KR101671486B1 - 퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지 - Google Patents

퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101671486B1
KR101671486B1 KR1020130136366A KR20130136366A KR101671486B1 KR 101671486 B1 KR101671486 B1 KR 101671486B1 KR 1020130136366 A KR1020130136366 A KR 1020130136366A KR 20130136366 A KR20130136366 A KR 20130136366A KR 101671486 B1 KR101671486 B1 KR 101671486B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuse
lead
secondary battery
lead portion
battery case
Prior art date
Application number
KR1020130136366A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150054202A (ko
Inventor
김성대
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130136366A priority Critical patent/KR101671486B1/ko
Publication of KR20150054202A publication Critical patent/KR20150054202A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101671486B1 publication Critical patent/KR101671486B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/103—Fuse
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

본 발명은, 전지케이스의 내부에 전극조립체가 내장된 상태로 밀봉되어 있는 이차전지로, 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극리드가 전지케이스의 밀봉부 외측으로 돌출되어 있고, 상기 전극리드는, 전극조립체에 전기적으로 연결되는 제 1 리드부와 외부장치와 전기적으로 연결되는 제 2 리드부 및 상기 제 1 리드부와 제 2 리드부를 전기적으로 상호 연결하고, 적어도 일부가 전지케이스의 밀봉부에 위치하며, 과전류의 통전 시 우선적으로 파괴될 수 있도록 기타 수직 단면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면적의 단전부가 형성되어 있는 퓨즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.

Description

퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지 {Secondary Battery Including Fuse-equipped Electrode}
본 발명은 퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
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.
이러한 디바이스에는 고출력 대용량의 제공을 위해 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
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, 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.
한편, 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자로서 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 전지셀에 접속된 상태로 탑재되어 있다.
그러나, 이러한 안전소자를 사용하는 경우 안전성은 확보할 수 있으나, 부품비의 증가, 제조공정의 복잡화 및 단위부피당 전지용량이 감소되는 불이익을 수반한다. 따라서, 당업계에서는 PTC소자, 보호회로 모듈 등의 안전소자를 사용하지 않고 과전류 발생시 안전성을 확보하기 위한 발명을 시도하여 왔다
이러한 과정에서, 전극리드에 퓨즈를 장착하려는 시도가 있었으나, 과전류 통전 시 퓨즈의 단전을 담보하기 어렵고, 신속한 단전을 기대하기 어려우며, 퓨즈 장착부위의 인장강도가 낮아 내구성이 취약하다는 문제가 있다.
따라서, 전극리드에 퓨즈를 사용하면서도, 과전류 통전 시 퓨즈의 단전을 담보할 수 있으며, 신속하게 단전시키는 것이 가능하고, 퓨즈 장착부위의 인장강도를 확보할 수 있는 이차전지의 개발에 대한 필요성이 높은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 전극리드에 단전부가 형성된 퓨즈를 구비하고, 상기 퓨즈의 적어도 일부를 전지케이스의 밀봉부에 위치시키는 경우, 과전류 통전 시 퓨즈의 단전을 담보할 수 있고, 신속한 단전이 가능하며, 밀봉부에 위치한 퓨즈 장착부위의 인장강도를 확보할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는, 전지케이스의 내부에 전극조립체가 내장된 상태로 밀봉되어 있는 이차전지로, 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극리드가 전지케이스의 밀봉부 외측으로 돌출되어 있고, 상기 전극리드는, 전극조립체에 전기적으로 연결되는 제 1 리드부, 외부장치와 전기적으로 연결되는 제 2 리드부 및 상기 제 1 리드부와 제 2 리드부를 전기적으로 상호 연결하고, 적어도 일부가 전지케이스의 밀봉부에 위치하며, 과전류의 통전 시 우선적으로 파괴될 수 있도록 기타 수직 단면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면적의 단전부가 형성되어 있는 퓨즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 퓨즈는 소망하는 범위를 초과하는 전류의 통전시 전류를 차단하는 기능을 수행할 수 있다면 한정되지는 아니하나, 예를 들어, 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb), 칼륨(K), 나트륨(Na), 인듐(In), 및 비스무스(Bi)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 것일 수 있고, 소망하는 전기저항 및 융점을 얻기 위해서는 다른 금속을 더 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 퓨즈는 양극리드 또는 음극리드에 위치한 것일 수 있고, 양극리드 및 음극리드 모두에 위치한 것일 수도 있다. 다만, 본 발명의 발명자들이 확인한 바에 의하면, 과전류 통전 시 우수한 단전성능을 가지는 본 발명의 퓨즈는 하나의 전극리드에만 장착되더라도 이차전지의 안전성을 충분히 담보 할 수 있어, 생산비 절감 측면에서 음극 또는 양극 리드 중 하나에만 위치하는 것이 더 효율적이다.
