KR101627360B1 - Secondary Battery Comprising Member for Disconnect - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 양극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 양극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 양극들; 음극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 음극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 음극들; 및 상기 양극과 음극 사이에 각각 개재되어 양극과 음극을 상호 절연시키는 하나 이상의 분리막들;을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고,
상기 양극 탭 및 음극 탭은 양극 집전체 및 음극 집전체에 대해 각각 용접되어 있으며,
상기 양극 탭 및/또는 음극 탭은 단전부재를 포함하고 있는 이차전지를 제공한다.
The present invention relates to a positive electrode current collector comprising at least one positive electrode having a positive electrode tab formed on at least one end of a positive electrode current collector coated on one side or both sides of the positive electrode active material, One or more negative electrodes having a negative electrode portion formed on at least one end of the negative electrode current collector coated on one surface or both surfaces of the negative electrode active material to form a negative electrode tab on the uncoated portion; And at least one separator interposed between the positive electrode and the negative electrode to mutually isolate the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly being sealed inside the battery case together with the electrolyte solution,
The positive electrode tab and the negative electrode tab are respectively welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector,
Wherein the positive electrode tab and / or the negative electrode tab includes a unit member.

Description

단전을 위한 부재를 포함하고 있는 이차전지 {Secondary Battery Comprising Member for Disconnect}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a secondary battery,

본 발명은 단전을 위한 부재를 포함하고 있는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery including a member for power generation.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life and low self- It has been commercialized and widely used.

이러한 이차전지 중, 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지와 같은 이차전지에 대한 수요가 높다.Among these secondary batteries, there is a demand for a prismatic battery and a pouch type battery which can be applied to products such as cellular phones with a thin thickness in terms of shape, and a lithium ion battery having high energy density, discharge voltage, There is a high demand for secondary batteries such as polymer batteries.

일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 전극조립체를 적층하거나 권취한 상태로 알루미늄 캔 또는 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장한 다음 전해액을 주입하거나 함침시키는 것으로 구성되어 있다.Generally, a secondary battery includes an electrode assembly composed of a cathode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, which is laminated or wrapped in a battery case of an aluminum can or a laminate sheet in a state of being wound and then injected or impregnated with an electrolyte have.

이러한 이차전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다.One of the major research tasks in such secondary batteries is to improve safety. For example, a secondary battery can have a high temperature and / or high temperature inside the battery that can be caused by an abnormal operating condition of the battery, such as an internal short circuit, an overcharged condition exceeding an allowable current and voltage, exposure to a high temperature, The explosion of the battery may be caused by high pressure.

한편, 리튬이온전지의 규모가 중대형인 경우 에너지 밀도 측면에서 폴리머 전지셀의 형태가 유리하다. 폴리머 전지셀의 경우, 양극과 음극의 집전체를 하나의 탭으로 연결하여 전류를 가하게 되는 구조로 되어 있다.On the other hand, when the scale of the lithium ion battery is medium or large, the shape of the polymer battery cell is advantageous in terms of energy density. In the case of a polymer battery cell, current is applied by connecting a positive current collector and a negative current collector with one tap.

이러한 리튬 이온전지의 중대형화에 의해 셀의 안전성에 더욱 주목을 받고 있고, 특히, 자동차용 등의 고용량 중대형 전지셀의 경우, 전지 내부에 큰 저항이 존재할 경우나, 외부로부터 전지가 가열될 경우, 온도의 상승에 의해 가연성인 전해액의 반응이 가속화되어 폭발하게 되면, 그 폭발력이 상당히 커 실제 제품으로 사용하기 위해서는 이러한 안전성 문제의 해결이 시급한 실정이다.In particular, in the case of a large-capacity, large-capacity battery cell such as an automobile, if there is a large resistance in the battery or when the battery is heated from the outside, When the reaction of the combustible electrolyte accelerates due to the rise of the temperature, the explosion of the electrolyte accelerates and the explosive force is considerably large. Therefore, in order to use the battery as an actual product, solving the safety problem is urgent.

따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, a need exists for a technique capable of solving such a problem.

