KR101752329B1 - Secondary Battery with Advanced Safety - Google Patents

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김동명
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하고 있고, 전극조립체의 전극 탭은 전극리드에 결합되어 전지케이스 외부로 돌출되어 있으며, 전기절연성의 발포성 접착제가 상기 전극 탭과 전극리드의 결합부위("탭-리드 결합부") 및 전극조립체의 대향면을 감싸고 있는 구조로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다. The present invention relates to a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, wherein the battery case has a positive electrode / separator / negative electrode assembly embedded therein, the electrode tab of the electrode assembly is coupled to the electrode lead and protrudes outside the battery case, Wherein the foamed adhesive is mounted in a structure that surrounds a joint portion ("tab-lead joint portion") of the electrode tab and the electrode lead and the opposite surface of the electrode assembly.

Description

안전성이 향상된 이차전지 {Secondary Battery with Advanced Safety}[0001] The present invention relates to a secondary battery with an improved safety,

본 발명은 안전성이 향상된 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery with improved safety.

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 리튬 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 리튬이온 폴리머 전지(LiPB)는 전극(양극 및 음극)과 분리막을 열융착시킨 전극조립체에 전해액을 함침시킨 구조로서, 주로 스택형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 밀봉한 형태로서 많이 사용되고 있다. 따라서, 리튬이온 폴리머 전지를 종종 파우치형 전지로 칭하기도 한다. Such a lithium secondary battery may be classified as a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, or a lithium polymer battery depending on the configuration of an electrode and an electrolytic solution. The lithium secondary battery is less liable to leak electrolyte, Is increasing. Lithium ion polymer battery (LiPB) is a structure in which an electrolyte solution is impregnated in an electrode assembly in which an electrode (an anode and a cathode) and a separator are thermally fused, and is often used as a form in which a stacked electrode assembly is sealed in a pouch case of an aluminum laminate sheet have. Therefore, a lithium ion polymer battery is often referred to as a pouch type battery.

도 1 및 2에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 LiPB의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.Figures 1 and 2 schematically illustrate a typical structure of a representative LiPB that includes a stacked electrode assembly.

이들 도면을 참조하면, LiPB(100)는, 파우치형의 전지케이스(200) 내부에 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(300)가 내장되어 있고, 그것의 양극 및 음극 탭들(301, 302)이 두 개의 전극리드(400, 410)에 용접되어 전지케이스(200)의 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.Referring to these figures, the LiPB 100 has an electrode assembly 300 including an anode, a cathode, and a separator disposed therebetween in a pouch-shaped battery case 200, (301, 302) are welded to the two electrode leads (400, 410) and sealed so as to be exposed to the outside of the battery case (200).

전지케이스(200)는 알루미늄 라미네이트 시트와 같은 연포장재로 되어 있으며, 전극조립체(300)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(230)를 포함하는 케이스 본체(210)와 그러한 본체(210)에 일측이 연결되어 있는 덮개(220)로 이루어져 있다. The battery case 200 is made of a soft packaging material such as an aluminum laminate sheet and includes a case body 210 including a concave shaped housing part 230 on which the electrode assembly 300 can be placed, And a lid 220 to which one side is connected.

LiPB(100)에 사용되는 전극조립체(300)는, 도 1에서와 같은 스택형 구조 이외에 젤리롤형 구조도 가능하다. 스택형 전극조립체(300)는 다수의 양극 탭들(301)과 다수의 음극 탭들(302)이 전극리드(400, 410)에 용접되어 있고, 전극리드(400, 410)에는 전지케이스(200)와의 전기적 절연성과 밀봉성을 확보하기 위하여 절연필름(500)이 상하면에 부착된다. The electrode assembly 300 used in the LiPB 100 may have a jelly-roll structure other than the stacked structure shown in FIG. The stacked electrode assembly 300 includes a plurality of positive electrode tabs 301 and a plurality of negative electrode tabs 302 welded to the electrode leads 400 and 410 and the electrode leads 400 and 410 are welded to the battery case 200 An insulation film 500 is attached to the upper and lower surfaces to ensure electrical insulation and sealing properties.