한편, 상기와 같이 상대적으로 작은 단면적의 단전부가 형성되어 있는 퓨즈를 사용하는 경우, 전기저항은 단면적에 반비례하므로 상기 단전부는 퓨즈의 다른 부위에 비해 상대적으로 높은 저항을 가진다. 단전부의 저항은 이차전지가 정상 작동 시에는 이상이 없으나, 과전류가 통전되는 경우에는 상대적으로 큰 발열이 초래되어 단전부에 용융이 일어나고 결국 단전부가 파괴되어 통전을 막는 작용을 한다.
이와 관련하여, 전기저항 및 발열량에 대한 일반식은 다음과 같이 표현할 수 있다.
R = ρ X l / A
W = I2 X R
상기 식들에서 R은 전기저항, ρ는 저항률, l은 길이, A는 단면적, W는 전력량(=발열량), I는 전류이다.
상기 식들을 통해 알 수 있듯이, 전기저항은 단면적에 반비례하므로, 단면적이 작은 단전부의 전기저항은 다른 부위에 비해 높고, 발열량은 전기저항의 크기에 비례하므로 과전류 통전 시 단전부는 상대적으로 많은 양의 열이 발생하게 된다. 따라서, 단전부는 과전류 통전 시 많은 열이 발생하고, 상대적으로 작은 단면적을 가지고 있으며, 융점이 낮은 금속으로 구성되어 있으므로, 금속의 용융을 통해 단전에 이르는 시간이 상대적으로 짧아 신속한 단전이 가능하여 이차전지의 안전성을 더욱 높일 수 있다.
이 때, 상기 단전부의 수직 단면적은 퓨즈의 기타 수직 단면적 대비 30~80% 크기일 수 있고, 상세하게는 45~70% 크기일 수 있다. 상기 단전부의 수직 단면적이 기타 수직 단면적 대비 30% 미만인 경우에는 단전부의 인장강도가 낮아 이차전지의 내구성이 크게 저하 될 수 있으며, 단전부에 전기저항이 높아져 전지의 정상 작동 상태에서 전력손실이 크다는 문제가 있으며, 80%를 초과하는 경우에는 과전류 통전 시 퓨즈의 단전을 담보하기 어렵고 신속한 단전이 이루어지기 어렵다는 문제가 있다.
상기 단전부의 형상은 퓨즈의 폭이 좁아진 구조, 또는 퓨즈의 두께가 줄어든 구조, 또는 퓨즈에 관통구가 천공되어 있는 구조일 수 있고, 소망하는 수직 단면적을 얻기위해 만입부와 관통구를 함께 포함하는 것일 수도 있다.
하나의 예에서, 상기 단전부의 형상은 퓨즈에 하나 또는 둘 이상의 관통구가 천공되어 있는 구조인 것일 수 있다. 이 때, 상기 관통구의 형상은 소망하는 바에 따라 원형 또는 다각형인 것일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 단전부의 형상은 퓨즈의 폭이 좁아진 구조 또는 퓨즈의 한쪽 또는 양쪽 측면에 만입부가 형성되어 있는 구조일 수 있다. 이 경우 상기 만입부의 형상은 노치형(notch type), 사각형, 라운드형 일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 상세하게는, 노치형(notch type)일 수 있다.