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 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 양극 탭 및 음극 탭은 양극 집전체 및 음극 집전체에 대해 각각 용접되어 있고, 상기 양극 탭 및/또는 음극 탭이 단전부재를 포함할 경우, 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments. As described later, the positive electrode tab and the negative electrode tab are respectively welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector, and the positive electrode tab and / It has been confirmed that a desired effect can be attained by including this unit element, and the present invention has been accomplished.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 양극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 양극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 양극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 양극들; 음극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 음극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 음극들; 및 상기 양극과 음극 사이에 각각 개재되어 양극과 음극을 상호 절연시키는 하나 이상의 분리막들;을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고,Accordingly, the secondary battery according to the present invention is a secondary battery comprising: at least one anode in which a cathode tab is formed on at least one end of a cathode current collector coated with a cathode active material on one or both surfaces thereof, One or more negative electrodes having a negative electrode portion formed on at least one end of the negative electrode current collector coated on one surface or both surfaces of the negative electrode active material to form a negative electrode tab on the uncoated portion; And at least one separator interposed between the positive electrode and the negative electrode to mutually isolate the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly being sealed inside the battery case together with the electrolyte solution,

상기 양극 탭 및 음극 탭은 양극 집전체 및 음극 집전체에 대해 각각 용접되어 있으며,The positive electrode tab and the negative electrode tab are respectively welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector,

상기 양극 탭 및/또는 음극 탭은 단전부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.And the positive electrode tab and / or the negative electrode tab includes a unit member.

상기 양극 탭 및 음극 탭은 한 쌍의 금속 부재가 접합되어 있는 형태이며, 상기 단전부재는 한 쌍의 금속 부재의 접합면에 포함될 수 있다.The positive electrode tab and the negative electrode tab are in the form of a pair of metal members joined together, and the unit member may be included in the joint surface of the pair of metal members.

본 발명에 따른 이차전지는 또한, 양극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 양극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 양극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 양극들; 음극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 음극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 음극들; 및 상기 양극과 음극 사이에 각각 개재되어 양극과 음극을 상호 절연시키는 하나 이상의 분리막들;을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고,The secondary battery according to the present invention may further comprise at least one anode having a cathode tab formed on at least one end of the cathode current collector coated on one side or both sides of the cathode active material, One or more negative electrodes having a negative electrode portion formed on at least one end of the negative electrode current collector coated on one surface or both surfaces of the negative electrode active material to form a negative electrode tab on the uncoated portion; And at least one separator interposed between the positive electrode and the negative electrode to mutually isolate the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly being sealed inside the battery case together with the electrolyte solution,

상기 양극 탭 및 음극 탭은 양극 집전체 및 음극 집전체에 대해 각각 용접되어 있으며,The positive electrode tab and the negative electrode tab are respectively welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector,

상기 용접부의 양극 탭과 양극 집전체 사이 및/또는 음극 탭과 음극 집전체 사이에는 비즈 형태의 단전부재가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.And a cut-off member in the form of a bead is included between the positive electrode tab and the positive electrode collector of the welded portion and / or between the negative electrode tab and the negative electrode collector.

상기 단전부재는 구슬 형태의 마이크로펄(micropearl)들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.The unit element may be at least one member selected from the group consisting of micropearls in the form of beads.

상기 마이크로펄은 탄화수소(Hydrocarbon)를 내재하고 있고, 열가소성 수지(Thermoplastic resin)의 코팅층이 표면에 형성되어 있으며, 전체적 형상은 구슬형태를 띄고 있다. 이러한 마이크로펄은 온도 상승시 내재되어 있는 탄화수소(Hydrocarbon)가 부피팽창을 일으키게 되고, 이때 연신률이 좋은 열가소성 수지 코팅층 역시 더불어 표면적이 늘어나게 된다.The micropulle contains hydrocarbons, and a coating layer of a thermoplastic resin is formed on the surface, and the overall shape is a bead shape. In this micropulle, when the temperature rises, the internal hydrocarbon is expanded in volume, and the surface area of the thermoplastic resin coating layer having a good elongation rate is also increased.

상기 단전부재의 직경은 5 마이크로미터 이상 내지 50 마이크로미터 이하일 수 있다.The diameter of the unit member may be not less than 5 micrometers and not more than 50 micrometers.

상기 단전부재는 섭씨 100도 이상에서 부피 팽창하여 집전체와 탭의 단락을 유발할 수 있고, 상세하게는 상기 단전부재는 섭씨 130도 이상에서 부피 팽창하여 집전체와 탭의 단락을 유발할 수 있다.The unit member may bulge at a temperature of 100 degrees Celsius or more to cause a short circuit between the current collector and the tab. In particular, the unit member may bulge at a temperature of 130 degrees Celsius or more to cause a short circuit between the current collector and the tab.