이러한 LiPB 등의 리튬 이차전지는 고온에 노출되거나, 과충전, 외부단락, 침상(nail) 관통, 국부적 손상(local crush), 낙하 등에 의해 단락이 유발되어 짧은 시간 내에 큰 전류가 흐르게 될 경우, IR 발열에 의해 전지가 가열되면서 발화/폭발의 위험성이 있다. 전지의 온도가 상승하면 전해액과 전극 사이의 반응이 촉진된다. 그 결과, 반응열이 발생하여 전지의 온도는 추가적으로 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 따라서, 전지의 온도가 급격히 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 이러한 악순환에 의해, 전지의 온도가 급격히 상승하는 열폭주 현상이 일어나게 되고 온도가 일정 이상까지 상승하면 전지의 발화가 일어날 수 있다. 또한, 전해액과 전극 사이의 반응 결과, 가스가 발생하여 전지 내압이 상승하게 되며, 일정 압력 이상에서 리튬 이차전지는 폭발하게 된다. 이와 같은 발화 및 폭발의 위험성은 리튬 이차전지가 가지고 있는 가장 치명적인 단점이라 할 수 있다.Such a lithium secondary battery such as LiPB may cause a short circuit due to exposure to high temperature, overcharge, external short circuit, nail penetration, local crush, drop, etc., There is a risk of ignition / explosion as the battery is heated. When the temperature of the battery rises, the reaction between the electrolyte and the electrode is accelerated. As a result, a reaction heat is generated and the temperature of the battery further rises, which again accelerates the reaction between the electrolyte and the electrode. Therefore, the temperature of the battery rapidly increases, which again accelerates the reaction between the electrolyte and the electrode. Such a vicious circle causes a thermal runaway phenomenon in which the temperature of the battery rises sharply, and when the temperature rises to a certain level or higher, the battery may ignite. Further, as a result of the reaction between the electrolyte and the electrode, gas is generated and the internal pressure of the battery is increased, and the lithium secondary battery explodes at a certain pressure or higher. The risk of such ignition and explosion is the most fatal disadvantage of lithium secondary batteries.

특히, LiPB는 전지케이스가 강도가 약한 연포장재로 되어 있음으로 인해 낙하, 외부 충격 등에 의해 쉽게 변형된다. 도 1b에서 보는 바와 같이, 전지케이스(200) 중 전극조립체(300)의 상단에는 전극 탭들이 용접에 의해 전극리드(400, 410)에 연결되기 위한 공간(230a)이 존재하는데, 낙하 등에 의해 전지의 상단 방향으로부터 충격이 가해지는 경우, 전극조립체(300)가 상단 공간(230a)으로 이동하면서 전극리드(400, 410)의 탭-리드 결합부(주로, 양극 부위)가 전극조립체(300)의 최외곽 전극(주로, 음극 집전체) 또는 전극조립체 상단에 접촉되면서 내부 단락이 유발될 수 있다. 전지의 낙하는 전지의 사용 중에 자주 발생하는 현상이므로, 보다 효율적인 방법으로 전지의 안전성을 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.In particular, LiPB is easily deformed due to dropping, external impact, etc. due to the battery case being made of a soft packaging material having a weak strength. 1B, a space 230a for connecting the electrode tabs to the electrode leads 400 and 410 by welding is present on the upper end of the electrode assembly 300 of the battery case 200, (Mainly an anode) of the electrode leads 400 and 410 move to the top of the electrode assembly 300 while the electrode assembly 300 moves to the top space 230a when an impact is applied from the top direction of the electrode assembly 300. [ An internal short circuit may be caused by contacting the outermost electrode (mainly the negative electrode collector) or the top of the electrode assembly. Since the drop of the battery is a phenomenon that occurs frequently during use of the battery, there is a high need for a technique for securing the safety of the battery in a more efficient manner.

상기 문제점을 해결하기 위해 종래에는 전극조립체의 이동으로 인한 내부 단락을 방지하기 위하여, 점착식 테이프를 전극조립체의 일부에 부착하거나 전극조립체의 상부 공간에 이물질을 삽입하는 방식이 사용되고 있다. 그러나, 상기와 같은 방식은 점착식 테이프와 전해액의 화학반응을 유발하므로 전지의 성능을 감소시키는 문제점이 있다.In order to solve the above problem, in order to prevent an internal short-circuit due to movement of the electrode assembly, a method of attaching the adhesive tape to a part of the electrode assembly or inserting a foreign substance into the upper space of the electrode assembly is used. However, the above-described method has a problem of reducing the performance of the battery because it induces a chemical reaction between the adhesive tape and the electrolyte.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 특정 구조의 이차전지가 매우 필요한 실정이다.Therefore, a secondary battery having a specific structure capable of solving the above problems is very much needed.

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, 전극리드와 전지케이스의 접촉부위 뿐만 아니라 전극 탭과 전극리드가 결합되는 부위 및 전극조립체의 대향면에서 전극 탭 부위를 제외한 전체를 발포성 접착제로 감싸도록 구성함으로써, 근본적으로 내부단락을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that not only the contact area between the electrode lead and the battery case but also the area where the electrode tab and the electrode lead are coupled and the entire area except the electrode tab part, It has been confirmed that an internal short circuit can be effectively prevented by fundamentally wrapping it with an adhesive, thereby completing the present invention.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하고 있고, 전극조립체의 전극 탭은 전극리드에 결합되어 전지케이스 외부로 돌출되어 있으며, 전기절연성의 발포성 접착제가 상기 전극 탭과 전극리드의 결합부위("탭-리드 결합부") 및 전극조립체의 대향면을 감싸고 있는 구조로 구성되어 있다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a rechargeable battery including a positive electrode / separator / negative electrode assembly embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, And the electrically insulating foamed adhesive covers the opposing surfaces of the electrode tabs and the electrode tabs and the electrode tabs.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전기절연성의 발포성 접착제가 전극 탭과 전극리드의 결합부위("탭-리드 결합부") 및 전극조립체의 대향면 전체를 감싸고 있는 구조로 구성되어 있으므로, 낙하 등과 같은 외부 충격이 이차전지에 인가되더라도 전지의 성능은 최대한 유지하면서 내부 단락을 방지할 수 있다.Therefore, the secondary battery according to the present invention is structured such that the electrically insulating foamable adhesive wraps around the joint portion ("tab-lead joint portion") of the electrode tab and the electrode lead and the entire opposing face of the electrode assembly, Even if the same external impact is applied to the secondary battery, the internal short circuit can be prevented while maintaining the maximum performance of the battery.