한편, 상기 퓨즈의 단전부는 전지케이스의 밀봉부에 위치할 수 있다. 상기 퓨즈의 단전부의 경우, 기타 수직 단면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면적을 가지므로 인장강도가 상대적으로 약하다는 문제가 있는 바, 퓨즈 및 전극리드의 전체적인 인장강도를 확보하기 위해서는, 상기 전지케이스의 밀봉부에 상기 단전부를 위치시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전지케이스의 밀봉부에서, 전지케이스와 전극리드의 계면에는 리드필름(lead film)이 개재될 수 있다. 이러한 경우, 리드필름이 전지케이스의 융착부보다 돌출하도록 구성할 수 있고, 이 때, 상기 밀봉부는 리드필름의 돌출부까지 포함하는 것이다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것일 수 있다.
상기 라미네이트 시트는, 상세하게는 금속 차단층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 수지 외곽층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 금속 차단층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 수지 실란트층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
일반적으로 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 금속과의 접착력이 낮으므로, 상기 금속 차단층과의 접착력을 향상시키기 위한 방안으로서, 상세하게는 상기 금속층과 수지 실란트층 사이에 접착층을 추가로 포함하여 접착력 및 차단 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는, 예를 들어, 우레탄(urethane)계 물질, 아크릴(acryl)계 물질, 열가소성 일래스토머(elastomer)를 함유하는 조성물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 제 1 리드부 및 제 2 리드부는 퓨즈와 용접에 의해 결합된 것일 수 있고, 상기 용접은, 예를 들어, 저항 용접, 레이저 용접, 또는 초음파 용접일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 리드부의 단부 또는 제 2 리드부의 단부에는 퓨즈의 단부와의 용접면 상에 단차가 형성되어 있을 수 있고, 상기 퓨즈의 단부에는 제 1 리드부의 단부 또는 제 2 리드부의 단부에 대응하는 단차가 형성되어 있을 수 있다. 또한, 상기 제 1 리드부의 단부 또는 제 2 리드부의 단부와 퓨즈의 단부에는 용접면 상에 요철이 형성되어 있는 것일 수 있다.
이와 같이, 용접면 상에 단차 또는 요철이 존재하는 경우는 그렇지 않은 경우에 비해 용접의 효과가 상승하며, 용접면의 인장강도가 확보되어 퓨즈 및 전극리드의 내구성이 향상된다.
본 발명에 따른 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 상기 이차전지들을 하나 또는 둘 이상 포함하는 것으로 구성된 전지팩에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다. 일반적인 경우 전지팩에는 적어도 일부 또는 전체 단위전지들이 직렬로 연결되어 있으며, 이러한 직렬 연결의 단위전지들 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 단위전지가 상기 이차전지로 구성 될 수 있다.
상기 중대형 디바이스의 구체적인 예로는 전기적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기 자동차(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); 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 상기와 같이 상대적으로 작은 단면적의 단전부가 형성되어 있는 퓨즈를 사용하는 경우, 전지의 비정상적인 작동으로 인해 전극리드에 과전류가 통전되면 상대적으로 작은 단면적의 단전부에는 더 높은 전기저항으로 인해 상대적으로 더 많은 발열이 일어나고, 결국 단전부의 용융이 일어나게 되어 퓨즈의 단전을 담보하여 이차전지의 안전성을 확보 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 단전부의 단면적은 기타 수직 단면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면적을 가지므로 금속의 용융을 통해 단전에 이르는 시간이 상대적으로 짧아 신속한 단전이 가능하여 이차전지의 안전성을 더욱 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 퓨즈의 적어도 일부분이 전지케이스의 밀봉부에 위치하여 상기 밀봉부와 융착되면 퓨즈의 인장강도를 확보할 수 있고 결과적으로 이차전지의 내구성이 증대되는 효과도 얻을 수 있다.