상기 단전부재의 부피 팽창은 2 배 이상으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 단전부재의 부피 팽창은 3 배 이상으로 이루어질 수 있다.The volume expansion of the unit member may be two or more times, and more specifically, the volume expansion of the unit member may be three times or more.

상기 양극 탭 및 음극 탭의 두께는 0.2 mm 이상 내지 0.5 mm 이하일 수 있다.The thickness of the positive electrode tab and the negative electrode tab may be 0.2 mm or more and 0.5 mm or less.

상기 양극 탭 및 음극 탭의 양극 집전체 및 음극 집전체에 대한 용접은 레이저 용접, 저항 용접, 초음파 용접, 아크용접 및 가스용접으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 수행될 수 있다.The positive electrode collector and the negative electrode collector of the positive electrode tab and the negative electrode tab may be welded by any one selected from the group consisting of laser welding, resistance welding, ultrasonic welding, arc welding and gas welding.

상기 양극 집전체와 양극 탭, 및 음극 집전체와 음극 탭은 각각 같은 소재의 금속으로 이루어질 수 있다.The positive electrode collector and the positive electrode tab, and the negative electrode collector and the negative electrode tab may be made of the same metal.

상기 양극 활물질은 하기 화학식 1 또는 2로 표현되는 리튬 전이금속 산화물을 포함할 수 있다.The cathode active material may include a lithium transition metal oxide expressed by the following general formula (1) or (2).

LixMyMn2-yO4-zAz (1)Li x M y Mn 2 - y O 4 - z z (1)

상기 식에서,In this formula,

M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;M is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, ;

A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이고;A is one or more anions of -1 or -2;

0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이다.
0.9? X? 1.2, 0 <y <2, 0? Z <0.2.

(1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (2)(1-x) LiM'O 2-y A y -xLi 2 MnO 3 -y ' A y' (2)

상기 식에서,In this formula,

M’은 MnaMb이고;M 'is Mn a M b ;

M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;M is one or more selected from the group consisting of Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn and two period transition metals;

A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;A is at least one selected from the group consisting of anions of PO 4 , BO 3 , CO 3 , F and NO 3 ;

0<x<1, 0<y≤0.02, 0<y’≤0.02, 0.5≤a≤1.0, 0≤b≤0.5, a + b = 1이다.0 <x <1, 0 <y? 0.02, 0 <y? 0.02, 0.5? A? 1.0, 0 b? 0.5, a + b =

하나의 구체적인 예에서, 상기 음극 활물질은 탄소계 물질, 및/또는 Si을 포함할 수 있다.In one specific example, the negative electrode active material may include a carbon-based material, and / or Si.

하나의 구체적인 예에서, 상기 이차전지는 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있다.In one specific example, the secondary battery may be a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, or a lithium polymer battery.

본 발명은, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩, 및 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention provides a battery module including the secondary battery as a unit cell, a battery pack including the battery module, and a device including the battery pack as a power source.

이 때, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템일 수 있다.At this time, the device may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a system for power storage.

일반적으로, 상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물인 전극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.Generally, the positive electrode is prepared by applying an electrode mixture, which is a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder, on a positive electrode collector, followed by drying. If necessary, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1 또는 2로 표현되는 리튬 전이금속 산화물 외에, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals, in addition to the lithium transition metal oxide represented by Formula 1 or 2. Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); A lithium manganese composite oxide having a spinel structure represented by LiNi x Mn 2-x O 4 ; LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like, but is not limited thereto.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 마이크로미터 이상 내지 500 마이크로미터 이하의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector generally has a thickness of not less than 3 micrometers and not more than 500 micrometers. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

