KR101792605B1 - 전극 탭-리드 결합부에 형성된 밀봉부재를 포함하는 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 적층 구조의 전극조립체, 및 상기 전극조립체의 전극 탭들과 전기적으로 연결되며 전지케이스의 외부로 인출된 전극리드를 포함하고 있고, 상기 전극 탭과 전극리드는 초음파 용접에 의해 전기적으로 상호 연결된 결합부를 형성하고 있으며, 상기 결합부의 외면은 열융착된 밀봉부재에 의해 감싸여 있는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

Description

전극 탭-리드 결합부에 형성된 밀봉부재를 포함하는 이차전지 {Secondary Battery Containing Sealing Member at the Electrode Tap-Lead Joint Portion}
본 발명은 전극 탭-리드의 용접 부위가 매끄럽지 못하여 발생하는 절연불량을 방지하기 위하여, 상기 전극 탭과 전극리드가 연결된 결합부의 외면을 열융착된 밀봉부재에 의해 감싸도록 함으로써 안전성이 향상된 이차전지를 제공하기 위한 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. 최근에는, 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.
도 1 및 2에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드들(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드들(60, 70)은 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 초음파 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 이와 같은 초음파 용접에 의한 결합은, 대략 20 KHz 정도의 높은 초음파에 의해 발생된 고주파 진동을 인가하여, 전극 탭과 전극리드 사이의 경계면에서 혼(Horn)과 엔빌(Anvil)의 작동에 따라 진동에너지가 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 급속히 용접이 이루어지는 원리로 진행된다.
이 때, 전극 탭들(40, 50)과 전극 리드들(60, 70)을 연결하기 위한 용접으로 인하여 용접면의 상태가 매끄럽지 못한 바, 상기 용접면이 전지케이스(20)의 내부와 직접 접촉하는 경우 절연불량이 발생할 우려가 있다.
이에, 상기 용접면과 전지케이스(20) 내부와의 접촉을 방지하기 위하여 보호필름(90)을 부착하였다. 또한, 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이는 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위해 절연필름(80)이 부착되어 있다.
그러나, 상기 보호필름(90)은 전지셀의 활성화 공정 후 탈가스(degassing) 과정에서 보호필름(90)이 이동하여 위치 이탈이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 전극 탭 및 전극 리드 연결을 위한 용접으로 인해 거칠어진 표면이 전지케이스 내면과 직접적으로 접촉하는 것을 방지함으로써, 안전성을 향상시킬 뿐만 아니라 전극 탭-리드 연결부에 견고하게 부착되어 위치 이동의 염려가 없는 밀봉부재를 포함하는 이차전지에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극 탭과 전극리드가 초음파 용접에 의해 상호 연결된 결합부를 형성하는 경우, 상기 결합부의 외면을 열융착된 밀봉부재에 의해 감싸이도록 함으로써, 상기 밀봉부재의 결합부에 대한 밀봉력을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 결과적으로, 탈가스 공정에서도 밀봉부재의 안정적인 고정이 이루어지는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 적층 구조의 전극조립체, 및 상기 전극조립체의 전극 탭들과 전기적으로 연결되며 전지케이스의 외부로 인출된 전극리드를 포함하고 있고, 상기 전극 탭과 전극리드는 초음파 용접에 의해 전기적으로 상호 연결된 결합부를 형성하고 있으며, 상기 결합부의 외면은 열융착된 밀봉부재에 의해 감싸여 있는 구조일 수 있다.
이와 같은 구조의 이차전지는, 전극 탭과 전극 리드 연결부를 초음파 용접에 의해 연결하는 경우에, 종래와 같이 보호필름 등을 사용함으로써 전지셀 활성화 공정 후 탈가스 공정에서 순간적인 압력에 의해 보호필름의 위치가 이탈되어 용접부위가 전지케이스와 직접 접촉하게 되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 종래 보호필름을 사용함으로써 전극 탭과 전극 리드 연결부가 완전히 밀봉되지 않음으로써 발생할 수 있는 단락을 방지할 수 있으므로 안전성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는, 전지셀의 성능 저하 없이, 전지케이스로부터 양극, 음극 및 분리막으로 구성되는 하나 이상의 유닛으로 이루어진 구조라면 크게 제한되는 것은 아니며, 구체적으로, 분리막이 개재된 상태로 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판이 적층되어 있는 스택형 전극조립체, 또는 양극판과 음극판을 포함하는 적층형 유닛셀들이 분리 시트 위에 권취되어 있는 스택-폴딩형 전극조립체, 또는 양극판과 음극판을 포함하는 적층형 유닛셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 라미네이션-스택형 전극조립체일 수 있다.