도 1는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극리드에 구비된 퓨즈가 밀봉부인 리드필름 부분에 위치한 것을 나타낸 파우치형 이차전지의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 밀봉부에 해당하는 전지케이스의 융착부 및 리드필름의 융착부를 빗금으로 표시한 파우치형 이차전지의 평면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 퓨즈의 일부분이 밀봉부에 위치한 것을 나타낸 파우치형 이차전지의 평면도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 관통구가 천공 되어 있는 형상의 단전부를 포함하는 퓨즈가 구비된 전극리드 부분의 평면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 만입부가 노치형인 단전부를 포함하는 퓨즈가 구비된 전극리드 부분의 평면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 만입부가 사각형인 단전부를 포함하는 퓨즈가 구비된 전극리드 부분의 평면도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 만입부가 라운드형이고 동시에 원형의 관통구가 천공되어 있는 단전부를 포함하는 퓨즈가 구비된 전극리드 부분의 평면도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 두께가 줄어든 구조의 단전부를 포함하는 퓨즈가 구비되어 있고, 퓨즈와 제 1 리드부의 단부 및 제 2 리드부의 단부와의 용접면 상에 단차가 형성되어 있는 전극리드 부분의 측면도이다;
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 두께가 줄어든 구조의 단전부를 포함하는 퓨즈가 구비되어 있고, 퓨즈와 제 1 리드부의 단부 및 제 2 리드부의 단부와의 용접면 상에 요철이 형성되어 있는 전극리드 부분의 측면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극리드(50)에 구비된 퓨즈(70)가 밀봉부인 리드필름(60) 부분에 위치한 것을 나타낸 파우치형 이차전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는 전지케이스(20)와 전극리드(50)의 계면에 리드필름(60)을 개재하고 있으며, 퓨즈(70)가 밀봉부에 해당하는 리드필름(60) 부분에 위치하고 있고, 퓨즈(70)에는 원형의 관통구가 형성되어 있다.
도 2 및 도 3에는 본 발명의 밀봉부(80)에 해당하는 전지케이스(20)의 융착부 및 리드필름(60)의 융착부를 빗금으로 표시한 파우치형 이차전지의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
먼저, 도 2는 하나의 실시예에 따른 퓨즈(70) 전체가 밀봉부(80) 안에 위치하고 있는 이차전지를 보여준다.
도 2를 참조하면, 전극 탭들(40)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(50)는 각 극판으로부터 연장된 복수개의 전극 탭들(40)과 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(50)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 리드필름(60)이 부착되어 있다. 또한, 전극리드(50)에는 원형의 관통구가 천공되어 있는 형상의 단전부를 포함하는 퓨즈(70)가 장착되어 있다.
이 때, 밀봉부(80)는 전지케이스(20)의 융착부와 리드필름(70)의 융착부 또한 포함하는 개념이다. 따라서, 리드필름(60)의 크기에 따라 밀봉부(80)를 확장하는 것이 가능하고, 전극리드의 소망하는 위치에 퓨즈(70)를 장착하고 리드필름(70)을 통해 인장강도를 확보하는 것이 가능하다.
한편, 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 퓨즈(70)의 일부분이 밀봉부(80)에 위치한 것을 나타낸 파우치형 이차전지를 보여준다.
도 3을 참조하면, 퓨즈(70)의 일부, 그 중 단전부를 포함하는 부분이 밀봉부(80)에 위치하는 점을 제외하고는 도 2와 유사하다. 퓨즈(70)의 단전부는 수직 단면적이 상대적으로 작아 인장강도가 가장 약한 부분이므로 밀봉부(80)에 위치함이 바람직하다.
도 4 내지 도 7에는 본 발명에 대해 더욱 구체적으로 살펴보기 위해, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단전부(71)의 단면적이 기타 수직 단면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면적을 갖도록 구성한 퓨즈를 포함하는 전극리드(50) 부분의 평면도를 확대 도시하고 있다.
먼저, 도 4를 참조하면, 전극리드(50)는 제 1 리드부(51) 및 제 2 리드부(52)가 퓨즈(70)를 통해 전기적으로 상호 연결되어 있고, 퓨즈(70)에는 두개의 원형 관통구(72)가 천공되어 있는 단전부(71)가 형성되어 있다.