한편, 상기 탄성을 갖는 흑연계 물질이 도전재로 사용될 수 있고, 상기 물질들과 함께 사용될 수도 있다.On the other hand, the graphite-based material having elasticity may be used as a conductive material, and may be used together with the materials.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 리튬 이차전지들은 일반적으로 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질로 구성되어 있으며, 리튬 이차전지의 기타 성분들에 대해 이하에서 설명한다.The lithium secondary batteries generally include an anode, a cathode, a separator interposed between the anode and the cathode, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt. Other components of the lithium secondary battery will be described below.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.The negative electrode is prepared by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 사용할 수 있고, 상세하게는 탄소계 물질 및/또는 Si을 포함할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 &lt; x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, And Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials; Titanium oxide; Lithium titanium oxide and the like can be used, and in particular, a carbon-based material and / or Si can be included.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 마이크로미터 이상 내지 500 마이크로 이하의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of not less than 3 micrometers and not more than 500 micrometers. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 마이크로미터 이상 내지 10 마이크로미터 이하이고, 두께는 일반적으로 5 마이크로미터 이상 내지 300 마이크로미터 이하이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally not less than 0.01 micrometer to 10 micrometers, and the thickness is generally not less than 5 micrometers and not more than 300 micrometers. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 리튬염 함유 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The lithium salt-containing nonaqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium. Nonaqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like are used as the nonaqueous electrolyte, but the present invention is not limited thereto.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide.

또한, 상기 리튬염 함유 비수 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte may further contain, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. May be added. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then adding it to a mixed solvent of linear carbonate to prepare a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte.

본 발명은, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩, 및 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.The present invention provides a battery module including the secondary battery as a unit cell, a battery pack including the battery module, and a device including the battery pack as a power source.

이 때, 상기 디바이스의 구체적인 예로는, 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); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, specific examples of the device include a power tool that is powered by an electric motor and moves; 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; And a power storage system, but the present invention is not limited thereto.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 양극 탭 및 음극 탭이 양극 집전체 및 음극 집전체에 대해 각각 용접되어 있고, 상기 양극 탭 및/또는 음극 탭은 단전부재를 포함함으로써, 전지의 내부 온도가 일정온도 이상(예: 섭씨 100도 내지 섭씨 130도)으로 상승하였을 경우 단전부재가 부피 팽창을 일으켜 상기 양극 탭 및/또는 음극 탭의 물리적인 단전을 유도하는 바, 이차전지의 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the secondary battery according to the present invention, the positive electrode tab and the negative electrode tab are welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector, respectively, and the positive electrode tab and / When the internal temperature of the secondary battery is increased to a predetermined temperature or more (for example, 100 ° C to 130 ° C), the unit member expands in volume to induce physical disconnection of the positive electrode tab and / or the negative electrode tab. Can be secured.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지가 포함하는 마이크로펄(micropearl)의 온도에 따른 부피 변화를 나타낸 그래프이다;
도 2는 본 발명의 다양한 종류의 마이크로펄(micropearl)들의 온도에 따른 부피 변화를 나타낸 그래프이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양극 탭 및 음극 탭에 마이크로펄이 삽입된 전극조립체A의 모식적인 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체A가 마이크로펄(micropearl)의 온도에 따른 부피 변화에 따라 단전이 일어나는 현상을 나타낸 모식적인 단면도이다;
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 양극 탭 및 음극 탭에 마이크로펄이 삽입된 전극조립체B의 모식적인 사시도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체B가 마이크로펄(micropearl)의 온도에 따른 부피 변화에 따라 단전이 일어나는 현상을 나타낸 모식적인 단면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing a change in volume of a micropearl included in a secondary battery according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a graph showing the temperature-dependent volume changes of various types of micropearls of the present invention;
3 is a schematic perspective view of an electrode assembly A in which a micropile is inserted into a positive electrode tab and a negative electrode tab according to an embodiment of the present invention;
4 is a schematic cross-sectional view illustrating a phenomenon in which an electrode assembly A according to an embodiment of the present invention undergoes a disconnection according to a volume change according to a temperature of a micropearl;
5 is a schematic perspective view of an electrode assembly B in which a micropearl is inserted into a positive electrode tab and a negative electrode tab according to another embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a phenomenon in which an electrode assembly B according to an embodiment of the present invention undergoes a disconnection according to a volume change according to the temperature of a micropearl.

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 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지가 포함하는 마이크로펄(micropearl)의 온도에 따른 부피 변화를 나타낸 그래프이고, 도 2는 본 발명의 다양한 종류의 마이크로펄들의 온도에 따른 부피 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing a volume change according to a temperature of a micropearl included in a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing a volume change Fig.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 마이크로펄은 특정 온도(예:섭씨 100도 내지 섭씨 130도)에서만 부피 팽창을 일으키는 특징을 가지고 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that the micropulse according to the present invention has a characteristic of causing a volume expansion only at a certain temperature (for example, 100 ° C. to 130 ° C.).

