KR101767722B1 - 파우치형 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로 전극탭이 구비된 전극판 및 분리막이 교호 적층되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 외장재; 및 일단은 상기 전극탭에 용접되어 전기적으로 접합되어 있으며, 타단은 상기 파우치 외장재 외부로 노출되어 있는 전극 리드;를 포함하되, 상기 전극탭의 말단부는 절곡되어 귄취되어 있고, 상기 절곡되어 귄취된 전극탭의 말단부와 상기 전극 리드의 말단부가 서로 연결되어 접합된 용접부를 포함하는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로 권취된 이중 전극탭 말단부를 포함함으로써 전극 리드부와의 용접성이 우수한 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
이차전지는 형상 면에서 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 얇은 두께의 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 증가하고 있고, 재료 면에서 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성을 갖는 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등에 대한 수요가 증가하고 있다.
이차전지는 양극/분리막/음극을 포함하는 전극조립체의 구조에 따라 크게 젤리-롤형 (권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱하여 양극과 음극을 각각 제조한 후, 이를 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고, 분리막을 사용하여 상기 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점이 있어 각형 또는 파우치형 전지보다 원통형 전지에 보다 적합하다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위 셀들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이하여 각형 또는 파우치형 전지에 적용 가능하지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려나오면서 단락이 발생하는 단점이 있다.
최근, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 긴 길이의 연속적인 분리필름을 사용하면서, 일정한 단위 크기를 갖는 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 폴딩한 젤리-롤형과 스택형의 혼합 구조 형태의 스택-폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
상기 스택-폴딩형 전극조립체는 다수의 극판 또는 바이셀(또는 풀셀)들을 중첩시킨 상태에서 그들의 전극 탭을 하나의 전극리드에 초음파 용접으로 결합시켜 제조한다. 그러나 이러한 과정에서 전극탭과 전극 리드의 소재가 같은 경우보다 바이셀(또는 풀셀)의 전극 탭과 전극리드의 소재가 다른 경우, 또는 적층되는 바이셀의 수가 많은 경우에, 더 강한 힘을 가하거나 높은 초음파 진동을 인가해야 하는데, 이때, 용접 과정 중에 외부로부터 가해지는 강한 힘과 용접 팁 등에 의해 직접 접하는 전극 탭들이 파손되어 전지제조의 공정성에 악영향을 미치는 등 불량률 증가의 원인이 되고 있다. 특히, 전극 탭과 전극 리드(특히 음극 탭과 Ni 리드)의 용접과정에서 야기되는 과융착에 따른 탭과 리드가 절단되는 문제는 실제 공정상에서 초음파 융착 시, 융착 압력, 고주파 진동수와 같은 공정 변수를 조절하여 개선하기 어렵다.
이를 위하여, 스택형 전극조립체의 제조 과정에서는 최외곽에 위치하는 전극판을 두께를 증가시키는 기술이 제안되었지만, 바이셀을 유닛셀로 사용하는 스택-폴딩형 전극조립체에서는 전극 탭과 전극리드의 소재가 다른 경우, 전극조립체의 최외곽에 위치하는 바이셀의 전극 탭들이 용접 과정에서 파손됨으로써 발생하는 심각한 문제점들을 해결하는 방안을 제시하지는 못하고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결하여, 공정적인 측면의 안정성을 확보하고, 전극 탭과 전극리드의 끊어짐과 같은 불량률 발생의 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 스택-폴딩형 전극조립체를 포함하는 이차전지의 제조 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 절곡된 말단부를 포함함으로써, 전극 리드부와의 용접성을 높여 전극 탭들이 용접 과정 중에 파손되는 것을 최소화하여 전압 불량을 개선할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에서,
전극탭이 구비된 전극판 및 분리막이 교호 적층되는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 외장재; 및
일단은 상기 전극탭에 용접되어 전기적으로 접합되어 있으며, 타단은 상기 파우치 외장재 외부로 노출되어 있는 전극 리드;를 포함하되,
상기 전극탭의 말단부는 상부로 절곡되어 귄취되어 있고,
상기 절곡되어 귄취된 전극탭의 말단부와 상기 전극 리드의 말단부가 서로 연결되어 접합된 용접부를 포함하는 파우치형 이차전지를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 전극탭을 절곡하고, 귄취한 다음, 전극 리드와 접합함으로써, 전극탭 단선 불량에 따른 전압 불량을 개선하여 안정성이 향상된 이차전지를 제조할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드의 접합 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 다른 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드의 접합 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 3은 종래 이차전지의 전극탭과 전극리드 접합 방법을 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 비교예에 따른 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드의 접합 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 다른 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드의 접합 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 3은 종래 이차전지의 전극탭과 전극리드 접합 방법을 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 비교예에 따른 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드의 접합 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지를 구체적으로 설명한다. 이때, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 도면을 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예를 기술하는데 사용되는 용어에 대한 정의를 먼저 하기로 한다.