다만, 도 4에서 관통구의 형상은 원형을 예로 들고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 소망하는 바에 따라 다각형의 관통구가 천공되어 있는 퓨즈를 이용하는 것도 가능할 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 단전부(71)에는 노치형, 또는 사각형의 만입부(73)가 형성되어 있다.
도 7을 참조하면, 단전부(71)에는 라운드형의 만입부(73)와 동시에 원형의 관통구(72)가 형성되어 있다.
또한, 도 8 내지 도 11에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 단전부(71)의 형상이 두께가 줄어든 구조인 퓨즈(70)와, 제 1 리드부(51)의 단부 및 제 2 리드부(52)의 단부와의 용접면(90) 상에 단차 또는 요철이 형성되어 있는 전극리드(50) 부분의 측면도를 모식적으로 도시하고 있다.
먼저, 도 8을 참조하면, 퓨즈(70)의 단부와 제 1 리드부(51)의 단부 및 제 2 리드부(52)의 단부의 용접면(90)은, 퓨즈(70)를 기준으로는 윗면이 좁고 아랫면이 넓은 형상의 단차를, 제 1 리드부(51)의 단부 및 제 2 리드부(52)의 단부를 기준으로는 퓨즈(70)의 단부와 대응되도록 윗면이 넓고 아랫면이 좁은 형상의 단차를 가지고 있다.
도 9를 참조하면, 퓨즈(70)의 단부와 제 1 리드부(51)의 단부 및 제 2 리드부(52)의 단부의 용접면(90)은, 퓨즈(70)를 기준으로는 양쪽 단부가 ‘凹’ 형상으로 구성되어 있고, 제 1 리드부(51)의 단부 및 제 2 리드부(52)의 단부를 기준으로는 퓨즈(70)의 단부에 대응되도록 ‘凸’ 형상으로 구성되어 있다.
도 10을 참조하면, 퓨즈(70)의 단부와 제 1 리드부(51)의 단부 및 제 2 리드부(52)의 단부의 용접면(90)은 수직 방향으로 지그재그(Zigzag) 형상의 요철이 형성되어 있고, 도 11을 참조하면, 퓨즈(70)의 윗면이 넓고 아랫면이 좁도록 퓨즈(70)의 단부와 제 1 리드부(51)의 단부 및 제 2 리드부(52)의 단부의 용접면(90)은 사선으로 지그재그(Zigzag) 형상의 요철이 형성되어 있다.
이와 같이, 용접면(90) 상에 단차 또는 요철이 존재하는 경우는 그렇지 않은 경우에 비해 용접의 효과가 상승하며, 용접면(90)의 인장강도가 확보되어 퓨즈(70) 및 전극리드(50)의 내구성이 향상된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지는 상대적으로 작은 단면적의 단전부(71)가 형성되어 있는 퓨즈(70)를 사용하는 경우, 전지의 비정상적인 작동으로 인해 전극리드(50)에 과전류가 통전되면 상대적으로 작은 단면적의 단전부(71)에는 더 높은 전기저항으로 인해 상대적으로 더 많은 발열이 일어나고, 결국 단전부(71)의 용융이 일어나게 되어 퓨즈(70)의 단전을 담보하여 이차전지의 안전성을 확보 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 단전부(71)의 단면적은 기타 수직 단면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면적을 가지므로 금속의 용융을 통해 단전에 이르는 시간이 상대적으로 짧아 신속한 단전이 가능하여 이차전지의 안전성을 더욱 높일 수 있다. 게다가, 퓨즈(70)의 적어도 일부분이 전지케이스(20)의 밀봉부(80)에 위치하여 밀봉부(80)와 융착되면 퓨즈(70)의 인장강도를 확보할 수 있고 결과적으로 이차전지의 내구성이 증대되는 효과도 얻을 수 있다.
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.