앞서 설명한 바와 같이, 일반적인 파우치형 이차전지에서 전극조립체가 라미네이트 시트의 전지케이스에 장착되는 경우, 상부 공간 효율 증대를 위해 전극 탭을 V-포밍(forming)하여 전극 리드에 연결하게 된다. 이 과정에서 충격, 낙하 등의 원인으로 전극과 전극조립체의 최외곽을 구성하는 전극 사이에 단락이 일어날 수 있는데, 전극조립체의 최외곽을 구성하는 전극은 양극 또는 음극일 수 있으며, 일반적으로는 양극과 음극간 전지 설계 밸런스, 특히 안전성의 이유로 음극으로 구성한다.As described above, in an ordinary pouch-type secondary battery, when the electrode assembly is mounted on the battery case of the laminate sheet, the electrode tab is V-formed to increase the space efficiency and connected to the electrode lead. In this process, a short circuit may occur between the electrode and the electrode constituting the outermost part of the electrode assembly due to impact, falling, etc. The electrode constituting the outermost part of the electrode assembly may be a positive electrode or a negative electrode, And a negative electrode for the balance of the battery design between the cathodes, especially for safety reasons.

또한, 종래의 파우치형 이차전지는, 음극보다 분리막의 크기를 더 크게 하여 단락의 위험을 1차적으로 방지하고 있다. 그러나, 양극 리드가 분리막을 파고들 경우에도 단락을 방지할 수 있도록, 본 발명의 이차전지는 전극조립체의 전극 탭과 전극리드의 결합부위 및 전극조립체의 대향면 전체를 전기절연성의 발포성 접착제로 도포 또는 분사하여 경화시킴으로써, 전지의 성능은 최대한 유지하면서도, 낙하 등의 외부 충격에 의한 단락을 근본적으로 방지할 수 있는 장점을 가진다.In addition, the conventional pouch-type secondary battery has a larger separation membrane size than the negative electrode, thereby primarily preventing the risk of short-circuiting. However, in order to prevent a short circuit even when the positive electrode lead penetrates the separator, the secondary battery of the present invention is applied to the electrode tab and the electrode lead of the electrode assembly and the entire opposing surface of the electrode assembly with an electrically insulating foaming adhesive Or spraying it to cure it, it has the advantage of being capable of fundamentally preventing a short circuit due to an external impact such as falling while maintaining the performance of the battery to the maximum.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전극조립체는 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층한 스택형 전극조립체이고, 상기 탭-리드 결합부는 다수의 전극 탭들(양극 탭 또는 음극 탭)을 하나의 전극리드(양극리드 또는 음극리드)에 용접하여 결합시킨 구조일 수 있다. In one preferred embodiment, the electrode assembly is a stacked electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween. The tab-lead coupling portion includes a plurality of electrode tabs (a positive electrode tab or a negative electrode tab) (Positive electrode lead or negative electrode lead) to be bonded to each other.

또 다른 바람직한 예에서, 상기 전극조립체는 바이셀 또는 풀셀 구조의 단위 셀들이 분리필름에 의해 권취되어 있는 스택/폴딩형 전극조립체이고, 상기 탭-리드 결합부는 단위 셀들의 다수 전극 탭들(양극 탭 또는 음극 탭)을 하나의 전극리드(양극리드 또는 음극리드)에 용접하여 결합시킨 구조일 수 있다.In another preferred embodiment, the electrode assembly is a stack / folding type electrode assembly in which unit cells of a bi-cell or pull-cell structure are wound by a separation film. The tab- Negative electrode tab) may be welded to one electrode lead (positive lead or negative lead).

상기 바이셀은 최외곽 양측의 전극들이 동일한 전극을 가진 단위 셀로서, 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극의 기본 구조를 가지고 있다. 상기 풀셀은 최외곽 양측의 전극들이 반대 전극을 가진 단위 셀로서, 양극/분리막/음극의 기본 구조를 가지고 있다. The bi-cell has a basic structure of an anode / separator / cathode / separator / anode or a cathode / separator / anode / separator / cathode, where the electrodes on both sides of the outermost periphery have the same electrode. The pull cell has unit cells having opposite electrodes on the outermost sides, and have a basic structure of a cathode / separator / cathode.