상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 케이스일 수 있다.
상기 수지층은 외부로부터 전지를 보호하는 역할을 하므로 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성 등이 요구되며, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybuthyleneterephthalate; PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate; PEN) 등의 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌 등의 폴리스티렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지 등이 사용될 수 있다. 이러한 소재는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, ONy(연신 나일론 필름)이 많이 사용되고 있다.
상기 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있으며, 알루미늄 합금으로는 예를 들어, 합금번호 8079, 1N30, 8021, 3003, 3004, 3005, 3104, 3105 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지에 있어서, 전극 탭과 전극리드를 연결한 결합부의 외면을 감싸고 있는 밀봉부재는, 열융착이 가능한 물질 및 전기절연성 물질을 포함하는 구조일 수 있는바, 바람직하게는 2층 이상의 층상 구조로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 밀봉부재는 열융착에 의해 결합부의 외면에 밀봉부재를 밀착시키기 위한 구조로서 열융착성 고분자 수지층 및 전지케이스 내부에서 단락을 방지하기 위한 구조로서 절연층을 포함하는 구조일 수 있다.
상기 밀봉부재를 전극 탭 및 전극리드 결합부의 상면 및 하면에 위치한 후 고온 고압을 인가하여 실링하는 경우 상기 열융착성 고분자 수지층이 용융되어 전극 탭 및 전극 리드 결합부에 융착되고, 상기 열융착성 고분자 수지층의 외면에 절연층이 도포되기 때문에 양극 탭 및 양극 리드 결합부와 음극 탭 및 음극 리드 결합부 간의 단락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전지의 사용 중에 양극판과 음극 결합부 또는 음극판과 양극 결합부 간에 발생할 수 있는 단락을 방지할 수 있다.
한편, 상기 절연층에 포함된 절연물질의 예로는, 폴리에테르이미드, 폴리아세탈, 폴리술폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리실록산, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물 등이 이에 포함될 수 있으며, 그 중에서도 전기 절연성과 내열성이 우수한 폴리프로필렌 또는 폴리이미드가 특히 바람직하다. 그러나, 전기 절연성을 가지면서 전지의 화학적인 반응에 영향을 주지 않는 것이라면 상기의 예로 한정되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 절연물질은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 무기물을 더 포함하고 있을 수 있으며, 상기 무기물로 인하여 전지의 사용 중에 발생하는 가스의 흡착이 가능한 바, 이차전지의 스웰링 현상을 줄일 수 있으므로 이차전지의 폭발을 방지할 수 있다. 구체적으로 상기 무기물의 예로는, SiO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO, Y2O3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT) (0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), BaTiO3, hafnia (HfO2), SrTiO3, 또는 이들의 둘 이상의 혼합물 등이 이에 포함될 수 있으며, 그 중에서도 TiO2, Al2O3가 특히 바람직하다.
