외장재의 실링부 사이에 개재되고, 상기 전극 조립체의 전극 탭이 부착되며, 상기 외장재의 내부와 외부 사이에서 가스가 이동할 수 있도록 가스 유로가 형성된 내부 리드; 및 상기 가스 유로에 삽입 가능하게 구성되어, 상기 가스 유로에 삽입시 상기 내부 리드와 전기적으로 연결되고 상기 가스 유로의 일단을 밀폐시키며, 상기 가스 유로로 유입된 가스의 압력이 소정 압력 이상인 경우 상기 가스 유로로부터 분리되어 상기 내부 리드와 전기적 연결이 차단되는 외부 리드를 포함한다.
바람직하게는, 상기 내부 리드는, 상기 실링부 사이에 개재되는 부분의 외형이 원형 또는 타원형으로 형성된다.
또한 바람직하게는, 상기 내부 리드는, 상기 실링부와 접촉하는 부위에 실링 부재가 구비된다.
또한 바람직하게는, 상기 가스 유로는, 상기 전극 조립체 측 단부가 상기 전극 조립체 방향으로 갈수록 단면적이 넓어진다.
또한 바람직하게는, 상기 외부 리드와 상기 내부 리드 사이에 링 타입 패킹 부재를 더 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 내부 리드는, 상기 가스 유로가 하나 이상 형성된다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는, 상술한 전극 리드를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 전극 리드를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 내압이 증가하는 경우, 내부 리드와 외부 리드가 분리되어 이차 전지 내부의 가스가 이차 전지 외부로 배출될 수 있다.
따라서, 이차 전지의 내압 증가로 인한 손상, 폭발 또는 발화, 그리고 이로 인한 인명 및 재산 피해를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 내압 증가로 인해 내부 리드와 외부 리드가 물리적으로 분리되는 경우, 이차 전지 내부와 외부의 전기적 연결이 차단된다.
따라서, 이차 전지의 내압이 증가하여 폭발이나 발화의 위험성이 있는 경우, 전류의 흐름을 사전에 차단하여 이차 전지의 내부에서 추가적인 가스 발생을 막고, 감전이나 폭발, 화재의 발생을 예방하는 것은 물론, 이차 전지와 연결된 외부 장치로의 전류 흐름을 차단하여 외부 장치의 손상을 방지할 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 파우치형 이차 전지의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1의 파우치형 이차 전지의 결합도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는, 도 3의 이차 전지에 대한 결합도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드에 대하여 내부 리드와 외부 리드가 분리된 상태의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은, 도 5의 전극 리드에 대하여 내부 리드와 외부 리드가 결합된 상태의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은, 도 4의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 8은, 도 4의 B-B'선에 대한 단면도이다.
도 9 및 도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 리드의 실링부와 접촉하는 부분의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서, 내압 증가로 외부 리드가 내부 리드의 가스 유로로부터 분리되는 구성을 개략적으로 나타내는 상단면도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 리드 및 외부 리드의 구성을 개략적으로 나타내는 상단면도이다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 14는, 도 13에 도시된 내부 리드 및 외부 리드에 대하여 전기 전도성 물질의 형성 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 15는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 리드의 내부 리드 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드에 대하여 내부 리드와 외부 리드가 분리된 상태의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 17은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드의 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 18은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 19는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 20은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 21 및 도 22는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 이차 전지에 대한 결합도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지는, 전극 조립체(20), 외장재(30) 및 전극 리드(100)를 포함한다.
상기 전극 조립체(20)는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성된다. 이때, 전극 조립체(20)는 다수의 양극판 및 음극판이 적층된 상태로 외장재(30)에 수납되거나, 하나의 양극판 및 음극판이 권취된 상태로 외장재(30)에 수납될 수 있다. 전극 조립체(20)의 전극판들은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 전극판들에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있고, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭이 형성될 수 있다. 이러한 전극 탭, 즉 양극 탭(21)과 음극 탭(22)은 각각, 양극판과 음극판에 하나 또는 그 이상이 형성될 수 있다. 이러한 양극 탭(21) 또는 음극 탭(22)은 양극판 또는 음극판에 부착되는 형태로 돌출되게 형성될 수 있으며, 각각 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일 재질로 구성될 수 있다.
상기 외장재(30)는, 오목한 형태의 내부 공간을 구비하며, 이러한 내부 공간에 전극 조립체(20) 및 전해액을 수납한다.
특히, 본 발명에 따른 이차 전지는 파우치형 이차 전지에 적용되는 것이 바람직하며, 이 경우 외장재(30)는 폴리머 재질의 절연층과 접착층 사이에 알루미늄 박막이 개재된 알루미늄 파우치 형태로 구성될 수 있다.