본 발명에서 상기 발포성 접착제는 양극의 탭-리드 결합부와 음극의 탭-리드 결합부에 각각 독립적으로 도포되는 것이 바람직하나, 필요에 따라 동시에 도포될 수도 있다.In the present invention, the foamable adhesive is preferably applied independently to the tab-lead bonding portion of the positive electrode and the tab-lead bonding portion of the negative electrode, but may be applied simultaneously if necessary.

발포성 접착제는 분사 또는 도포 방식으로 형성되는 구조가 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The foamable adhesive is preferably formed by spraying or coating, but is not limited thereto.

구체적인 예에서, 상기 발포성 접착제는 10 내지 150℃ 에서 경화가 일어나는 소재로 이루어져 있으며, 예를 들어, 에폭시(epoxy) 수지계 접착제, 페놀 수지계 접착제, 폴리에스테르 수지계 접착제, 폴리이미드 수지계 접착제, 우레탄(urethane) 수지계 접착제, 아크릴 수지계 접착제 등이 사용될 수 있고, 이들은 하나 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. In a specific example, the foamable adhesive is made of a material which is cured at 10 to 150 ° C. Examples of the adhesive include an epoxy resin adhesive, a phenol resin adhesive, a polyester resin adhesive, a polyimide resin adhesive, a urethane adhesive, A resin adhesive, an acrylic resin adhesive, or the like can be used, and these can be used singly or in combination of two or more.

따라서, 상기 전극 탭과 전극리드의 결합부위는 물론, 전극조립체의 대향면 전체가 상기 발포성 접착제에 의해 도포 또는 분사되어 경화됨으로써, 전지 케이스 내에서 전극 조립체의 유동을 방지할 수 있다.Therefore, the entire opposing surface of the electrode assembly as well as the electrode tab and the electrode lead are coated or injected by the foamable adhesive and cured, thereby preventing the electrode assembly from flowing in the battery case.

경화 이전의 발포성 접착제에서 그것의 두께는 50 마이크로미터 내지 3000 마이크로미터인 것이 바람직하나, 사용 조건에 따라 다양하게 선택될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 상기 전극탭과 전극리드의 결합부위 및 전극조립체의 대향면의 공간 전체를 상기 발포성 접착제로 채우는 구성으로 형성될 수 있다.The thickness of the foamable adhesive prior to curing is preferably from 50 micrometers to 3000 micrometers, but may be variously selected depending on the conditions of use. For example, the joining portion of the electrode tab and the electrode lead and the entire space of the opposing surface of the electrode assembly may be filled with the foamable adhesive.

하나의 바람직한 예에서, 발포성 접착제는 상기 전극 탭 부위를 제외한 상기 전극조립체의 대향면 전체에 형성되는 구조일 수 있다. 따라서, 전지 내부의 단락을 원천적으로 차단할 수 있다.In one preferred example, the foamable adhesive may be formed on the entire opposite surface of the electrode assembly except for the electrode tab portion. Therefore, it is possible to cut off the short circuit inside the battery.

구체적인 예에서, 상기 발포성 접착제는 도포 또는 분사된 후, 5 내지 60 초 후에 경화되어 탭-리드 결합부 및 전극조립체의 대향면을 감싸는 구조일 수 있다.In a specific example, the foamable adhesive may be cured after 5 to 60 seconds after being applied or sprayed so as to wrap the tab-lead bonding portion and the opposite surface of the electrode assembly.

일반적으로 파우치형 전지에서는 전극리드와 전지케이스의 접촉부위에는 절연필름이 부착되어 있다. 이 경우, 본 발명의 발포성 접착제는 상기 절연필름의 아래쪽에 연속하여 도포 또는 분사되는 구조가 바람직하다.Generally, in a pouch type battery, an insulating film is attached to a contact portion between an electrode lead and a battery case. In this case, it is preferable that the foamable adhesive of the present invention is applied or sprayed continuously to the lower side of the insulating film.

한편, 본 발명에서 상기 전극 탭은 발포성 접착제에 의해 분리막이 손상되는 것을 방지할 수 있는 길이로 집전체 상단으로부터 길게 연장되는 구조를 가질 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 연장되는 길이는 2 내지 8 mm일 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the electrode tab may have a structure in which the separator is prevented from being damaged by a foaming adhesive and extended from the top of the collector. In one preferred example, the extended length may be 2 to 8 mm.