Claims (20)

  1. 전지케이스의 내부에 전극조립체가 내장된 상태로 밀봉되어 있는 이차전지로,
    상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 전극리드가 전지케이스의 밀봉부 외측으로 돌출되어 있고,
    상기 전극리드는,
    전극조립체에 전기적으로 연결되는 제 1 리드부;
    외부장치와 전기적으로 연결되는 제 2 리드부; 및
    상기 제 1 리드부와 제 2 리드부를 전기적으로 상호 연결하고, 상기 제 1 리드부 및 제 2 리드부의 수평면 상 폭과 동일한 폭으로 이루어져 있으며, 적어도 일부가 전지케이스의 밀봉부에 위치하며, 과전류의 통전 시 우선적으로 파괴될 수 있도록 기타 수직 단면적과 비교하여 상대적으로 작은 단면적의 단전부가 형성되어 있고, 상기 단전부의 수평면 상 폭은 상기 제 1 리드부 및 제 2 리드부의 수평면 상 폭보다 작게 이루어져 있는 퓨즈;
    를 포함하고,
    상기 제 1 리드부 및 제 2 리드부는 퓨즈와 용접에 의해 결합되어 있고,
    상기 용접은 저항 용접, 레이저 용접, 또는 초음파 용접이며,
    상기 제 1 리드부의 단부 또는 제 2 리드부의 단부에는 퓨즈의 단부와의 용접면 상에 단차가 형성되어 있으며, 상기 퓨즈의 단부에는 제 1 리드부의 단부 또는 제 2 리드부의 단부에 대응하는 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 퓨즈는 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb), 칼륨(K), 나트륨(Na), 인듐(In), 및 비스무스(Bi)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스의 밀봉부에서, 전지케이스와 전극리드의 계면에는 리드필름(lead film)이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 퓨즈는 양극리드 또는 음극리드에 위치한 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 퓨즈는 양극리드 및 음극리드 모두에 위치한 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 퓨즈의 단전부가 전지케이스의 밀봉부에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단전부의 수직 단면적은 퓨즈의 기타 수직 단면적 대비 30~80% 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 단전부의 형상은 퓨즈의 폭이 좁아진 구조, 또는 퓨즈의 두께가 줄어든 구조, 또는 퓨즈에 관통구가 천공되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 단전부의 형상은 퓨즈에 관통구가 천공되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 단전부의 형상은 퓨즈의 폭이 좁아진 구조 또는 퓨즈의 한쪽 또는 양쪽 측면에 만입부가 형성되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 만입부의 형상은 노치형(notch type)인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 리드부의 단부 또는 제 2 리드부의 단부와 퓨즈의 단부에는 용접면 상에 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  18. 제 1 항 내지 제 12 항 및 제 17 항 중 어느 하나에 따른 이차전지를 하나 또는 둘 이상 포함하는 것으로 구성된 전지팩.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전지팩에는 적어도 일부 또는 전체 단위전지들이 직렬로 연결되어 있으며, 이러한 직렬 연결의 단위전지들 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 단위전지가 상기 이차전지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  20. 제 18 항에 따른 전지팩을 포함하는 것으로 구성된 중대형 디바이스.