이때, 파우치 외장재(30)는, 도면에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(31)와 하부 파우치(32)로 이루어질 수 있다. 그리고, 전극 조립체(20)가 수납될 수 있는 공간은 도 3에 도시된 바와 같이 상부 파우치(31)와 하부 파우치(32) 모두에 형성되거나, 상부 파우치(31) 또는 하부 파우치(32) 중 어느 하나에만 형성될 수 있다. 한편, 상부 파우치(31)나 하부 파우치(32)의 수납 공간에 전극 조립체(20)가 수납되면, 상부 파우치(31)의 실링부(S1) 접착층과 하부 파우치(32)의 실링부(S2) 접착층이 열융착 등에 의해 접착될 수 있다.
상기 전극 리드(100)는, 이차 전지를 외부의 다른 이차 전지 또는 다른 장치와 전기적으로 연결시킨다. 이를 위해, 상기 전극 리드(100)는, 이차 전지 외장재(30)의 실링부(S) 사이에 개재되며, 내측 단부가 외장재(30) 내부의 전극 조립체(20) 방향으로 돌출되고 외측 단부가 외장재(30) 외부로 돌출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(100)에 대하여 내부 리드(110)와 외부 리드(120)가 분리된 상태의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 6은 도 5의 전극 리드(100)에 대하여 내부 리드(110)와 외부 리드(120)가 결합된 상태의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 리드(100)는 내부 리드(110)와 외부 리드(120)를 포함한다.
상기 내부 리드(110)는, 전극 리드(100)에서 이차 전지의 내부 방향, 즉 전극 조립체(20)가 존재하는 방향에 위치한다.
상기 내부 리드(110)는, 어느 일측 단부에 전극 조립체(20)의 전극 탭이 부착될 수 있다. 즉, 내부 리드(110)는 양극 리드 또는 음극 리드와 부착될 수 있는데, 양극 탭(21)이 부착되는 경우 내부 리드(110)는 양극 리드로서 기능하고, 음극 탭(22)이 부착되는 경우 내부 리드(110)는 음극 리드로서 기능할 수 있다.
바람직하게는, 상기 내부 리드(110)는, 도 5에서 W로 표시된 바와 같이, 내측 단부에 전극 탭과 부착되기 위한 부착 영역이 형성되는 것이 좋다. 그리고, 이러한 내부 리드(110)의 부착 영역(W)에, 전극 조립체(20)의 전극 탭이 부착될 수 있다. 이때, 전극 탭과의 부착이 잘 이루어질 수 있도록, 상기 내부 리드(110)의 부착 영역(W)은 평평한 면을 갖는 것이 좋다.
상기 내부 리드(110)는, 적어도 일부분이 외장재(30)의 실링부(S) 사이에 개재될 수 있다.
도 7은, 도 4의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 내부 리드(110)는, 상부 파우치(31)의 실링부(S1)와 하부 파우치(32)의 실링부(S2) 사이에 개재되며, 상부 파우치(31)와 내부 리드(110) 사이, 하부 파우치(32)와 내부 리드(110) 사이는 완전히 밀착되어 외장재(30)의 밀폐성이 유지될 수 있도록 하는 것이 좋다.
바람직하게는, 내부 리드(110)는, 도 7에서 D로 표시된 부분과 같이, 내측 단부 외면이 외장재(30)의 내면과 접착되는 것이 좋다. 예를 들어, 내부 리드(110)의 내측 단부 외면과 이와 접촉하는 외장재(30)의 내면 사이에는 접착 테이프와 같은 접착층이 구비되어 내부 리드(110)와 외장재(30)의 내면이 접착되도록 하는 것이 좋다.
이러한 실시예에 의하면, 내부 리드(110)의 내측 단부와 외장재(30)가 확실하게 밀착되도록 하고 그 사이가 벌어지는 것을 막을 수 있다. 만일, 내부 리드(110)의 내측 단부 외면이 외장재(30)의 내면과 제대로 밀착되지 못한다면, 내부 리드(110)의 내측 단부와 외장재(30) 사이에 틈이 생겨, 이차 전지 내부에서 생성된 가스 중 일부가 이러한 틈 사이로 유입될 수 있다. 그러면, 이차 전지 내부에서 발생한 가스가 가스 유로로 제대로 유입되지 못해, 가스 유로에 삽입된 외부 리드(120)를 바깥으로 밀어내지 못할 수 있다. 그러므로, 이차 전지의 내압이 높아짐에도 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로로부터 분리되지 못할 수 있다. 뿐만 아니라, 이차 전지 내부에서 발생한 가스가 내부 리드(110)의 내측 단부와 외장재(30) 사이의 틈으로 유입되는 경우, 이러한 틈이 점차 넓어져, 내부 리드(110)와 외장재(30) 사이의 밀폐성이 손상될 수 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이, 내부 리드(110)의 내측 단부 외면이 외장재(30)의 내면과 접착되도록 하는 경우, 내부 리드(110)와 외장재(30) 사이의 밀폐성이 보다 확실하게 확보되고, 이차 전지 내부의 가스가 내부 리드(110)의 가스 유로로 원활하게 유입되도록 유도할 수 있다.