본 발명의 전극조립체는 앞서 설명한 바와 같은 단락의 위험성이 높은 구조를 가진 전극조립체로서, 예를 들어, 다수의 극판들을 분리막이 개제된 상태로 적층한 스택형 구조, 풀셀 또는 바이셀 등의 단위셀들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 구조 등일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. The electrode assembly of the present invention is an electrode assembly having a high risk of short-circuiting as described above. For example, the electrode assembly includes a stacked structure in which a plurality of electrode plates are laminated with a separator formed thereon, A stacked / folded structure of a structure in which a substrate is wound with a separation film, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체가 라미네이트 시트의 전지케이스에 장착되어 있는 것이라면 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있다.The secondary battery according to the present invention is not particularly limited as long as the electrode assembly is mounted on the battery case of the laminate sheet, but it may preferably be a lithium secondary battery.

이러한 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 바와 같이, 양극, 음극, 전해질 등으로 구성되어 있는 바, 이하에서 상술한다.Such a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte and the like as is well known in the art and will be described in detail below.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전제 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The anode is prepared, for example, by coating a mixture of a cathode active material, a conductive agent and a binder on a cathode current collector, and then drying the cathode active material. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은 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; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; 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); 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. However, the present invention is not limited to these.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 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 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or a surface of aluminum or stainless steel 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 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 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 agent 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 agent is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and 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.

상기 바인더는 활물질과 도전제 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 agent to the binder and in binding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50% by weight 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.

음극은 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying a negative electrode material on the negative electrode collector and drying the same, and if necessary, the above-described components may further be included.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 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 collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, 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 음극 재료는, 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, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode material may be, 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 < 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 and the like can be used.

리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질용 용매와 리튬염으로 이루어져 있다. 상기 용매로는, 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.The non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is composed of a solvent for a nonaqueous electrolyte and a lithium salt. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, But are not limited to, lactone, 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 derivatives, Tetrahydrofuran derivatives, ether, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like 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, CF3SO3Li, (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 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

경우에 따라서는 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용될 수도 있다.In some cases, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, etc. may 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 중합체 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, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can 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.

또한, 비수계 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), FPC(Fluoro-Propylene carbonate) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., non-aqueous electrolytes may be used in the form of, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like are added It is possible. 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), FPC (fluoro-propylene carbonate), and the like.

본 발명은 또한 상기 이차전지를 포함하는 전지팩을 제공하며, 상기 전지팩을 전원으로 사용하고 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 또는 플러그-인 하이브리드 전기자동차를 제공한다.The present invention also provides a battery pack including the secondary battery, wherein the battery pack is used as an electric power source, and the electric vehicle, the hybrid electric vehicle, or the plug-in hybrid electric vehicle having a limited installation space and exposed to frequent vibration, Provide a car.

자동차의 전원으로 사용되는 전지팩은 소망하는 출력 및 용량에 따라 조합하여 제조될 수 있음은 물론이다.It goes without saying that battery packs used as power sources for automobiles can be manufactured in combination according to a desired output and capacity.

전지팩을 전원으로 사용하는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, etc. using battery packs as power sources are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 낙하시 빈번하게 발생하는 양극 리드와 전극조립체의 최외곽에 위치하는 음극이 접촉함으로써 발생하는 내부 단락 및 이물 혼입에 의한 내부단락을, 전극조립체의 탭-리드의 결합부위(탭-리드 연결부) 및 전극조립체의 대향면 전체를 전기절연성의 발포성 접착제로 감쌈으로써, 근본적으로 방지할 수 있는 효과가 있다. As described above, in the secondary battery according to the present invention, the internal short-circuit caused by the contact between the cathode lead, which is frequently generated during dropping, and the cathode located at the outermost portion of the electrode assembly, (Tap-lead connecting portion) of the lead and the entire opposing face of the electrode assembly are wrapped with an electrically insulating foamable adhesive, there is an effect that fundamentally can be prevented.

또, 본 발명에 따른 이차전지는 탭-리드 연결부와 전극조립체의 대향면 전체에 발포성 접착제로 도포 후에 경화시킴으로써, 전지케이스 내에서 전극조립체의 유동을 방지할 수 있는 효과가 있다.The secondary battery according to the present invention has the effect of preventing the electrode assembly from flowing in the battery case by applying the foamed adhesive to the entire opposing surfaces of the tab-lead connecting portion and the electrode assembly and then curing.

또한, 본 발명에 따른 이차전지는 발포성 접착제가 도포되는 V-Forming 부위를 포함하는 상기 탭-리드 연결부와 전극조립체의 대향면 전체를 소망하는 폭으로 형성시켜 전지케이스의 상부 공간을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.Further, the secondary battery according to the present invention can increase the upper space of the battery case by forming the entire opposing surfaces of the tab-lead connection portion including the V-Forming portion to which the foamable adhesive is applied and the electrode assembly with a desired width, It is effective.

