KR101846050B1

KR101846050B1 - Pouch type secondary battery comprising a current interrupt electrode lead

Info

Publication number: KR101846050B1
Application number: KR1020150063768A
Authority: KR
Inventors: 조승수; 김정진; 김진영; 정기수; 정원석; 최승돈; 황원필
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2018-04-05
Also published as: KR20160131414A

Abstract

내압 증가에 따른 전류 차단 기능을 구현하여 안전성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공한다. 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 전극탭이 구비된 전극조립체, 상기 전극탭과 연결되는 전극리드, 상기 전극리드의 일부가 노출되도록 상기 전극조립체를 수용하여 밀봉하는 파우치 외장재, 및 상기 전극리드의 상면과 상기 파우치 외장재의 내측면 사이에 개재되는 제1 실런트 및 상기 전극리드의 하면과 상기 파우치 외장재의 내측면 사이에 개재되는 제2 실런트를 포함하는 파우치형 이차전지이며, 상기 전극리드는, 상기 전극탭과 접합되는 접합부, 상기 파우치 외장재의 외부로 노출되는 단자부, 및 상기 접합부와 단자부 사이의 퓨즈부를 포함하고, 상기 퓨즈부는 상기 전극리드의 폭 방향과 평행한 수평슬릿을 중앙에 포함하는 분리홈, 및 상기 분리홈과 연결되며 상기 단자부를 상기 접합부로부터 분리시키기 위한 파단부를 포함하고, 상기 이차전지 내압 상승시 상기 파우치 외장재의 변형력이 상기 전극리드 상면 및 하면에 반대 방향으로 작용하여 상기 파단부가 파단되도록 상기 제1 실런트와 제2 실런트는 모양이 서로 다른 것을 특징으로 한다. A pouch-type secondary battery capable of securing safety by implementing a current interruption function according to an increase in internal pressure is provided. A pouch type secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly having an electrode tab, an electrode lead connected to the electrode tab, a pouch case for receiving and sealing the electrode assembly to expose a part of the electrode lead, And a second sealant interposed between a lower surface of the electrode lead and an inner surface of the pouch outer cover material. The pouch type secondary battery of the present invention is characterized in that the electrode lead includes a first sealant interposed between an upper surface of the pouch case and an inner surface of the pouch skin material, And a fuse portion between the junction portion and the terminal portion, wherein the fuse portion has a horizontal slit parallel to the width direction of the electrode lead at a center thereof, and a fuse portion between the fuse portion and the terminal portion, And a rupture portion connected to the separation groove and separating the terminal portion from the joint portion, Battery internal pressure rise when the deformation force acts in the opposite direction to said top and bottom surfaces of the electrode leads to the breaking portion of the first sealant and the second sealant rupture of the pouch exterior is characterized in that the different shapes.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pouch type secondary battery including a current limiting function electrode lead,

본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극탭에 접합되는 전극리드의 구조가 개선되어 과충전 안전성이 향상된 파우치형 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch type secondary battery, and more particularly, to a pouch type secondary battery having improved structure of an electrode lead joined to an electrode tab to improve overcharge safety.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다. Secondary batteries having high electrical properties such as high energy density and high ease of application according to the product group are widely used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HVs) driven by electric driving sources Has been applied. Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.

이차전지는 적용 형태나 구조 등에 따라 금속성의 하드 케이스 등에 의하여 내부 요소가 구성되는 캔형 전지 등을 비롯하여 다양하게 분류될 수 있는데, 최근 모바일 기기가 소형화됨에 따라, 두께가 얇은 각형, 파우치형에 대한 수요가 증가되고 있다. 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조 비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 이차전지에 대해 관심이 높은 실정이다. 또한, 고출력 대용량을 필요로 하는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차의 전원으로서 파우치형 이차전지에 대한 개발 및 상용화가 이루어지고 있는 상황이다. The secondary battery can be classified into various types including a can type battery in which internal elements are constituted by a metallic hard case or the like depending on the application form and structure. With the recent miniaturization of a mobile device, demand for a thin square prism, a pouch type Is increasing. Particularly, there is a high interest in a pouch type secondary battery which is easily deformed in shape, low in manufacturing cost, and small in weight. In addition, pouch-type secondary batteries are being developed and commercialized as power sources for electric vehicles or hybrid electric vehicles that require high output and large capacity.