한편, 상기 내부 리드(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 외장재(30)의 실링부(S)와 접촉하는 부위에 실링 부재(113)를 구비하는 것이 좋다. 이러한 실링 부재(113)는, 내부 리드(110)의 재질이 파우치의 접착층 재질과 상이함으로 인해 내부 리드(110)와 외장재(30)가 서로 잘 접착되지 않을 수 있으므로, 내부 리드(110)와 외장재(30)가 서로 잘 접착될 수 있도록 한다. 따라서, 이러한 실시예에 의하면, 내부 리드(110)와 외장재(30) 사이에 틈이 생기는 것을 방지하여, 이차 전지 외장재(30)의 밀폐성을 향상시키고, 내부 리드(110)와 외장재(30) 사이로 이차 전지 내외부의 기체가 유출입되거나 전해액이 유출되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 이러한 실링 부재(113)로는 실란트(sealant)가 이용될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 실링 부재(113) 형태로 한정되는 것은 아니다.
또한 바람직하게는, 상기 내부 리드(110)는, 외장재(30)의 실링부(S) 사이에 개재되는 부분의 외형이 타원형으로 형성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은, 도 4의 B-B'선에 대한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 내부 리드(110)에서 외장재(30)의 실링부(S)와 접촉하는 부분은 타원 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 내부 리드(110) 형태에 의하면, 내부 리드(110)와 외장재(30)의 실링이 보다 확실하게 이루어질 수 있다. 즉, 내부 리드(110)가 외장재(30)의 실링부(S)와 접촉 부분에서 직사각형 형태와 같이 각진 형태를 갖는 경우, 내부 리드(110)와 외장재(30)의 실링이 용이하지 않기 때문에, 내부 리드(110)와 외장재(30) 사이에는 틈이 발생할 수 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이 외장재(30)의 실링부(S)와 접촉하는 부분의 외형이 타원형으로 형성된 내부 리드(110)의 경우, 외장재(30)와의 실링성이 보다 향상될 수 있다.
도 9 및 도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 리드(110)의 실링부(S)와 접촉하는 부분의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 내부 리드(110)는, 실링부(S)와 접촉하는 부분의 외형이 원형으로 구성될 수 있다. 이러한 실시예의 경우에도, 단면이 타원형 형태를 갖는 경우와 같이, 외장재(30)와 내부 리드(110) 사이의 밀착성이 향상될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 내부 리드(110)는, 실링부(S)와 접촉하는 부분의 외형이 일부가 라운드진 형태를 가질 수도 있다. 이러한 실시예에 의하면, 특히 모서리 부분은 라운드지게 구성되고, 수평 방향으로는 평평하게 구성됨으로써, 외장재(30)와 내부 리드(110) 사이의 밀착성이 좋을 수 있다.
다만, 본 발명이 반드시 이러한 형태를 갖는 내부 리드(110)들로 제한되는 것은 아니며, 이외에도 실링부(S)와 접촉하는 부분에서의 내부 리드(110)의 외형은 다양하게 구성될 수 있다.
상기 내부 리드(110)는, 도 5에서 H로 표시된 바와 같이, 가스 유로가 형성된다. 이러한 가스 유로(H)는, 내부 리드(110)를 관통하여 형성될 수 있는데, 이때의 관통 방향은 내부 리드(110)가 외장재(30)에 장착되었을 때, 외장재(30)의 내측과 외측 사이의 방향일 수 있다. 즉, 도 5를 중심으로 설명하면, 내부 리드(110)의 좌측에 전극 조립체(20)가 위치하여 내부 리드(110)의 좌측이 이차 전지의 내부 방향, 우측이 이차 전지의 외부 방향이 될 것이며, 가스 유로(H)는 도면에서 좌우 방향으로 형성될 수 있다.
이처럼, 내부 리드(110)에는 가스 유로(H)가 형성되어 있기 때문에, 이러한 가스 유로(H)를 통해, 외장재(30)의 내부와 외부 사이에서 가스가 이동할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 내부 리드(110)의 가스 유로(H)는, 외장재(30)의 내부에 존재하는 가스가 외장재(30)의 외부로 이동할 수 있도록 한다. 일반적으로 외장재(30)는 실링부(S)가 실링되어 내부와 외부 사이에 가스가 이동할 수 없는 형태로 구성된다. 본 발명에 따른 외장재(30)의 경우에도 실링부(S)가 실링되어 있으나, 실링부(S)에 개재된 내부 리드(110)에 가스 유로(H)가 형성되어 있어, 외장재(30)의 내부와 외부 사이에서 가스가 이동할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 의하면, 활물질이나 전해액의 기화 내지 분해 등으로 인해 이차 전지 내부에서 가스가 발생하는 경우, 내부 리드(110)의 가스 유로(H)를 통해 외장재(30) 내부의 가스가 외장재(30) 외부로 배출될 수 있다.