먼저, 절곡은 전극탭이 구부러진 형태를 의미하며, 권취는 전극탭의 인출 역방향으로 나선형 또는 이중으로 감겨있는 형태를 의미한다.
전극탭의 인출 방향은 리드가 위치된 방향을 의미하며 (전극조립체로부터 멀어지는 방향), 전극탭의 인출 역방향은 전극조립체가 위치된 방향을 의미한다 (전극조립체를 향하는 방향).
또한, 본 발명에서 사용된 전극탭 및 전극리드는 각각 하나 이상의 양극탭 및 음극택과, 양극 리드 및 음극 리드를 의미하는 것으로 가정할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 도면을 설명함에 있어, 양극탭 및 양극 리드는 동일한 구조의 음극탭 및 음극 리드를 모두 포함하고 있는 것으로 가정할 수 있다.
또한, 본 발명에서 바이셀이란, 양측에 각각 동일한 전극이 위치하는 구조, 즉, 양극-양극 또는 음극-음극 구조의 셀로서, 예를 들어, 상기 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극 셀 및 음극/분리막/양극/분리막/음극 셀 등을 들 수 있다. 전지의 조립 공정, 작동 성능 등을 고려할 때, 하나의 스택-폴딩형 전극조립체에서 바이셀의 바람직한 개수는 3 내지 30 개일 수 있다.
통상적으로 파우치형 이차전지는 전극조립체, 이를 수용하는 파우치 외장재로 이루어져 있다. 구체적으로, 도 1a를 참조하면, 상기 전극조립체는 양극활물질(11) 및 음극활물질(15)이 각각 도포된 양극판 및 음극판이 교호적으로 배치되어 있고, 상기 양극판에는 일측으로부터 연장되는 양극탭들(13)이 형성되어 있고, 상기 음극판에는 양극탭들(13)과 같은 방향이지만 타측으로부터 연장되는 음극탭들(17)이 형성되어 있다. 또한, 상기 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터(미도시)가 개재되어 적층되어 있으며, 상기 양극탭 및 음극탭 말단은 각각 양극 리드 (미도시) 및 음극 리드(미도시)와 접합되어 있다.
이때, 상기 양극탭들(13) 및 음극탭들(17)은 양극 리드 및 음극 리드와 접합 전에 탭 부분의 길이를 맞추기 위해 절단(cutting) 한 다음, 도 1b에 도시한 바와 같이 절단된 양극탭들(13a)과 음극탭들(미도시)을 각각 양극 리드(19) 또는 음극 리드(미도시)와 용접한다.
하지만, 일반적인 이차전지의 경우, 상기 용접 공정 시에 용접 강도가 강하거나, 용접 도중 또는 용접 후 외부 충격으로 인해 용접한 부분이 도 1c 및 1d와 같이 찢기거나 절단(18) 되어 단선이 발생한다. 이는 궁극적으로, 한쪽 바이셀 또는 모노셀이 작동 불가가 되면서, 저전압 또는 고전압 발생의 원인이 된다. 예컨대, 4.2V 충전 후 이러한 단선이 발생하는 경우, 4.0V이하로 저전압이 발생하는 문제가 있다.