파우치형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체로부터 연장되는 전극탭, 상기 전극탭에 용접되어 있는 전극리드 및 상기 전극조립체를 수용하는 것으로서 고분자 수지와 알루미늄의 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 외장재를 포함하는 것으로 구성되어 있다. 이러한 파우치형 이차전지는 허용된 전류나 전압을 초과한 과충전, 내부 단락 등에 의하여 전지 내부의 온도가 올라가게 되면 전해액 기화 등의 원인으로 내압이 증가하게 되며, 그 결과 파우치 외장재가 부풀어오르는 이른바 스웰링(swelling) 현상이 발생하게 된다. 스웰링 현상이 발생할 경우, 전지가 변형됨에 따라 국부적으로 단락이 발생할 수 있고, 극한 상황이 되면 전지가 발화 또는 폭발할 수도 있다.The pouch type secondary battery includes an electrode assembly, an electrode tab extending from the electrode assembly, an electrode lead welded to the electrode tab, and a pouch outer case made of a laminate sheet of a polymer resin and aluminum, . In the pouch-type secondary battery, when the internal temperature of the battery increases due to overcharging or internal short-circuit which exceeds the allowable current or voltage, the internal pressure is increased due to vaporization of the electrolyte. As a result, the pouch- (swelling) phenomenon occurs. When the swelling phenomenon occurs, a short circuit may occur locally as the battery deforms, and the battery may ignite or explode in an extreme situation.

즉, 파우치형 이차전지에서 주요 연구과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이며, 이 중 내압 증가에 의한 스웰링 현상을 해소하기 위하여 파우치 외장재 내부에 발생한 가스의 배출(vent)에 관한 기술들이 제안되어 있다. 하나의 예로, 한국 특허출원공개 제2009-0060497호에서는 전극탭으로 사용되는 금속 플레이트에 미세한 홀을 만들어 안전벤트를 구비함으로써, 전지가 abuse 상황에 노출되더라도 내부에서 발생된 가스의 벤팅이 예측 가능하도록 용이하게 벤팅될 수 있는 파우치형 이차전지에 대한 기술을 개시하고 있다.That is, one of the main research tasks of the pouch-type secondary battery is to improve the safety. In order to solve the swelling phenomenon due to the increase of the internal pressure, techniques for venting gas generated inside the pouch outer casing have been proposed . In Korean Patent Application Publication No. 2009-0060497, for example, Korean Patent Application Laid-Open No. 2009-0060497 discloses a method for manufacturing a battery, which comprises forming a minute hole in a metal plate used as an electrode tab to provide a safety vent, Discloses a technique for a pouch-type secondary battery that can be easily vented.

그러나, 상기와 같은 가스의 벤팅은 전지의 내압 감소에는 효과적이지만, 과충전 등 내압 증가의 근본적 문제에 대한 해결책으로는 한계가 있다. 즉, 가스를 벤팅하더라도 전극조립체와 전극탭은 계속 연결된 상태에 있어 외부로부터의 과충전은 중단되지 않고 계속되는 상태가 된다. However, although the above-described gas venting is effective in reducing the internal pressure of the battery, there is a limit to the solution to the fundamental problem of increase in internal pressure such as overcharging. That is, even if the gas is vented, the electrode assembly and the electrode tab are continuously connected to each other, so that the overcharging from the outside is continued without interruption.