상기 외부 리드(120)는, 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 삽입 가능하게 구성된다. 그리고, 정상적인 상태에서는, 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 삽입되어 있다. 따라서, 이 경우, 외장재(30) 내부와 외부 사이에서 가스 유로(H)를 통해 가스가 이동할 수 없다.
이를 위해, 외부 리드(120)는, 적어도 일부가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 대응되는 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로 도 5를 참조하면, 외부 리드(120)에서 F1으로 표시된 부분이, 가스 유로(H)에 대응되는 형태로 구성된 것으로, 이 부분이 가스 유로(H)에 삽입된다.
이차 전지가 정상적인 상태에서는, 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 삽입되어 있으며, 이 경우 외부 리드(120)는 내부 리드(110)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 전극 조립체(20)에서 생성된 전류는, 내부 리드(110) 및 외부 리드(120)를 거쳐 이차 전지 외부로 제공될 수 있다. 그러므로, 이러한 상태에서 외부 리드(120)는, 이차 전지와 연결되는 외부의 다른 구성, 이를테면 다른 이차 전지나 외부 장치와 연결될 수 있는 외부 단자를 제공한다.
또한, 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 삽입된 경우, 외부 리드(120)는 가스 유로(H)의 일단을 밀폐시킨다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 리드(120)는 가스 유로(H)의 우측 단부 측에서 삽입되어 가스 유로(H)의 우측 단부를 밀폐시킬 수 있다. 그리고 이처럼, 가스 유로(H)의 우측 단부가 밀폐되면, 가스 유로(H)를 통해 이차 전지 외장재(30)의 내외부 사이에 가스가 유출입할 수 없다. 따라서, 정상적인 상태에서는 이차 전지 외장재(30)는 밀폐 상태가 된다. 이때, 이러한 외장재(30)의 밀폐성을 확보하기 위해서는, 내부 리드(110)와 외부 리드(120)가, 가스 유로와 삽입 부분(F1) 사이에 가스가 통과할 수 있는 틈이 생기지 않도록 완전히 밀착될 수 있는 형태로 구성되는 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 외부 리드(120)는, 가스 유로에 삽입되는 부분의 외측 부분(F2)이 가스 유로(H)에 삽입되는 부분(F1)보다 단면적이 넓게 형성되는 것이 좋다. 이러한 실시예에 의하면, 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 삽입된 상태에서, 외측 부분(F2)의 돌출된 형태로 인해 외부 리드(120)와 내부 리드(110)의 밀폐성이 향상될 수 있다. 따라서, 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 결합된 상태에서 가스 유로(H)를 통해 이차 전지 내부의 가스가 외부로 누출되거나 이차 전지 외부의 가스가 내부로 유입되는 것을 보다 효과적으로 차단할 수 있다.
한편, 상기 외부 리드(120)는, 가스 유로(H)로 유입된 가스의 압력이 소정 압력 이상인 경우, 가스 유로(H)로부터 분리될 수 있다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서, 내압 증가로 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)로부터 분리되는 구성을 개략적으로 나타내는 상단면도이다. 도 11에서는, 설명의 편의를 위해 이차 전지에서 양극 탭(21) 및 이에 연결된 하나의 전극 리드(100)만 나타내도록 한다.
도 11을 참조하면, 과충전, 단락, 관통 등과 같이 이차 전지가 비정상적인 상태에 있는 경우, 전극 조립체(20)나 전해액으로부터 가스가 발생하여 이차 전지의 내압이 증가할 수 있으며, 이 경우 점선에 의한 화살표로 표시된 바와 같이 내부 리드(110)의 가스 유로(H)로 가스가 유입될 수 있다. 그리고, 이와 같이 가스의 유입으로 인해 가스 유로(H)의 압력이 소정 압력 이상으로 높아지게 되면, 외부 리드(120)는, 도면에 표시된 바와 같이 내부 리드(110)의 가스 유로(H)로부터 이탈될 수 있다. 이때, 외부 리드(120)가 가스 유로(H)로부터 분리되는 기준이 되는 소정 압력은, 이차 전지의 사양이나 외장재(30)의 종류, 이차 전지가 적용된 장치의 종류 등, 여러 가지 고려 요소에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
이처럼, 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)로부터 분리되는 경우, 가스 유로(H)의 밀폐 상태가 해제되면서, 가스 유로(H)를 통해 외장재(30) 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 이차 전지의 내압이 증가하더라도 폭발이나 발화 등이 방지될 수 있다.
뿐만 아니라, 외부 리드(120)가 가스 유로(H)로부터 분리되는 경우, 외부 리드(120)와 내부 리드(110)의 전기적 연결이 차단된다. 따라서, 방전 중에는 전극 조립체(20)에서 생성된 전류가 이차 전지 외부로 제공될 수 없고, 충전 중에는 외부 충전기에서 제공된 전류가 이차 전지 내부로 유입될 수 없다. 그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 이차 전지의 내압이 증가하여 폭발이나 발화의 위험이 있는 경우, 이차 전지의 충방전이 중단되어 이차 전지의 이상 상태가 지속되는 것을 방지하고, 이러한 이차 전지에 전기적으로 연결되어 있던 외부의 다른 구성에 대한 손상 및 파손 등을 방지할 수 있다.