이에, 본 발명에서는 상기 각각의 전극탭들을 절단하는 대신, 전극탭 말단부를 귄취하여 전극 리드와 2중으로 용접한 이차전지를 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는
전극탭이 구비된 전극판 및 분리막이 교호 적층되는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 외장재; 및
일단은 상기 전극탭에 용접되어 전기적으로 접합되어 있으며, 타단은 상기 파우치 외장재 외부로 노출되어 있는 전극 리드;를 포함하되,
상기 전극탭의 말단부는 상부로 절곡되어 귄취되어 있고,
상기 절곡되어 귄취된 전극탭의 말단부와 상기 전극 리드의 말단부가 서로 연결되어 접합된 용접부를 포함하는 파우치형 이차전지를 제공한다.
상기, 본 발명의 전극조립체는 기본적으로 스택-폴딩형 전극조립체의 구조를 바탕으로 하므로 스택형 구조에 비해 높은 생산성으로 제조될 수 있으며, 전극탭 말단부를 귄취하여 이중으로 용접되어 있으므로, 전극탭에 강한 힘이 가해지더라도, 전극탭의 손상이 최소화되고, 과융착에 따른 일부 단선이 발생하여도 전극탭-리드의 연결(접합)은 지속되므로, 불량률이 감소되어 궁극적으로 전지제조의 공정성이 향상되는 장점이 있다.
구체적으로, 도 2a 및 도 2d에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭과 전극리드의 접합 방법을 나타내는 공정 단면도를 모식적으로 도시하고 있다.
먼저, 도 2a를 살펴보면, 양극활물질(111) 및 음극활물질(115)이 각각 도포된 양극판 및 음극판이 교호적으로 배치되어 있고, 상기 양극판의 일측으로부터 연장되는 양극탭들(113)과 상기 양극탭들(113)과 같은 방향이지만 타측으로부터 연장되는 음극탭들(117)을 포함하는 전극조립체를 제공한다. 이때, 상기 양극판과 음극판 사이에는 세퍼레이터(미도시)가 개재되어 있다.
이때, 본 발명의 실시예에서는 적층형 전극조립체를 도시하였지만, 그 외에 복수개의 전극탭이 형성되어 겹쳐지는 구조의 전극조립체로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 양극판과 음극판은 이차전지의 종류에 따라 다소 차이가 있지만 통상적으로 금속 기재, 예컨대 알루미늄 금속박과 구리 금속박에 각각 양극활물질(111) 슬러리 및 음극활물질(115) 슬러리를 도포 및 충전하고 이를 건조, 롤 프레스 및 절단하여 제작한다. 리튬 이차전지의 경우, 상기 양극활물질로는 주로 리튬 함유 산화물이 이용되고, 상기 음극활물질로는 하드카본, 소프트카본, 흑연 및 탄소물질 중 어느 하나를 주로 이용할 수 있으나, 본 발명에서 이들로 한정되는 것은 아니다.
그 다음으로, 본 발명의 전극조립체에 있어서, 상기 양극판 및 음극판으로부터 연장되어 인출된 양극탭(113) 및 음극탭(115)들의 말단부를 커팅하지 않고, 각각 상부로 1회 절곡한 다음 전극탭의 인출 역방향으로 귄취하여 이중으로 형성한 다음, 각각의 양극 리드(119) 및 음극리드(미도시)와 접합한다.
도 2b를 참고하여 양극탭의 말단부를 예를 들어 설명하면, 상기 양극탭은 양극탭의 인출 역방향으로 상부로 1회 절곡되어 (1회) 권취되는 것이 바람직하다(113a). 이에 따라, 본 발명의 양극탭(113) 및 음극탭(115)들은 각각 권취부가 형성되지 않은 제1 영역과, 귄취부가 형성된 제2 영역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 귄취된 전극탭, 예컨대 이중의 양극탭(113a)의 말단부는 전극 리드, 예컨대 양극 리드(119) 의 말단부와 용접하여 접합될 수 있다.
이에 따라, 상기 전극탭, 예컨대 양극탭은 절곡 부위를 중심으로 권취되어 상기 양극탭의 상단 표면이 서로 맞닿아 접합된 제1 접합부와, 절곡 부위를 중심으로 귄취되어 상기 양극탭의 하단 표면과 리드부의 아래쪽 표면이 서로 맞닿아 접합된 제2 접합부를 포함한다. 즉, 상기 양극탭은 말단부가 이중으로 전극 리드와 연결되어 접합된 것이 바람직하다.