도 1 및 2는 파우치형 전지케이스를 사용한 종래의 리튬이온 폴리머 전지에서 전지케이스와 전극조립체의 조립과정을 나타낸 사시도와 조립된 상태에서의 평면 투시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 전극조립체의 상단부를 모시적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면 모식도이다.
1 and 2 are a perspective view showing a process of assembling a battery case and an electrode assembly in a conventional lithium ion polymer battery using a pouch-shaped battery case and a plan view in an assembled state;
3 is a plan view schematically showing an upper end portion of an electrode assembly in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a vertical cross-sectional schematic diagram of an electrode assembly according to one embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지에서 전극조립체의 상단부가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 3 schematically shows an upper end portion of an electrode assembly in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전극 활물질이 양면에 각각 도포되어 있는 양극 집전체(310)와 음극 집전체(320) 사이에 분리막(330)이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(300)는 각 집전체(310, 320)의 상단으로부터 양극 탭(301)과 음극 탭(302)이 돌출되어 있다.3, an electrode assembly 300 having a separator 330 interposed between a positive electrode current collector 310 and a negative electrode current collector 320 on which electrode active materials are coated on both surfaces, 310 and 320 protrude from the upper end of the cathode tab 301 and the cathode tab 302, respectively.

전극조립체(300)는 다수의 음극과 양극으로 구성되어 있으므로, 다수의 양극 탭들(301)과 음극 탭들(302)을 각각 양극리드(400)와 음극리드(410)에 용접하여 결합시킨다. 따라서, 전극리드(400, 410)의 하단과 전극 탭(301, 302)의 상단에는 탭-리드 결합부(401, 411)가 형성된다. Since the electrode assembly 300 is composed of a plurality of cathodes and anodes, a plurality of the cathode tabs 301 and the anode tabs 302 are welded to the cathode lead 400 and the cathode lead 410, respectively. Thus, the tab-lead coupling portions 401 and 411 are formed at the lower ends of the electrode leads 400 and 410 and at the upper ends of the electrode tabs 301 and 302, respectively.

이러한 탭-리드 결합부(410, 411)는, 예를 들어, 전지가 낙하되어 전극조립체(300)가 이동하는 경우, 전극조립체(300)의 상단 또는 최외곽 전극(여기서는 주로 음극 집전체: 320)에 접촉하면서 내부 단락을 유발한다. The tab-and-lid coupling portions 410 and 411 may be formed at the upper end or the outermost electrode of the electrode assembly 300 when the battery is dropped and the electrode assembly 300 moves, To cause an internal short circuit.

따라서, 탭-리드 결합부(401, 411) 및 전극조립체(300)의 상단 대향면(340) 전체를 감싸도록 발포성 접착제(600)가 부착되어 있다.Therefore, a foamable adhesive 600 is attached so as to cover the entire upper end facing surface 340 of the tab-and-lid coupling portions 401 and 411 and the electrode assembly 300.

발포성 접착제(600)는 전극리드(400, 410) 상에 부착되어 있는 절연필름(500)의 하단에 연속하여 부착되어 있으며, 절연필름(500)과 마찬가지로 각각 독립하여 양극리드(400)와 음극리드(410)에 동시에 부착되어 있다. The foamable adhesive 600 is continuously attached to the lower end of the insulating film 500 attached to the electrode leads 400 and 410 and is electrically connected to the cathode lead 400 and the anode lead 500, (410).

일반적으로 절연성 필름 등의 부재를 탭-리드 결합부(401, 411)에 대해 안정적으로 부착하는 것이 어렵지만, 발포성 접착제(600) 및 전극조립체(300)의 상부 대향면(340) 전체의 외면을 감싸도록 도포 또는 분사 되어 경화됨으로써, 탭-리드 결합부(401, 411) 뿐만 아니라 전극조립체(300)의 상부 대향면(340) 전체를 안정적으로 감쌀 수 있다.It is difficult to stably attach a member such as an insulating film to the tab-and-lid coupling portions 401 and 411. However, the foamed adhesive 600 and the electrode assembly 300 are formed by wrapping the entire outer surface of the upper facing surface 340 of the electrode assembly 300 The electrode assembly 300 can be stably wrapped over the entire upper opposing surface 340 as well as the tab-and-lid joints 401 and 411 by being coated or sprayed.

전극리드(400, 410)는 그것의 해당 부위에 절연필름(500)이 미리 부착되어 있는 상태에서 전극 탭(301, 302)에 용접될 수도 있고, 또는 전극 탭(301, 302)에 대한 용접 이후에 절연필름(500)이 부착될 수도 있다. The electrode leads 400 and 410 may be welded to the electrode tabs 301 and 302 in a state where the insulating film 500 is previously attached to the corresponding portions of the electrode leads 400 and 410 or after welding to the electrode tabs 301 and 302 The insulating film 500 may be adhered to the insulating film 500.