한편, 내부 리드(110)와 외부 리드(120)는, 서로 결합되었을 때 이차 전지에 대한 전기적인 연결 통로를 제공하므로, 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다.
이때, 상기 내부 리드(110) 및/또는 외부 리드(120)는, 그 자체가 하나의 전기 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 내부 리드(110) 및 외부 리드(120)는, 그 전체가 금속 재질로 구성될 수 있다. 여기서, 내부 리드(110) 및 외부 리드(120)를 구성하는 금속에는, 구리, 알루미늄, 니켈, 철, 크롬, 금, 은, 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 합금이 포함될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 내부 리드(110) 및/또는 외부 리드(120)는, 전기 전도성 물질 외면에 전기적으로 비전도성인 물질이 코팅될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 실시예에서, 내부 리드(110) 및/또는 외부 리드(120) 본체는 전기 전도성 물질로 이루어지되, 그러한 본체의 외측 표면에는 전기 비전도성 물질이 코팅될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 내부 리드(110) 및/또는 외부 리드(120)의 전도성 물질이 외부로 노출되지 않으므로 전류의 누설을 방지하는데 용이하고, 전도성 물질의 부식을 방지할 수도 있다.
또한 상기 내부 리드(110) 및/또는 외부 리드(120)는, 전기 비전도성 물질로 이루어지되, 이러한 비전도성 물질 상에 전기 전도성 물질이 구비되게 구성될 수 있다. 이러한 실시예에 대해서는, 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 리드(110) 및 외부 리드(120)의 구성을 개략적으로 나타내는 상단면도이다.
도 12를 참조하면, 내부 리드(110) 및 외부 리드(120)는 각각 본체가 전기적으로 비전도성인 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 내부 리드(110)와 외부 리드(120)에는 각각 전기 전도성 물질이 구비될 수 있다.
즉, 내부 리드(110)는, 전극 탭이 부착되는 부착 영역(W)에서부터 가스 유로(H)의 내측면에 이르기까지, 전기 전도성 물질로 이루어진 패턴(E1)이 형성될 수 있다.
또한, 외부 리드(120)는, 가스 유로(H)에 삽입되는 부분의 외면에서부터 외측 단부(도 12에서 외부 리드(120)의 우측 단부)에 이르기까지 전기 전도성 물질로 이루어진 패턴(E2)이 형성될 수 있다.
이때, 전기 전도성 물질은 코팅 또는 삽입 등과 같이 다양한 형태로 전기 비전도성 물질에 구비될 수 있다.
따라서, 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 삽입되면, 내부 리드(110)의 가스 유로(H) 내면에 구비된 전기 전도성 물질 패턴(E1)과 외부 리드(120)의 삽입 부분 외면에 구비된 전기 전도성 물질 패턴(E2)은 서로 접촉된다. 따라서, 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 삽입되는 경우, 내부 리드(110)의 부착 영역(W)에서부터 외부 리드(120)의 외측 단부에 이르기까지 전기적 연결이 이루어질 수 있게 된다.
다만, 도 12의 실시예에서는, 내부 리드(110)와 외부 리드(120) 모두 전기 비전도성 물질에 전기 전도성 물질이 구비된 형태로 도시되어 있으나, 내부 리드(110) 및 외부 리드(120) 중 어느 하나는 전체적으로 전기 전도성 물질로 이루어지고, 나머지 하나는 전체적으로 전기 비전도성 물질로 이루어지되 전기 전도성 물질 패턴이 형성된 형태로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 리드(110)에 양극 탭(21) 또는 음극 탭(22)이 부착되도록 구성될 수 있다. 즉, 이차 전지는 2개의 전극 리드(100)를 구비할 수 있으며, 하나의 전극 리드(100)의 내부 리드(110)에는 전극 조립체(20)의 양극 탭(21)이 부착되도록 하고, 다른 하나의 전극 리드(100)의 내부 리드(110)에는 전극 조립체(20)의 음극 탭(22)이 부착되도록 할 수 있다.
다만, 전극 조립체(20)에 양극 탭(21) 및 음극 탭(22)이 각각 복수 개 구비될 수 있는데, 이 경우 복수의 양극 탭(21)은 하나의 전극 리드(100)의 내부 리드(110)에 부착되고 복수의 음극 탭(22)은 다른 하나의 전극 리드(100)의 내부 리드(110)에 부착될 수 있다. 또는, 복수의 양극 탭(21)과 복수의 음극 탭(22)은 각각, 복수의 전극 리드(100)의 내부 리드(110)에 부착될 수 있다.