또한, 도 2를 참고하면, 마이크로펄의 종류에 따라 다양한 부피팽창비를 나타내고 있고, 마이크로펄B 및 마이크로펄D인 경우, 최대 9배의 부피팽창이 일어나는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 이차전지의 내부구조를 고려하여 적절한 마이크로펄을 선택하여 양극 탭 또는 음극 탭에 적용할 수 있다.Referring to FIG. 2, various volume expansion ratios are shown depending on the types of micro pearls, and in the case of micro pearls B and micro pearls D, a volume expansion of up to 9 times occurs. Therefore, the secondary battery according to the present invention can be applied to the positive electrode tab or the negative electrode tab by selecting an appropriate micropearl in consideration of the internal structure of the secondary battery.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양극 탭 및 음극 탭에 마이크로펄이 삽입된 전극조립체A(100)를 모식적인 사시도가 도시되어 있다.FIG. 3 is a schematic perspective view of an electrode assembly A 100 in which a micropulle is inserted into a positive electrode tab and a negative electrode tab according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 양극 활물질(122)이 일면 또는 양면에 도포된 양극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부(126)가 형성되어 상기 무지부(126)에 양극 탭(124)이 형성되어 있는 양극(120) 및 음극 활물질(132)이 일면 또는 양면에 도포된 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부(136)가 형성되어 상기 무지부(136)에 음극 탭(134)이 형성되어 있는 하나 이상의 음극(130)이 형성되어 있다.3, an uncoated portion 126 is formed on at least one end of a positive electrode current collector coated on one or both surfaces of a positive electrode active material 122, and a positive electrode tab 124 is formed on the uncoated portion 126 In which an uncoated portion 136 is formed on at least one end of an anode current collector coated on one or both surfaces of a cathode 120 and a cathode active material 132 and a cathode tab 134 is formed on the non- Or more of the cathode 130 is formed.

이러한 양극 탭(124) 및 음극 탭(134)은 양극 집전체 및 음극 집전체에 대해 각각 용접되어 있으며, 양극 탭(124) 및 음극 탭(134)이 단전부재인 마이크로펄(140)을 포함하고 있다.The positive electrode tab 124 and the negative electrode tab 134 are respectively welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector and the positive electrode tab 124 and the negative electrode tab 134 include a micropearl 140 have.

여기서, 양극 탭(124) 및 음극 탭(134)은 한 쌍의 금속 부재가 접합되어 있는 형태이며, 마이크로펄(140)이 한 쌍의 금속 부재의 접합면 안쪽에 포함되어 있다.Here, the positive electrode tab 124 and the negative electrode tab 134 are formed by joining together a pair of metal members, and the microperes 140 are included inside the joining faces of the pair of metal members.

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체A(100)가 마이크로펄(micropearl)의 온도에 따른 부피 변화에 따라 단전이 일어나는 현상을 나타낸 모식적인 단면도를 나타내었다.FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a phenomenon in which the electrode assembly A 100 according to an embodiment of the present invention undergoes a disconnection according to a change in volume according to the temperature of a micropearl.

도 4를 참고하면, 도 4의 한 쌍의 금속 부재(160)의 접합면(162) 안쪽에는 마이크로펄(140)이 삽입되어 있고, 전지의 내부 온도 상승에 따라, 부피 팽창이 일어나 금속 부재의 접합면(162)이 분리되고, 그에 따라 단전을 이룰 수 있다.4, a micro pearl 140 is inserted inside the joint surface 162 of the pair of metal members 160 of FIG. 4. As the internal temperature of the battery rises, a volume expansion occurs, The joining surface 162 is separated, and thus a disconnection can be achieved.

도 5에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 양극 탭(224) 또는 음극 탭(234)에 마이크로펄(140)이 삽입된 전극조립체B(200)가 모식적인 사시도로 도시되어 있고, 도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체B(200)가 마이크로펄(140)의 온도에 따른 부피 변화에 따라 단전이 일어나는 현상을 나타낸 모식적인 단면도가 도시되어 있다.5 shows a schematic perspective view of an electrode assembly B 200 in which a micropearl 140 is inserted into a positive electrode tab 224 or a negative electrode tab 234 according to another embodiment of the present invention. Sectional views illustrating a phenomenon in which the electrode assembly B 200 according to an embodiment of the present invention has a disconnection according to a volume change according to the temperature of the micro pearl 140.