한편, 상기 열융착성 고분자 수지층의 구성 성분은 일정한 온도 이상에서 융해되어 전극 탭 및 전극 리드 결합부에 융착이 되는 것이라면 그 종류가 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로, 폴리에틸렌, 무연신 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 전극 탭 및 전극 리드 결합부의 상면 및 하면에서 높은 온도 및 압력을 인가하면, 결합부의 상면 및 하면에 위치한 밀봉부재들의 열융착성 고분자 수지층들이 서로 대면한 상태에서 용융되어 상기 전극 탭 및 전극 리드 결합부를 밀봉함으로써, 밀봉부재를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
상기 열융착성 고분자 수지층의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있으며, 상세하게는 20 ㎛ 내지 80 ㎛일 수 있고, 더욱 상세하게는 30 ㎛ 내지 60 ㎛일 수 있다. 상기 열융착성 고분자 수지층의 두께가 10 ㎛보다 얇을 경우에는 결합부를 완전히 밀봉하는 데 필요한 수지층의 양이 부족할 수 있으며, 100 ㎛보다 두꺼운 경우에는 용융된 열융착성 고분자 수지층이 흘러 나올 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 열융착성 고분자 수지층의 용융 온도는 사용되는 열융착성 고분자 수지층을 구성하는 물질의 종류에 따라 적절한 범위에서 선택될 수 있으나, 예를 들면, 80℃ 내지 250℃에서 형성될 수 있고, 상세하게는 100 ℃ 내지 220 ℃일 수 있으며 더욱 상세하게는 120℃ 내지 200℃일 수 있다.
상기 용융 온도가 80℃ 보다 낮을 경우에는 전지의 고온 현상에 따른 발열이 발생하는 경우에도 상기 열융착성 고분자 수지층이 용융되어 위치 이탈이 발생할 수 있고, 250 ℃보다 높은 경우에는 절연층이 용융될 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 이차전지의 하나의 구체적인 예로서, 전극 탭 및 전극 리드 결합부에서 밀봉부재가 용융되어 결합이 일어나는 바, 용융된 수지층에 의한 밀봉력을 향상시키기 위하여 결합부의 두께가 전극 탭 및 전극 리드의 폭 방향(W)의 양 끝단으로 갈수록 얇아지는 형상일 수 있다.
구체적으로, 상기 결합부의 두께는 결합부의 상면 또는 하면 가운데 어느 한 방향의 끝단으로 갈수록 얇아지는 형상일 수 있는바, 전극 탭 하면으로부터 전극 리드 상면으로 갈수록 폭이 점점 줄어들거나, 전극 리드 상면으로부터 전극 탭 하면으로 갈수록 폭이 점점 줄어드는 형상일 수 있다. 또는 전극 탭 및 전극 리드 결합면의 폭이 가장 넓고, 전극 탭의 하면 및 전극 리드의 상면으로 갈수록 점점 폭이 줄어드는 형상일 수도 있다.
본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 구조의 중대형 전지팩과, 이러한 전지팩을 전원으로 포함하면서 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스의 바람직한 예로는 모바일 전자기기(Mobile device), 웨어러블 전자기기(Wearable device), 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 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), 또는 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 중대형 전지팩과 이를 포함하는 디바이스는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는, 전극 탭과 전극 리드를 연결하기 위한 초음파 용접과정에서 형성되는 매끄럽지 못한 결합부를, 열융착을 통해 감싸는 구조의 밀봉부재를 이용하여 밀봉함으로써, 상기 결합부에 대한 밀봉부재의 밀봉력을 향상시킬 수 있는 바, 전지의 탈가스 공정에서 밀봉부재의 위치가 이동하지 않는 이차전지를 제공할 수 있다.
또한, 종래 절연필름을 사용함으로써 전극 탭과 전극 리드 연결부가 완전히 밀봉되지 않음으로써 발생할 수 있는 단락을 방지할 수 있으므로 안전성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1은 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 파우치형 리튬 이차전지의 일반적인 구조의 사시도이다;
도 2는 종래의 파우치형 이차전지의 투시 평면도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극 탭 및 전극 리드 결합부에 밀봉부재가 위치한 상태를 모식적으로 나타낸 측면도이다;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 탭 및 전극 리드 결합부에 밀봉부재가 위치한 상태를 모식적으로 나타낸 측면도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 탭 및 전극 리드 결합부에 밀봉부재가 위치한 상태를 모식적으로 나타낸 측면도이다;
도 6은 도 4의 밀봉부재가 열융착된 상태를 나타낸 측면도이다;
도 7은 도 4의 A-A’방향의 단면을 B방향에서 바라본 열융착된 상태의 단면도이다; 및
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 탭 및 전극 리드 결합부에 밀봉부재가 위치한 상태를 모식적으로 나타낸 정면 단면도이다.