반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 리드(100)는, 내부 리드(110)에 양극 탭(21)과 음극 탭(22)이 모두 부착되도록 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 13 및 도 14를 참조하여 설명하도록 한다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 13에서는, 설명의 편의를 위해 상부 파우치는 일부만 도시하도록 한다. 또한, 도 14는, 도 13에 도시된 내부 리드(110) 및 외부 리드(120)에 대하여 전기 전도성 물질의 형성 구성을 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 리드(100)는, 하나의 내부 리드(110)에 양극 탭(21)과 음극 탭(22)이 모두 부착될 수 있다. 이러한 실시예에서는, 양극 단자와 음극 단자의 쇼트를 막기 위해 내부 리드(110) 및 외부 리드(120)는 전기 비전도성 물질로 구성될 수 있다. 그리고, 내부 리드(110)와 외부 리드(120)에는 각각 전기 전도성 물질로 이루어진 패턴이 형성되어, 2개의 전기적 연결 통로가 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 내부 리드(110)에는, 전극 탭의 부착 영역(W)에서부터 가스 유로(H)의 내면에 이르기까지 2개의 전기 전도성 물질 패턴, E11 및 E12가 형성될 수 있다. 그리고, 외부 리드(120)에는, 가스 유로(H)에 삽입되는 부분의 외면에서부터 외측 단부에 이르기까지 2개의 전기 전도성 물질 패턴, E21 및 E22가 형성될 수 있다.
만일, 전극 조립체(20)의 양극 탭(21)이 전기 전도성 물질 패턴 E11에 부착되고, 전극 조립체(20)의 음극 탭(22)이 전기 전도성 물질 패턴 E12에 부착된 경우, 외부 리드(120)가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 삽입되면, 전극 조립체(20)의 양극 탭(21)은 E11 및 E21을 경유하여 이차 전지의 외부와 전기적으로 연결되고, 전극 조립체(20)의 음극 탭(22)은 E12 및 E22를 경유하여 이차 전지의 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 내부 리드(110)에 형성된 가스 유로(H)는, 내측 단부의 단면적이 외측 단부의 단면적보다 넓은 형태를 가질 수 있다. 이러한 실시예에 대해서는 도 15를 참조하여 설명하도록 한다.
도 15는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 리드(100)의 내부 리드(110) 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 15를 참조하면, 내부 리드(110)에 형성된 가스 유로(H)에서 전극 조립체(20)에 가까운 내측 단부의 단면적은 전극 조립체(20)에서 먼 외측 단부의 단면적보다 넓게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 가스 유로(H)가 원형 형태를 갖는 경우, 전극 조립체(20)에 가까운 내측 단부(도 15에서 가스 유로(H)의 좌측 단부)의 지름(C1)은 외측 단부(도 15에서 가스 유로(H)의 우측 단부)의 지름(C2)보다 넓게 구성될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 도 15에서 화살표로 표시된 바와 같이, 이차 전지 내부에서 생성된 가스가 내부 리드(110)의 가스 유로(H)로 보다 많이 유입될 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 실시예에 의하면, 가스 유로(H)의 내측 단부에서 외측 방향으로 갈수록 압력이 높아지므로, 이차 전지의 내압 증가시 외부 리드(120)가 가스 유로(H)로부터 보다 용이하게 분리될 수 있다.
도 16은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드(100)에 대하여 내부 리드(110)와 외부 리드(120)가 분리된 상태의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 16을 참조하면, 상기 외부 리드(120)와 내부 리드(110) 사이에, 링 타입의 패킹(packing) 부재(130)를 더 구비할 수 있다. 상기 링 타입 패킹 부재(130)는, 외부 리드(120)의 외면에 구비되어, 외부 리드(120)가 가스 유로(H)에 삽입되는 경우, 외부 리드(120)와 내부 리드(110) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 이러한 실시예에 의하면, 링 타입 패킹 부재(130)로 인해, 외부 리드(120)와 내부 리드(110) 사이의 밀착성이 향상되어, 가스 유로(H)를 통해 이차 전지 내외부 사이에 가스가 이동하는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에는 돌기 또는 홈이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 가스 유로(H)의 돌기 또는 홈에 대응되게 외부 리드(120)에도 돌기 또는 홈이 형성될 수 있다.
도 17은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
먼저, 도 17의 (a)를 참조하면, 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에는 돌기(P)가 형성되어 있고, 외부 리드(120)의 내측 단부에는 홈(G)이 형성되어 있다. 그리고, 이러한 돌기(P)와 홈(G)은 서로 대응되는 위치에 구비되어, 외부 리드(120)가 가스 유로(H)에 삽입되는 경우, 가스 유로(H)의 돌기(P)는 외부 리드(120)의 홈(G)에 삽입 체결될 수 있다.
다음으로, 도 17의 (b)를 참조하면, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 내부 리드(110)의 가스 유로(H)로 이러한 가스가 유입되는 경우, 이로 인해 가스 유로(H)의 압력이 증가하여 가스 유로(H)가 넓게 팽창될 수 있다. 그러면, 화살표로 표시된 바와 같이, 내부 유로의 돌기(P)가 외부 리드(120)의 홈(G)으로부터 이탈될 수 있다. 그리고, 외부 리드(120)는 내압 증가로 가스 유로(H)로부터 우측 방향으로 분리될 수 있다.