원통형 및 각형 이차전지의 경우 경질의 포장재를 사용하는 바, CID(Current Interrupt Device) 개념의 과충전 안전성 장치를 적용할 수 있다. 이는 과충전 과정에서 발생된 가스에 의해 전지 내압이 상승할 때에 CID 작동과 동시에 전극조립체와 전극탭 사이가 분리되어 원천적으로 전류의 흐름을 제한하는 원리이다. 그러나 파우치형 이차전지의 경우, 변형이 용이한 포장재를 사용하기 때문에 위의 CID 개념을 적용하기 어렵다. 이에, 파우치형 이차전지에 있어서, 과충전 등에 의해 스웰링 현상이 발생할 경우, 전류의 흐름을 제한하여 과충전에 따른 위험성을 근본적으로 해소할 수 있고 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.In the case of cylindrical and prismatic secondary batteries, a hard packing material is used, and an overcharge safety device of the concept of CID (Current Interrupt Device) can be applied. This is a principle in which when the internal pressure of the battery rises due to the gas generated in the overcharging process, the electrode assembly and the electrode tab are separated at the same time as the CID operation and the current flow is limited originally. However, in the case of a pouch type secondary battery, it is difficult to apply the above CID concept because it uses a packaging material that is easy to deform. Accordingly, in the pouch-type secondary battery, when a swelling phenomenon occurs due to overcharging or the like, it is required to develop a technique capable of limiting the flow of current and fundamentally eliminating the risk of overcharging and greatly improving safety have.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내압 증가에 따른 전류 차단 기능을 구현하여 안전성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the conventional art described above, and it is an object of the present invention to provide a pouch type secondary battery which can secure a current by implementing a current interruption function according to an increase in internal pressure.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 출원의 발명자들은 심도있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 전극리드와 실런트의 형태를 변형하여 파우치형 이차전지를 개발하기에 이르렀고, 이 경우 파우치형 이차전지의 스웰링 현상 발생시 내압 증가에 따른 파우치 외장재 변형력에 의해 전극리드가 파단되면서 전기적 흐름 경로가 차단되어 과충전 안전성이 크게 향상됨을 확인하였다. In order to solve the above problems, the inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments, and have developed a pouch type secondary battery by modifying the shape of an electrode lead and a sealant. In this case, It was confirmed that the electrode lead was broken due to the deformation force of the pouch exterior material due to the increase of internal pressure when the ring phenomenon occurred, and the electrical flow path was cut off, thereby greatly improving the overcharge safety.

본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 전극탭이 구비된 전극조립체, 상기 전극탭과 연결되는 전극리드, 상기 전극리드의 일부가 노출되도록 상기 전극조립체를 수용하여 밀봉하는 파우치 외장재, 및 상기 전극리드의 상면과 상기 파우치 외장재의 내측면 사이에 개재되는 제1 실런트 및 상기 전극리드의 하면과 상기 파우치 외장재의 내측면 사이에 개재되는 제2 실런트를 포함하는 파우치형 이차전지이며, 상기 전극리드는, 상기 전극탭과 접합되는 접합부, 상기 파우치 외장재의 외부로 노출되는 단자부, 및 상기 접합부와 단자부 사이의 퓨즈부를 포함하고, 상기 퓨즈부는 상기 전극리드의 폭 방향과 평행한 수평슬릿을 중앙에 포함하는 분리홈, 및 상기 분리홈과 연결되며 상기 단자부를 상기 접합부로부터 분리시키기 위한 파단부를 포함하고, 상기 이차전지 내압 상승시 상기 파우치 외장재의 변형력이 상기 전극리드 상면 및 하면에 반대 방향으로 작용하여 상기 파단부가 파단되도록 상기 제1 실런트와 제2 실런트는 모양이 서로 다른 것을 특징으로 한다. A pouch type secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly having an electrode tab, an electrode lead connected to the electrode tab, a pouch case for receiving and sealing the electrode assembly to expose a part of the electrode lead, And a second sealant interposed between a lower surface of the electrode lead and an inner surface of the pouch outer cover material. The pouch type secondary battery of the present invention is characterized in that the electrode lead includes a first sealant interposed between an upper surface of the pouch case and an inner surface of the pouch skin material, And a fuse portion between the junction portion and the terminal portion, wherein the fuse portion has a horizontal slit parallel to the width direction of the electrode lead at a center thereof, and a fuse portion between the fuse portion and the terminal portion, And a rupture portion connected to the separation groove and separating the terminal portion from the joint portion, Battery internal pressure rise when the deformation force acts in the opposite direction to said top and bottom surfaces of the electrode leads to the breaking portion of the first sealant and the second sealant rupture of the pouch exterior is characterized in that the different shapes.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 파단부가 파단되면서 상기 전극리드의 단자부가 상기 전극리드의 나머지 부분과 서로 반대 방향으로 이격되어 완전분리된다.According to a preferred embodiment, the terminal portion of the electrode lead is completely separated from the remaining portion of the electrode lead while being separated from each other in the opposite direction.