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 3에는 본 발명의 실시예에 따른 전극 탭 및 전극 리드 결합부에 위치한 밀봉부재를 측면에서 바라본 상태를 모식적으로 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 전극 탭(110) 및 전극 리드(120)는 일정 부분이 상하로 겹치도록 위치한 결합부(140)를 구성하고, 상기 결합부(140)를 기준으로 전극 탭(110) 방향 및 전극 리드(120) 방향으로 연장된 면적의 밀봉부재(130)들이 전극 탭(110)의 하면 및 전극 리드(120)의 상면에 각각 위치하고 있다. 따라서 상기 밀봉부재(130)는 열융착성 고분자 수지로 이루어져 있기 때문에 일정한 온도 및 압력을 가하는 경우 상기 밀봉부재(130)가 용융되어 결합부(140)의 주변 둘레를 충분히 감싸게 된다. 이와 같은 밀봉부재(130)에 의하여 초음파 용접으로 인해 거칠어진 결합부(140)의 표면이 전지 케이스 내면과 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 서로 다른 실시예들에 따른 전극 및 전극 리드 결합부에 위치한 밀봉부재를 측면에서 바라본 상태를, 도 6은 도 4의 열융착성 고분자 수지층이 용융되어 결합부를 밀봉한 상태를 모식적으로 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 전극 탭(210) 및 전극 리드(220)는 일정 부분이 상하로 겹치도록 위치한 결합부를 구성하고, 상기 결합부를 기준으로 전극 탭(210) 방향 및 전극 리드(220) 방향으로 연장된 면적의 밀봉부재(230)들이 전극 탭(210)의 하면 및 전극 리드(220)의 상면에 각각 위치하고 있다. 상기 밀봉부재(230)들은 열융착성 고분자 수지층(232) 및 절연층(231)으로 구성되어 있으며, 전극 탭(210) 및 전극 리드(220) 결합부의 상부 및 하부에는 밀봉부재(230)의 열융착성 고분자 수지층(232)이 위치하고 상기 열융착성 고분자 수지층(232)의 외면에는 절연층(231)이 위치한다. 따라서 상기 밀봉부재(230)에 고온 및 고압을 인가하면 내부에 위치한 열융착성 고분자 수지층(232)이 용융되어 결합부 주변 둘레를 완전히 감싸게 된다. 따라서, 전지셀 활성화 공정 후 탈가스 공정에서 순간적인 압력에 의해 보호필름의 위치가 이탈되어 용접부위가 전지케이스와 직접 접촉하게 되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같은 절연층(231)이 밀봉부재의 외측면에 존재하기 때문에, 서로 다른 전극 간의 접촉으로 인한 단락을 방지할 수 있다.
한편, 상기 열융착 고분자 수지층(232)의 두께(D)는 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위에서 형성되는 바, 전극 탭(210) 및 전극 리드(220)의 두께를 고려하여, 결합부를 충분히 감쌀 수 있는 동시에 열융착시 절연층 바깥으로 흘러내리지 않을 정도의 두께로 적절한 범위에서 선택될 수 있다.
도 5를 참조하면, 전극 탭(510)의 하면 및 전극 리드(520)의 상면에 접하고 있는 밀봉부재(530)들은 전극 탭 또는 전극 리드와 접하는 층으로서 열융착성 고분자 수지층(532)이 위치하고, 상기 열융착성 고분자 수지층(532)의 외면으로 절연층(531)이 위치하는 바, 상기 절연층(531)은 전지 내부에서 발생하는 가스를 흡착할 수 있는 무기물(550)을 포함하고 있다. 이와 같이, 절연층(531)에 무기물(550)이 더 포함되어 있는 경우에, 전지의 충전 및 방전을 통해 발생되는 이산화탄소 등의 가스를 흡착할 수 있으므로, 전지의 스웰링 현상을 줄임으로써 폭발을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 전극 탭(210)의 하면 및 전극 리드(220)의 상면에 각각 위치한 밀봉부재(230)들은 일정한 열과 압력을 인가하면 열융착성 고분자 수지층(233)이 용융되면서 화살표 방향으로 이동하면서 전극 탭(210) 및 전극 리드(220) 결합부 주변을 둘러싸며 밀착되는 바, 열융착성 고분자 수지가 용융되어 이동된 부피만큼 절연층(231)도 신장되어 소정 각도로 절곡된 형상으로 변하게 된다.