이러한 실시예에 의하면, 가스 유로(H) 및 외부 리드(120)에 형성된 돌기(P) 및/또는 홈(G)으로 인해, 외부 리드(120)는, 가스 유로(H)로 유입된 가스의 압력이 소정 압력 이상이 되기까지 내부 리드(110)의 가스 유로(H)에 안정적으로 결합되어 있을 수 있다.
다만, 도 17의 실시예에서는, 가스 유로(H)에 돌기(P)가 형성되고 외부 리드(120)에 홈(G)이 형성된 구성이 도시되어 있으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 가스 유로(H) 및 외부 리드(120) 모두에 홈(G) 또는 돌기(P)가 형성되거나, 가스 유로(H)에 홈(G)이 형성되고 외부 리드(120)에 돌기(P)가 형성되는 구성 역시 가능하다.
한편, 상기 실시예들에서는, 하나의 내부 리드(110)에 하나의 가스 유로(H)가 형성된 구성이 도시되어 있으나, 하나의 내부 리드(110)에 둘 이상의 가스 유로(H)가 형성되는 구성도 가능하다.
도 18은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 18을 참조하면, 하나의 내부 리드(110)에 가스 유로(H)가 다수 형성되어 있다. 그리고, 이러한 가스 유로(H)에 대응하여, 외부 리드(120)에도 가스 유로(H)로 삽입되는 부분(F1)이 다수 형성되어 있다.
또한, 상기 실시예의 도면들에서는, 가스 유로(H) 및 이에 삽입되는 외부 리드(120)의 외형이 원형 또는 타원형인 형태가 도시되어 있으나, 본 발명이 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 19는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 19를 참조하면, 상기 내부 리드(110)의 가스 유로(H)는, 그 단면이 사각 형태가 되도록 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 가스 유로(H)의 형태에 맞추어, 외부 리드(120)의 가스 유로(H)에 삽입되는 부분도 그 단면이 사각 형태가 되도록 구성될 수 있다.
이외에도 상기 내부 리드(110)에 형성되는 가스 유로(H)는 다양한 형태를 가질 수 있다.
한편, 상기 실시예의 도면들 이외에도, 내부 리드(110)나 외부 리드(120)는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 20은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 리드(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 외부 리드(120)는 수평 방향으로 평평한 면을 갖는 돌출 단자(F3)를 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 돌출 단자(F3)에는, 다른 외부 구성의 외부 단자가 연결될 수 있다. 예를 들어, 외부 리드(120)의 돌출 단자(F3)에는, 다른 이차 전지에 구비된 외부 리드의 돌출 단자가 부착되어, 이차 전지 사이에 전기적 연결이 이루어질 수 있다. 이와 같은 실시예에 의하면, 수평 방향의 평평한 면을 갖는 돌출 단자(F3)에 의해, 다른 외부 구성과의 연결이 보다 용이해질 수 있다.
이처럼, 상기 돌출 단자(F3)는, 이차 전지를 다른 외부 구성과 전기적으로 연결하기 위한 것이므로 전기적 전도성 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지는, 상술한 전극 리드(100)를 포함할 수 있다.
이때, 상술한 전극 리드(100)는, 이차 전지의 양극 리드나 음극 리드 모두에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 이차 전지는, 상술한 전극 리드(100)를 2개 구비하여, 하나의 전극 리드(100)는 양극 탭(21)에 연결되어 양극 리드로서 기능하고, 다른 하나의 전극 리드(100)는 음극 탭(22)에 연결되어 음극 리드로서 기능하도록 할 수 있다.