KR1020130136366A 2013-11-11 2013-11-11 퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지 KR101671486B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130136366A KR101671486B1 (ko) 2013-11-11 2013-11-11 퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130136366A KR101671486B1 (ko) 2013-11-11 2013-11-11 퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150054202A KR20150054202A (ko) 2015-05-20
KR101671486B1 true KR101671486B1 (ko) 2016-11-01

Family

ID=53390424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130136366A KR101671486B1 (ko) 2013-11-11 2013-11-11 퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101671486B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019190028A1 (ko) * 2018-03-26 2019-10-03 주식회사 엘지화학 배터리 팩
KR20200016662A (ko) * 2018-08-07 2020-02-17 주식회사 엘지화학 이차전지

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160030688A (ko) * 2014-09-11 2016-03-21 주식회사 루트제이드 과전류 차단수단이 구비된 이차전지
WO2018055676A1 (ja) * 2016-09-20 2018-03-29 株式会社東芝 組電池および導電部材
KR101736211B1 (ko) * 2016-09-30 2017-05-17 전영화전(주) 알루미늄 및 알루미늄 합금과의 접합특성이 우수한 안테나용 접촉 단자 박막 시트의 제조 및 처리방법
KR102258822B1 (ko) 2017-04-25 2021-06-07 주식회사 엘지에너지솔루션 재활용 가능한 파우치형 이차전지, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 모듈 재활용 방법
KR102468048B1 (ko) * 2017-10-31 2022-11-17 주식회사 엘지에너지솔루션 낮은 저항의 원통형 전지셀
JP2019194949A (ja) * 2018-05-01 2019-11-07 トヨタ自動車株式会社 ラミネート型電池
US20220006162A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-06 Honda Motor Co., Ltd. Battery
KR20230038952A (ko) * 2021-09-13 2023-03-21 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 리드와 리드필름 사이에 안전 소자를 구비한 파우치형 전지 셀

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1167188A (ja) * 1997-08-22 1999-03-09 Japan Storage Battery Co Ltd 二次電池用リード端子及びリチウム二次電池
EP1946396B1 (en) * 2005-11-08 2018-02-07 LG Chem, Ltd. Secondary battery with advanced safety
KR100906253B1 (ko) * 2006-05-01 2009-07-07 주식회사 엘지화학 과전류의 인가시 파괴되는 파단부가 형성되어 있는전극단자를 포함하고 있는 이차전지
KR101094039B1 (ko) * 2009-10-01 2011-12-19 삼성에스디아이 주식회사 전류차단소자 및 이를 구비한 이차 전지

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019190028A1 (ko) * 2018-03-26 2019-10-03 주식회사 엘지화학 배터리 팩
US11658367B2 (en) 2018-03-26 2023-05-23 Lg Energy Solution, Ltd. Battery pack
KR20200016662A (ko) * 2018-08-07 2020-02-17 주식회사 엘지화학 이차전지
KR102551377B1 (ko) * 2018-08-07 2023-07-05 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150054202A (ko) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101671486B1 (ko) 퓨즈가 구비된 전극리드를 포함하는 이차전지
US9413038B2 (en) Battery module of improved stability
KR100906253B1 (ko) 과전류의 인가시 파괴되는 파단부가 형성되어 있는전극단자를 포함하고 있는 이차전지
KR101853397B1 (ko) 전지모듈
US20200343499A1 (en) Battery Module Including Heat Shrinkable Tube
KR102394742B1 (ko) 열 방출이 개선된 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
JPWO2016136248A1 (ja) 電源装置及びこれを備える車両
KR101653305B1 (ko) 파우치형 전지셀
JP6506307B2 (ja) スペーサーを含む電池パック
KR101524002B1 (ko) 자동 전자 개폐기를 적용한 전지팩
KR20170037157A (ko) 변형된 리드를 구비한 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR20140067246A (ko) 노즐 부재가 장착되어 있는 전지셀
KR101487152B1 (ko) 단위모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
KR101929529B1 (ko) 고정 프레임을 포함하는 전지모듈 및 고정 프레임을 전지모듈 상에 형성하는 방법
KR20130130935A (ko) 파우치형 이차전지
KR101472613B1 (ko) 중대형 전지팩 및 그 패키징 방법
KR102490216B1 (ko) 보형부재를 포함하는 전지셀
KR20210050255A (ko) 이종금속으로 이루어진 버스바 및 이의 제조 방법
KR102480736B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
KR102267056B1 (ko) 배터리 모듈과 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR101516449B1 (ko) 중대형 전지팩 및 그 패키징 방법
KR20110108010A (ko) 중대형 전지팩 및 그 패키징 방법
KR101722978B1 (ko) 직접 고정 방식의 전지모듈을 포함하는 전지팩
KR102104966B1 (ko) 전극단자들 사이에 열융착 돌출부를 포함하고 있는 전지셀
KR20200104614A (ko) 절곡된 형상의 센싱 버스바가 구비된 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191016

Year of fee payment: 4