상기 양극탭의 귄취부가 형성된 제2 영역의 두께는 상기 권취부가 형성되지 않은 제1 영역의 두 배일 수 있다. 또한, 상기 전극탭의 권취부가 형성된 제2 영역의 너비는 권취부가 형성되지 않은 제1 영역의 너비의 1 내지 3배인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 전극조립체에 있어서, 상기 전극판으로부터 연장된 전극 탭들은 전극탭 중간 부분에는 절곡된 구조를 포함하지 않고, 말단부만 상부로 1회 절곡되어 (1회) 귄취되는 것이 바람직하다.
만약, 도 3과 같이 전극탭(51)들을 인출 역방향으로 하부로 1회 절곡(53)한 다음, 반시계 방향으로 권취(52)한 상태로 리드(54)와 연결되는 경우, 예컨대 리드부가 절곡부와 귄취부 사이에 용접되는 경우에는, 용접 테두리 부위, 즉 탭과 리드가 용접되어 있는 끝단에 단선이 생겨, 탭 최상단에 위치하는 bicell과의 연결이 단락된다. 그 결과, 저전압 또는 고전압 문제가 발생할 뿐만 아니라, 단락된 부위로 인하여 배송이나, 사용 중에 배터리에 가벼운 충격이 가해지는 경우에도 2차 단선이 발생할 가능성이 크다. 또한, 전극조립체에 있어서, 상기 양극탭 및 음극탭의 말단을 귄취함에 있어서, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 하부로 절곡하여 권취(33a)한 다음, 양극탭은 상단 표면과 양극 리드(39)부의 아래쪽 표면이 서로 맞닿아 접합되는 구조로 제작되는 경우, 종래 기술과 마찬가지로 절단(38)되어 단선이 발생할 수 있으므로, 바이셀 또는 모노셀이 작동 불가 되어, 저전압 또는 고전압 발생을 야기할 수 있으므로, 바람직하지 않다.
한편, 본 발명에 있어서, 전극탭과 전극 리드의 용접은 상기 전극탭이 수평 방향으로 향했을 때를 기준으로 상부로 권취된 전극탭의 말단부와 상기 전극 리드를 용접하여 실시할 수 있다.
이때, 상기 용접은 그 방법을 특별히 한정하지 않으며, 통상적인 초음파 용접, 또는 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제 및 레진계 접착제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 접착제를 이용한 금속간 접착 공정에 의해 수행될 수 있다.
특히, 상기 전극탭들의 인출 길이는 절곡이 용이하도록 절곡된 내측으로부터 외측으로 갈수록 증가되도록 형성될 수 있으며, 상기 전극탭의 절곡되어 귄취되는 부위는 전극탭의 전체 길이의 중앙으로부터 선단 사이의 영역에 형성되며, 아울러 파우치 외장재의 내부, 즉 밀봉부 측의 내부 공간에 위치할 수 있다. 또한, 전극탭은 그 길이에 따라 상부로 1회 절곡된 후, 선택적으로 1회 이상 귄취를 실시하거나, 또는 1회 미만으로 실시할 수도 있다. 이와 같이, 상기 절곡 및 귄취된 이중으로 형성된 말단부를 포함하는 전극탭들은 파우치 외장재의 밀봉부 측의 내부공간에 위치함으로써, 양극탭들 및 음극탭들이 차지하는 공간이 줄어들게 되어, 공간 활용도를 높일 수 있다. 즉, 상기와 같이 전극탭을 절곡하여 귄취하는 경우, 전극탭의 전체 길이가 감소함으로써, 파우치 외장재의 내부 밀봉부 측에 남는 공간만큼, 즉 양극탭 및 음극탭에 의하여 점유되었을 공간만큼, 양극판 및 음극판의 크기를 증가시켜 전지용량을 향상시킬 수도 있고, 파우치 외장재를 더 작게 형성하여 최종제품의 크기를 작게 할 수도 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 전극탭과 전극 리드 용접 도중 또는 용접 후 외부 충격 등으로 인하여, 도 2c 도시한 바와 같이 용접한 전극탭 부분이 절단(18) 되어 단선이 발생하여도, 도 2d에 도시한 바와 같이 전극 리드와 이중 구조로 접합되어 있기 때문에, 셀과의 연결이 가능하다.