이 경우, 2개의 전극 리드(100), 즉 양극 리드 및 음극 리드는, 이차 전지의 외장재(30)에서 동일한 방향에 위치할 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4를 참조하면, 이차 전지의 외장재(30) 실링부(S)가 4개의 모서리로 이루어져 있는 경우, 2개의 전극 리드(100)는 이차 전지의 외장재(30) 실링부(S)에서 동일한 모서리 상에 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
도 21 및 도 22는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
먼저, 일 실시예로서, 2개의 전극 리드(100)는, 도 21에 도시된 바와 같이, 이차 전지의 외장재(30) 실링부(S)에서 서로 반대 방향에 위치할 수 있다. 즉, 양극 리드(101) 및 음극 리드(102)는, 외장재(30) 실링부(S)의 4개의 모서리 중, 서로 반대 방향에 위치하는 모서리 상에 각각 구비될 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 2개의 전극 리드(100)는, 도 22에 도시된 바와 같이, 이차 전지의 외장재(30) 실링부(S)에서 서로 직교하는 방향에 위치할 수 있다. 즉, 양극 리드(101) 및 음극 리드(102)는, 외장재(30) 실링부(S)의 4개의 모서리 중, 서로 인접하는 모서리 상에 각각 구비될 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 이차 전지는, 도 13에 도시된 바와 같이, 상술한 전극 리드(100)를 1개만 구비하고, 이러한 전극 리드(100)가 양극 리드와 음극 리드 모두로서 기능하도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 상술한 전극 리드(100)는, 이차 전지의 양극 리드 및 음극 리드 중 어느 하나에만 적용될 수도 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 전극 리드(100)를 포함할 수 있다. 배터리 팩은, 하나 또는 그 이상의 이차 전지를 포함하며, 이러한 이차 전지 이외에도, BMS(Battery Management System)와 같은 이차 전지의 충방전을 제어하기 위한 여러 보호 장치들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상술한 전극 리드(100)가 양극 리드 및/또는 음극 리드에 채용된 이차 전지를 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은, 다수의 배터리 모듈을 포함하고, 각각의 배터리 모듈은 다수의 셀을 포함할 수 있다. 이때, 상술한 전극 리드(100)는 배터리 모듈과 배터리 모듈 사이를 연결하는데 이용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
20: 전극 조립체
21: 양극 탭
22: 음극 탭
30: 외장재
31: 상부 파우치
32: 하부 파우치
100: 전극 리드
110: 내부 리드
120: 외부 리드

Claims (21)

  1. 알루미늄 라미네이트 시트 형태로 구성되고 외주면에 구비된 실링부가 상호 접착된 상부 파우치와 하부 파우치로 이루어진 파우치 외장재를 포함하는 파우치형 이차 전지에서 상기 파우치 외장재 내부에 구비된 전극 조립체를 상기 파우치 외장재 외부와 전기적으로 연결시키는 파우치형 이차 전지용 전극 리드에 있어서,
    상기 상부 파우치의 실링부와 상기 하부 파우치의 실링부 사이에 개재되고, 상기 전극 조립체의 전극 탭이 부착되며, 상기 파우치 외장재의 내부와 외부 사이에서 가스가 이동할 수 있도록 가스 유로가 형성된 내부 리드; 및
    상기 파우치형 이차 전지의 외부 단자로서 상기 파우치형 이차 전지의 외부 구성이 연결되고, 상기 가스 유로에 삽입 가능하게 구성되어, 상기 가스 유로에 삽입시 상기 내부 리드와 전기적으로 연결되고 상기 가스 유로의 일단을 밀폐시키며, 상기 가스 유로로 유입된 가스의 압력이 소정 압력 이상인 경우 상기 가스 유로로부터 분리되어 상기 내부 리드와 전기적 연결이 차단되는 외부 리드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드는, 상기 실링부 사이에 개재되는 부분의 외형이 원형 또는 타원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드는, 상기 실링부와 접촉하는 부위에 실링 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드 및 상기 외부 리드 중 적어도 하나 이상은, 전체적으로 전기 전도성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전기 전도성 물질은, 구리, 알루미늄, 니켈, 철, 크롬, 금 및 은 중 적어도 하나 이상 또는 이들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드 및 상기 외부 리드 중 적어도 어느 하나 이상은, 전기 전도성 물질 외부에 전기 비전도성 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드 및 상기 외부 리드 중 적어도 하나 이상은, 전기 비전도성 물질 상에 전기 전도성 물질이 구비되어 일측에서 타측으로 전기적 연결이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드는, 상기 전극 조립체의 양극 탭 또는 음극 탭이 부착되는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드는, 상기 전극 조립체의 양극 탭 및 음극 탭이 모두 부착되는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드는, 상기 전극 탭과 부착되기 위한 부착 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내부 리드는, 상기 부착 영역에서 상기 전극 탭과 용접되는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가스 유로는, 상기 전극 조립체 측 단부가 상기 전극 조립체 방향으로 갈수록 단면적이 넓어지는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드는, 내측 단부 외면이 상기 파우치 외장재의 내면과 접착된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 외부 리드는, 상기 가스 유로에 삽입되는 부분 외측이 상기 가스 유로에 삽입되는 부분보다 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 외부 리드와 상기 내부 리드 사이에 링 타입 패킹 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드는, 상기 가스 유로가 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 내부 리드의 가스 유로 및 상기 외부 리드에는 돌기 또는 홈이 형성되어, 상기 돌기 또는 홈이 서로 체결된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  18. 양극판 및 음극판을 구비하는 전극 조립체;
    알루미늄 라미네이트 시트 형태로 구성된 상부 파우치와 하부 파우치를 구비하고, 상기 상부 파우치의 실링부와 상기 하부 파우치의 실링부가 서로 접착되며, 상기 전극 조립체를 수납하는 파우치 외장재;
    상기 양극판 및 상기 음극판에서 각각 돌출된 형태로 형성된 전극 탭; 및
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 전극 리드
    를 포함하는 파우치형 이차 전지.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전극 리드는, 양극 리드 및 음극 리드 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.
  20. 삭제
  21. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 전극 리드를 포함하는 배터리 팩.
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