도 5 및 도 6을 참조하면, 용접부의 양극 탭(224)과 양극 집전체(272) 사이와 음극 탭(234)과 음극 집전체(282) 사이에는 단전부재인 마이크로펄(140)이 포함되어 있다.5 and 6, a micropearl 140, which is a unit member, is included between the positive electrode tab 224 of the welded portion and the positive electrode collector 272, and between the negative electrode tab 234 and the negative electrode collector 282 have.

도 6에서는 양극 탭(224)의 금속 부재(260)와 양극 집전체(272)의 접합면(262) 안쪽에는 마이크로펄(140)이 삽입되어 있고, 전지의 내부 온도 상승에 따라, 부피 팽창이 일어나 금속 부재(260)의 접합면(262)이 분리되고, 그에 따라 단전을 이룰 수 있다.6, the micropile 140 is inserted into the bonding surface 262 of the metal member 260 of the positive electrode tab 224 and the positive electrode collector 272. As the internal temperature of the battery rises, So that the joint surface 262 of the metal member 260 is separated, so that a disconnection can be achieved.

따라서, 도 3 및 도 5의 전극조립체를 이용하여 이차전지를 제조할 경우, 전지의 내부 온도의 상승에 따라 마이크로펄의 부피 팽창이 일어나고, 그에 따라 양극 탭 또는 음극 탭의 물리적인 단전을 유도하여 전류가 더 이상 흐르지 않도록 차단할 수 있다.
Therefore, when the secondary battery is manufactured using the electrode assembly of FIGS. 3 and 5, the volume expansion of the micropearl occurs as the internal temperature of the battery rises, thereby inducing physical disconnection of the positive electrode tab or the negative electrode tab The current can be prevented from flowing further.

본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (17)