따라서, 모든 바이셀 또는 모노셀이 작동 가능하므로, 저전압 및 고전압 발생을 방지할 수 있다. 예컨대, 4.2V 충전 후 단선이 발생하여도, 4.0V 이하로 전압 강하가 일어나지 않고, 4.2V를 유지할 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 양극판과 음극판 사이에는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막으로 이루어진 세퍼레이터를 개재할 수 있다. 상기 세퍼레이터로는 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머, 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지는 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질을 사용할 수 있는데, 이때 상기 고체 전해질이 세퍼레이터를 겸할 수도 있다.
본 발명의 이차전지는 파우치 케이스로서, 통상적으로 알루미늄 박막의 상면과 하면에 나일론, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 합성수지로 덮여진 적층구조를 가지도록 형성되고, 밀봉을 위해 파우치 케이스의 내면은 열접착성 수지로 이루어진 외장재를 사용할 수 있다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
(실시예)
1-1. 양극의 제조
양극 활물질인 LiCoO2 95 중량%, 및 Super-P(도전재) 2.5 중량%, PVdF(바인더) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 긴 시트형 알루미늄 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 양극 시트를 제조하였다.
1-2. 음극의 제조
음극 활물질인 인조흑연 96 중량%, 및 Super-P(도전재) 1 중량%, PVdF(바인더) 3 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 긴 시트형 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음극 시트를 제조하였다.
1-3. 전지의 제조
1-1과 1-2의 양극과 음극 및 다공성 분리막(셀가드 TM)을 사용하여 양극/분리막/음극/분리막/양극 바이셀('A형 바이셀')과 음극/분리막/양극/분리막/음극 바이셀('C형 바이셀')을 다수 개 제조한 다음, 이를 이용하여 스택/폴딩형 전극조립체를 제조하였다.
그 다음으로, 상기 전극조립체로부터 인출된 양극탭 및 음극탭의 말단부를 전극탭 인출방향과 역방향으로 1회 절곡하고 귄취하여 이중의 양극탭 및 음극탭 말단부를 형성한 다음, 상기 음극탭과 양극탭들을 각각 니켈 소재의 전극리드와 알루미늄 소재의 전극리드에 초음파 용접하였다 (도 2a 내지 도 2d 참조). 이때, 상기 전극탭의 절곡 부위는 전극탭의 전체 길이의 중앙으로부터 선단 사이에 형성되며, 상기 전극탭의 귄취부가 형성된 제2 영역의 두께는 권취부가 형성되지 않은 제1 영역의 두께의 두 배이고, 권취부가 형성된 제2 영역의 너비는 권취부가 형성되지 않은 제1 영역의 너비의 2배를 갖는다.
그 다음으로, 이러한 구조의 전극조립체를 각형 전지케이스에 내장하고, 1M LiPF6의 카보네이트계 전해질을 주입/함침시켜 스택/폴딩형 전극조립체를 내장한 각형전지를 제조하였다.
(비교예)
상기 실시예 1과 반대 방향으로 전극탭을 하부로 절곡하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 이차전지를 제조하였다. (도 4a 및 도 4b 참조)
(실험예)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 전지들의 전압 불량 개선 정도를 측정/ 관찰하였다.
먼저, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 전지를 각각 1000 개씩 10 회 충방전 과정을 거치게 한 후, 충전 후 전압 강하 여부를 측정하고, 분해하여 내부를 관찰하였다. 전극 탭들과 전극리드의 연결 부에서 전극 탭이 손상되었거나 파손된 전지가 각각 10 개 이하 (평균 약 10% 내외)로 발견되었다.