전극 탭(301, 302)은 전극 집전체(310, 320)로부터 다소 길게 연장되어 있어서, 탭-리드 결합부(401, 411)는 그러한 연장 길이만큼 전극 집전체(310, 320)의 상단으로부터 이격되게 된다. 따라서, 그러한 탭-리드 결합부(401, 411) 및 전극조립체(300) 상단 대향면(340) 전체를 감싸고 있는 발포성 접착제(510)는 전극조립체(300)의 분리막(330)을 손상시킬 염려가 없이 높은 안전성을 제공한다.The electrode tabs 301 and 302 extend a little longer from the electrode current collectors 310 and 320 so that the tab-and-lid coupling portions 401 and 411 are separated from the upper ends of the electrode current collectors 310 and 320 by such extension lengths . Therefore, the foamable adhesive 510 surrounding the tab-and-lead coupling portions 401 and 411 and the upper opposing face 340 of the electrode assembly 300 may damage the separator 330 of the electrode assembly 300 It provides high safety without.

도 4는 본 발명에 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면 모식도이다.4 is a vertical cross-sectional schematic diagram of an electrode assembly according to one embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 우선, 양극(310)의 상단으로부터 돌출된 다수의 양극 탭들(301)은 하나의 양극 리드(400)에 초음파 융착되어 있고, 파우치형 전지케이스(도시하지 않음)의 열융착 실링 부위에 대응하는 양극 리드(400) 상에 절연필름(500)이 부착되어 있다. 절연필름(500)은 전지케이스(도시하지 않음)를 상호 열융착하여 밀봉할 때, 양극 리드(400)에 대한 절연성을 담보하면서 밀봉성을 높이는 역할을 한다. 음극 탭들(302)과 음극 리드(410) 등의 관계도 상기와 동일하다.4, a plurality of cathode tabs 301 protruding from the upper end of an anode 310 are ultrasonically welded to one cathode lead 400, and a heat sealing (not shown) of a pouch type battery case An insulating film 500 is attached on the cathode lead 400 corresponding to the sealing portion. The insulating film 500 enhances the sealing property while securing the insulating property to the cathode lead 400 when the battery case (not shown) is sealed by mutual heat sealing. The relationship between the negative electrode taps 302 and the negative electrode leads 410 is also the same as described above.

전극조립체(300)는 양극 집전체(310) 및 음극 집전체(320) 사이에 분리막(330)이 개재되어 있고, 최외곽 전극이 음극(320)으로 구성되어 있다.The electrode assembly 300 has a separator 330 interposed between the positive and negative electrode current collectors 310 and 320 and the outermost electrode is composed of the negative electrode 320.

전극조립체(300)에서, 분리막(330)은 안전성 측면에서 음극(320)보다 크고, 음극(320)은 전지 설계 밸런스 측면에서 양극(310)보다 크게 구성되어 있다. 따라서, 음극(320)보다 큰 분리막(330)에 의해 단락의 위험을 1차적으로 방지할 수 있다. 그러나, 이러한 전극조립체(300)의 구성만으로는, 고온에서 분리막(330)이 열변형을 일으키는 경우 또는 양극 리드가 분리막(330)을 파고들 경우에는 단락을 방지할 수 없다.In the electrode assembly 300, the separator 330 is larger than the cathode 320 in terms of safety and the cathode 320 is formed larger than the anode 310 in terms of battery design balance. Therefore, the risk of short-circuiting can be primarily prevented by the separation membrane 330 which is larger than the cathode 320. However, only the configuration of the electrode assembly 300 can not prevent a short circuit when the separator 330 is thermally deformed at a high temperature, or when the cathode lead penetrates the separator 330.

반면에, 본 발명에서는, 전극조립체(300)의 전극 탭과 전극리드의 결합되는 부위 및 전극조립체(300)의 상부 대향면(340) 전체에 전기절연성의 발포성 접착제(600)를 이용해 도포 또는 분사하여 경화시키는 방법으로, 최외곽 음극(320)과 양극 탭(301)이 충격 등으로 인해 단락을 일으키는 문제점을 근본적으로 해결하고 안전성이 보다 개선된 이차전지를 제공할 수 있다.In contrast, in the present invention, the entire surface of the electrode assembly 300 where the electrode tabs and the electrode leads are coupled and the upper opposing surface 340 of the electrode assembly 300 are coated or sprayed using an electrically insulating foam adhesive 600, The cathode tab 320 and the positive electrode tab 301 are prevented from short-circuiting due to an impact or the like, thereby providing a secondary battery with improved safety.