양극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 양극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 양극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 양극들; 음극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 음극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 음극들; 및 상기 양극과 음극 사이에 각각 개재되어 양극과 음극을 상호 절연시키는 하나 이상의 분리막들;을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고,
상기 양극 탭 및 음극 탭은 양극 집전체 및 음극 집전체에 대해 각각 용접되어 있으며,
상기 양극 탭, 또는 음극 탭, 또는 양극 탭 및 음극 탭은 단전부재를 포함하고 있고,
상기 양극 탭 및 음극 탭은 한 쌍의 금속 부재가 접합되어 있는 형태이며, 단전부재는 한 쌍의 금속 부재의 접합면에 포함되어 있으며,
상기 단전부재는 섭씨 100도 이상에서 부피 팽창하여 집전체와 탭의 단락을 유발하고,
상기 단전부재는 구슬 형태의 마이크로펄(micropearl)들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이며, 상기 단전부재의 직경은 5 마이크로미터 이상 내지 50 마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
At least one anode having a cathode tab formed on at least one end of a cathode current collector coated on one or both surfaces of the cathode active material, One or more negative electrodes having a negative electrode portion formed on at least one end of the negative electrode current collector coated on one surface or both surfaces of the negative electrode active material to form a negative electrode tab on the uncoated portion; And at least one separator interposed between the positive electrode and the negative electrode to mutually isolate the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly being sealed inside the battery case together with the electrolyte solution,
The positive electrode tab and the negative electrode tab are respectively welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector,
Wherein the positive electrode tab, or negative electrode tab, or positive electrode tab and negative electrode tab include a unit member,
Wherein the positive electrode tab and the negative electrode tab are formed by joining a pair of metal members, wherein the cutaway member is included in a joint surface of the pair of metal members,
The unit member bulges at a temperature of 100 degrees Celsius or more to cause a short circuit between the current collector and the tab,
Wherein the cutoff member is at least one member selected from the group consisting of micropearls in the form of beads, and the diameter of the cutoff member is 5 micrometers or more to 50 micrometers or less.
삭제delete 양극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 양극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 양극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 양극들; 음극 활물질이 일면 또는 양면에 도포된 음극 집전체의 적어도 일 단부에 무지부가 형성되어 상기 무지부에 음극 탭이 형성되어 있는 하나 이상의 음극들; 및 상기 양극과 음극 사이에 각각 개재되어 양극과 음극을 상호 절연시키는 하나 이상의 분리막들;을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있고,
상기 양극 탭 및 음극 탭은 양극 집전체 및 음극 집전체에 대해 각각 용접되어 있으며,
상기 용접부의 양극 탭과 양극 집전체 사이, 또는 음극 탭과 음극 집전체 사이, 또는 양극 탭과 양극 집전체 사이 및 음극 탭과 음극 집전체 사이에는 단전부재가 포함되어 있고,
상기 단전부재는 섭씨 100도 이상에서 부피 팽창하여 집전체와 탭의 단락을 유발하며,
상기 단전부재는 구슬 형태의 마이크로펄(micropearl)들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 상기 단전부재의 직경은 5 마이크로미터 이상 내지 50 마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
At least one anode having a cathode tab formed on at least one end of a cathode current collector coated on one or both surfaces of the cathode active material, One or more negative electrodes having a negative electrode portion formed on at least one end of the negative electrode current collector coated on one surface or both surfaces of the negative electrode active material to form a negative electrode tab on the uncoated portion; And at least one separator interposed between the positive electrode and the negative electrode to mutually isolate the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly being sealed inside the battery case together with the electrolyte solution,
The positive electrode tab and the negative electrode tab are respectively welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector,
Wherein a cutoff member is included between the positive electrode tab and the positive electrode collector of the welded portion or between the negative electrode tab and the negative electrode collector or between the positive electrode tab and the positive electrode collector and between the negative electrode tab and the negative electrode collector,
The unit member bulges at a temperature of 100 degrees Celsius or more to cause a short circuit between the current collector and the tab,
Wherein the cutoff member is at least one member selected from the group consisting of bead-shaped micropearls, and the cutoff member has a diameter of 5 micrometers or more to 50 micrometers or less.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 단전부재의 부피 팽창은 2 배 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein a volume expansion of the unit member is twice or more. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 양극 탭 및 음극 탭의 두께는 0.2 mm 이상 내지 0.5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1 or 3, wherein the thickness of the positive electrode tab and the negative electrode tab is 0.2 mm or more to 0.5 mm or less. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 양극 탭 및 음극 탭의 양극 집전체 및 음극 집전체에 대한 용접은 레이저 용접, 저항 용접, 초음파 용접, 아크용접 및 가스용접으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method as claimed in claim 1 or 3, wherein the positive electrode collector and the negative electrode collector of the positive electrode tab and the negative electrode tab are welded to one another selected from the group consisting of laser welding, resistance welding, ultrasonic welding, arc welding and gas welding And a secondary battery. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 양극 집전체와 양극 탭, 및 음극 집전체와 음극 탭은 각각 같은 소재의 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1 or 3, wherein the positive electrode collector and the positive electrode tab, and the negative electrode collector and the negative electrode tab are made of the same metal. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 양극 활물질은 하기 화학식 1 또는 2로 표현되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지:
LixMyMn2-yO4-zAz (1)
상기 식에서,
M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;
A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이고;
0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이다.


(1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (2)
상기 식에서,
M’은 MnaMb이고;
M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;
0<x<1, 0<y≤0.02, 0<y’≤0.02, 0.5≤a≤1.0, 0≤b≤0.5, a + b = 1이다.
The secondary battery according to claim 1 or 3, wherein the cathode active material comprises a lithium transition metal oxide represented by the following formula (1) or (2)
Li x M y Mn 2 - y O 4 - z z (1)
In this formula,
M is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, ;
A is one or more anions of -1 or -2;
0.9? X? 1.2, 0 <y <2, 0? Z <0.2.


(1-x) LiM'O 2-y A y -xLi 2 MnO 3 -y ' A y' (2)
In this formula,
M 'is Mn a M b ;
M is one or more selected from the group consisting of Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn and two period transition metals;
A is at least one selected from the group consisting of anions of PO 4 , BO 3 , CO 3 , F and NO 3 ;
0 <x <1, 0 <y? 0.02, 0 <y? 0.02, 0.5? A? 1.0, 0 b? 0.5, a + b =
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 음극 활물질은 탄소계 물질, 및/또는 Si을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1 or 3, wherein the negative electrode active material comprises a carbon-based material and / or Si. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 또는 리튬 폴리머 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1 or 3, wherein the secondary battery is a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, or a lithium polymer battery. 제 1 항 또는 제 3 항에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.A battery module comprising a secondary battery according to any one of claims 1 to 3 as a unit cell. 제 14 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the battery module according to claim 14. 제 15 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.The device according to claim 15, comprising the battery pack as a power source. 제 16 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.17. The device of claim 16, wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a system for power storage.
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