도 7은 도 4의 A-A’방향의 단면을 B방향에서 바라본 열융착된 상태를 모식적으로 도시하였다.
도 7을 참조하면, 전극 탭(210) 및 전극 리드(220) 결합부의 상면 및 하면에 위치한 밀봉부재의 열융착성 고분자 수지층(233)이 용융되어 상기 전극 탭(210) 및 전극 리드(220) 결합부 주변을 완전히 감싸고 있으며, 상기 열융착성 고분자 수지층(233)이 용융된 부피만큼 절연층(231)도 신장되어 소정 각도로 절곡된다. 이와 같은 밀봉부재를 사용함으로써 밀봉력 및 절연성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 결합부의 형상을 달리하는 전극 탭 및 전극 리드 결합부를 도시하고 있다.
도 8을 참조하면, 전극 탭들(310, 410) 및 전극리드들(320, 420)의 폭 방향(W)의 양 끝단으로 갈수록 결합부의 두께가 얇아진다. 구체적으로, 상기 결합부의 두께는 전극 탭(310)의 하면에서 전극 리드(320)의 상면으로 갈수록 폭이 좁아지는 사다리꼴의 형상일 수 있고, 전극 탭(410)과 전극 리드(420)의 결합면에서의 폭이 가장 넓고, 상기 결합면을 기준으로 전극 탭(410)의 하면 및 전극 리드(420)의 상면으로 갈수록 폭이 좁아지는 가로로 넓은 형태의 벌집모양의 형상일 수도 있다. 결합부의 형상이 상기와 같은 구조를 이룸으로써, 용융된 열융착성 고분자 수지가 상기 결합부의 외면을 흘러내려 밀봉력을 향상시킬 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 (16)

  1. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 적층 구조의 전극조립체, 및 상기 전극조립체의 전극 탭들과 전기적으로 연결되며 전지케이스의 외부로 인출된 전극리드를 포함하고 있고;
    상기 전극 탭들과 전극리드는 초음파 용접에 의해 전기적으로 상호 연결된 결합부를 형성하고 있으며;
    상기 결합부의 외면은 열융착된 밀봉부재에 의해 감싸여 있으며,
    상기 밀봉부재는 열융착성 고분자 수지층 및 절연층을 포함하는 2층 이상의 층상 구조로 이루어지고,
    상기 전극 탭 및 전극리드 결합부는 밀봉부재의 용융된 열융착성 고분자 수지층에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는, 분리막이 개재된 상태로 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판이 적층되어 있는 스택형 전극조립체, 또는 양극판과 음극판을 포함하는 적층형 유닛셀들이 분리 시트 위에 권취되어 있는 스택-폴딩형 전극조립체, 또는 양극판과 음극판을 포함하는 적층형 유닛셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 라미네이션-스택형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부재의 열융착성 고분자 수지층은 전극 탭 및 전극리드 결합부의 상면 및 하면에 위치하고, 상기 열융착성 고분자 수지층의 외면에 절연층이 도포된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 절연층은 무기물을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 무기물은 SiO2, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO, Y2O3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT) (0<x<1, 0<y<1), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), BaTiO3, hafnia (HfO2), SrTiO3, 또는 이들의 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 열융착성 고분자 수지층은 폴리에틸렌, 무연신 폴리프로필렌, 폴리에스테르 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 열융착성 고분자 수지층의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 열융착성 고분자 수지층의 용융 온도는 80℃ 내지 250℃인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 결합부의 두께는 전극 탭 및 전극리드의 폭 방향(W)의 양 끝단으로 갈수록 얇아지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 1 항에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 14 항에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 디바이스는 모바일 전자기기(Mobile device), 웨어러블 전자기기(Wearable device), 전지모듈로부터 동력을 받아 작동하는 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), 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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