또한, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 전지들의 전압 강하 여부를 비교해본 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 (평균) | 실시예 | 비교예 | ||
| 양품 | 탭 단선 발생 전지 | 양품 | 탭 단선 발생 전지 | |
| 용량 | 2012 mAh | 2011 mAh | 2013 mAh | 1870 mAh |
| 전압 | 3805 mAh | 3804 mAh | 3804 mAh | 3663 mAh |
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예로부터 얻어진 전지의 경우, 전극 리드와 이중 구조로 접합되어 있기 때문에, 전극 리드와 전극 탭의 용접 과정에서 도 2d에 도시한 바와 같이 절단되어 단선이 발생되어도, 양품 전지와 거의 동일한 용량 및 전압을 가지는 것에 반하여, 비교예에서 제조된 전지의 경우, 양품 전지와 비교하여 용량은 약 7% 이상, 전압은 약 4% 이상 감소하는 것을 알 수 있다.
11, 111: 양극활물질
13, 113: 양극 탭
13a: 커팅된 양극탭
13b, 33b, 113b: 단락된 양극탭
15, 115: 음극활물질
17, 117: 음극 탭
18, 118: 단선
19, 119: 양극 리드
33a: 하부로 절곡되어 귄취된 양극탭
113a: 본 발명의 상부로 절곡되어 귄취된 양극탭
13, 113: 양극 탭
13a: 커팅된 양극탭
13b, 33b, 113b: 단락된 양극탭
15, 115: 음극활물질
17, 117: 음극 탭
18, 118: 단선
19, 119: 양극 리드
33a: 하부로 절곡되어 귄취된 양극탭
113a: 본 발명의 상부로 절곡되어 귄취된 양극탭
Claims (9)
- 전극탭이 구비된 전극판 및 분리막이 교호 적층되는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 외장재; 및
일단은 상기 전극탭에 용접되어 전기적으로 접합되어 있으며, 타단은 상기 파우치 외장재 외부로 노출되어 있는 전극 리드;를 포함하되,
상기 전극탭의 말단부는 상부로 절곡되어 귄취되어 있고,
상기 절곡되어 귄취된 전극탭의 말단부와 상기 전극 리드의 말단부가 서로 연결되어 접합된 용접부를 포함하고,
상기 용접부의 용접면은 상기 전극 조립체의 평면과 평행하게 형성되고,
상기 용접부의 용접면은 상기 전극 조립체의 두께의 중앙부의 측면에만 구비되고,
상기 전극탭은,
절곡 부위를 중심으로 권취되어 상기 전극탭의 표면이 서로 맞닿아 접합된 제1 접합부; 및
절곡 부위를 중심으로 권취되어 상기 전극탭의 표면과 상기 전극 리드의 표면이 서로 맞닿아 접합된 제2 접합부; 를 포함하는 파우치형 이차전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전극탭은 전극탭의 인출 역방향으로 1회 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전극탭의 절곡 부위는 전극탭의 전체 길이의 중앙으로부터 선단 사이의 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전극탭들의 인출 길이는 절곡 및 권취가 용이하도록 절곡 및 권취된 내측으로부터 외측으로 갈수록 증가되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전극탭은 절곡 부위를 중심으로 권취되어 상기 전극탭의 상단 표면이 서로 맞닿아 접합된 제1 접합부, 및
절곡 부위를 중심으로 귄취되어 상기 전극탭의 하단 표면과 리드부의 아래쪽 표면이 서로 맞닿아 접합된 제2 접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전극탭은 말단부가 이중으로 전극 리드와 연결되어 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 전극탭은 귄취부가 형성된 제2 영역의 두께가 권취부가 형성되지 않은 제1 영역의 두께의 두 배이며,
권취부가 형성된 제2 영역의 너비가 권취부가 형성되지 않은 제1 영역의 너비의 1 내지 3배인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 용접부는 상기 전극탭이 수평 방향으로 향했을 때를 기준으로 권취되어 이중으로 형성된 전극탭의 말단부와 상기 전극 리드를 용접하여 형성하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
- 청구항 1에 있어서,
상기 용접부는 초음파 용접, 또는 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제 및 레진계 접착제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 접착제를 이용한 금속간 접착 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
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