따라서, 상기와 같이, 더욱 효과적으로 탭-리드의 연결부위 및 전극조립체의 대향면 전체에 도포 또는 분사되어 경화되는 구조에 의해 외부 충격등에 의한 내부 단락을 근본적으로 방지시킬 수 있다.
Accordingly, as described above, it is possible to fundamentally prevent an internal short circuit due to an external impact or the like due to a structure that is more effectively applied or sprayed on the connection portions of the tab-leads and the opposite surfaces of the electrode assembly.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (15)

수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하고 있고, 전극조립체의 전극 탭은 전극리드에 결합되어 전지케이스 외부로 돌출되어 있으며, 전기절연성의 발포성 접착제가 상기 전극 탭과 전극리드의 결합부위("탭-리드 결합부") 및 전극조립체의 대향면을 감싸고 있는 구조로 장착되어 있고,
상기 탭-리드 결합부는 다수의 전극 탭들(양극 탭 또는 음극 탭)을 하나의 전극리드(양극리드 또는 음극리드)에 용접하여 결합시킨 구조로 이루어지며,
상기 발포성 접착제는 양극의 탭-리드 결합부와 음극의 탭-리드 결합부에 각각 장착되어 있고,
상기 발포성 접착제는 상기 전극 탭을 제외한 상기 전극조립체의 대향면 전체에 형성되어 있으며,
상기 전극탭과 전극리드의 결합부위 및 전극조립체의 대향면의 공간 전체를 상기 발포성 접착제로 채우도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
Separator / negative electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer. The electrode tab of the electrode assembly is coupled to the electrode lead and protrudes to the outside of the battery case, and an electrically insulating foamable adhesive (The "tab-lead coupling portion") of the electrode tab and the electrode lead and the opposing surface of the electrode assembly,
The tab-and-lid coupling portion is formed by welding a plurality of electrode tabs (positive electrode tab or negative electrode tab) to one electrode lead (positive lead or negative lead)
Wherein the foamable adhesive is mounted on the tab-lead coupling portion of the positive electrode and the tab-lead coupling portion of the negative electrode, respectively,
Wherein the foamable adhesive is formed on the entire opposite surface of the electrode assembly except for the electrode tab,
Wherein the joint portion of the electrode tab and the electrode lead and the entire space of the opposing surface of the electrode assembly are filled with the foamable adhesive.
제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층한 스택형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the electrode assembly is a stacked electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 바이셀 또는 풀셀 구조의 단위셀들이 분리필름에 의해 권취되어 있는 스택/폴딩형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the electrode assembly is a stack / folding type electrode assembly in which unit cells of a bi-cell or pull-cell structure are wound by a separation film. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 발포성 접착제는 분사 또는 도포 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the foamable adhesive is formed by spraying or coating. 제 1 항에 있어서, 상기 발포성 접착제는 10 내지 150℃에서 경화가 일어나는 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the foamable adhesive is made of a material which is cured at 10 to 150 ° C. 제 1 항에 있어서, 상기 발포성 접착제는 에폭시(epoxy) 수지계 접착제, 페놀 수지계 접착제, 폴리에스테르 수지계 접착제, 폴리이미드 수지계 접착제, 우레탄(urethane) 수지계 접착제, 아크릴 수지계 접착제인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the foamable adhesive is an epoxy resin adhesive, a phenol resin adhesive, a polyester resin adhesive, a polyimide resin adhesive, a urethane resin adhesive, or an acrylic resin adhesive. 제 1 항에 있어서, 상기 발포성 접착제의 두께는 50 마이크로미터 내지 3000 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the foamable adhesive is 50 micrometers to 3000 micrometers. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 발포성 접착제는 도포 또는 분사된 후, 5초 내지 60 초 후에 경화되어 탭-리드 결합부 및 전극조립체의 대향면을 감싸는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the foamable adhesive is cured after 5 seconds to 60 seconds after being applied or sprayed so as to cover the tab-lead coupling portion and the opposite surface of the electrode assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 전극리드와 전지케이스의 접촉부위에는 절연필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein an insulating film is attached to a contact portion between the electrode lead and the battery case. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 탭은 발포성 접착제에 의해 분리막이 손상되는 것을 방지할 수 있는 길이로 집전체 상단으로부터 길게 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 1, wherein the electrode tab is elongated from an upper end of the collector to prevent the separation membrane from being damaged by a foaming adhesive. 제 12 항에 있어서, 상기 전극 탭의 연장길이는 2 내지 8 mm인 것을 특징으로 하는 이차전지.13. The secondary battery according to claim 12, wherein an extension length of the electrode tab is 2 to 8 mm. 제 1 항에 따른 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the secondary battery according to claim 1. 제 14 항에 있어서, 상기 전지팩은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기자전거, 전기오토바이의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지팩.15. The battery pack according to claim 14, wherein the battery pack is used as a power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric bicycle, and an electric motorcycle.
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CA3110512A1 (en) * 2018-08-28 2020-03-05 Ppg Industries Ohio, Inc. Battery comprising an intumescent layer
DE102018131879A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Elringklinger Ag Cell connector
KR102495768B1 (en) * 2021-01-06 2023-02-07 (주)비오스 Foam for Battery Module, Method for Forming the Same and Battery Module Comprising the Same
WO2023239117A1 (en) * 2022-06-08 2023-12-14 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery module and manufacturing method therefor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100960619B1 (en) 2009-09-30 2010-06-07 주식회사 이아이지 Electrode assembly having connection portion of electrode assembly and electrode lead and electrochemical cell containing the same

Patent Citations (1)

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