본 발명에 있어서, 상기 파우치 외장재는 테두리에 실링 영역을 구비하고, 상기 수평슬릿은 상기 실링 영역으로부터 상기 접합부 쪽으로 이격되어 있으며, 상기 파단부는 상기 실링 영역 내에 형성된다. 상기 제1 실런트는 상기 수평슬릿 위쪽 전극리드 부분에 형성되고, 상기 제2 실런트는 상기 수평슬릿 양측 전극리드 부분에 형성될 수 있다.In the present invention, the pouch exterior member has a sealing region at its rim, the horizontal slit is spaced from the sealing region toward the junction, and the rupture portion is formed within the sealing region. The first sealant may be formed on the upper electrode lead portion of the horizontal slit, and the second sealant may be formed on the horizontal slit side electrode lead portion.

하나의 실시예에 있어서, 상기 접합부는 상기 단자부보다 폭이 넓을 수 있다. 이 때, 상기 수평슬릿은 상기 단자부의 폭과 같은 길이일 수 있다. 그러한 경우, 상기 분리홈은 상기 수평슬릿 양단에 상기 전극리드의 폭 방향과 수직이면서 상기 단자부를 향하는 수직슬릿을 더 포함하고, 상기 파단부는 상기 수직슬릿의 연장선상에 상기 단자부를 향하여 위치하는 것일 수 있다.In one embodiment, the junction may be wider than the terminal portion. In this case, the horizontal slit may have a length equal to the width of the terminal portion. In this case, the separating groove may further include a vertical slit which is perpendicular to the width direction of the electrode lead at both ends of the horizontal slit and which faces the terminal portion, and the breaking portion is located toward the terminal portion on an extension of the vertical slit have.

다른 실시예에 있어서, 상기 수평슬릿은 상기 단자부의 폭보다 짧은 길이이고 상기 분리홈은 상기 수평슬릿 양단에 상기 단자부를 향하는 사선슬릿을 더 포함하고, 상기 파단부는 상기 사선슬릿의 연장선상에 상기 단자부를 향하여 위치하는 것일 수 있다.In another embodiment, the horizontal slit is shorter than the width of the terminal portion, and the separation groove further includes a slanted slit that is directed to the terminal portion at both ends of the horizontal slit, and the rupture portion is formed on an extension of the slanted slit, As shown in Fig.

본 발명에 있어서, 상기 파단부에는 노치(notch)가 형성되어 있을 수 있다. 상기 노치는 상기 전극리드의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나에 형성되어 있을 수 있다. 상기 노치는 쐐기 형상, 라운드진 형상 및 사각 형상 중 어느 하나의 형상을 갖는 것일 수 있다. 상기 파단부에는 관통구, 즉 구멍이 하나 이상 천공되어 있을 수 있다.In the present invention, a notch may be formed in the rupture part. The notch may be formed on at least one of an upper surface and a lower surface of the electrode lead. The notch may have any one of a wedge shape, a rounded shape, and a rectangular shape. The rupture part may have at least one through hole, that is, a hole.

본 발명에 있어서, 상기 전극리드는 양극 리드 및 음극 리드 중 적어도 어느 하나일 수 있다.In the present invention, the electrode lead may be at least one of a positive electrode lead and a negative electrode lead.

본 발명에서는 원통형이나 각형 전지의 CID와 같이 파우치형 이차전지에서도 과충전 상황에서 전류를 차단할 수 있는 전극리드 구조를 제안한다. 본 발명에 따르면, 파우치형 이차전지에 내압 증가에 따른 전류 차단 기능을 추가하여 셀의 안전성을 확보할 수 있다. 따라서, 자동차 및 소형 전자 제품에 사용되는 파우치형 이차전지가 과충전 및 비정상적인 사용으로 안전성에 문제가 발생하였을 때 이를 효과적으로 차단하여 문제를 해결할 수 있게 된다. The present invention proposes an electrode lead structure capable of blocking current in an overcharge state in a pouch type secondary battery such as a CID of a cylindrical or prismatic battery. According to the present invention, the safety of the cell can be ensured by adding a current interruption function in accordance with an increase in internal pressure in the pouch type secondary battery. Accordingly, when the pouch-type secondary battery used in automobiles and small-sized electronic products is over -charged or has a problem in safety due to abnormal use, the problem can be solved by effectively blocking the problem.

본 발명에 따르면, 보호회로가 정상 작동하지 않아 파우치형 이차전지에 과전류가 흐르는 등의 이상 현상이 발생하더라도 전극리드가 신속히 파단됨으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있다. According to the present invention, even if an abnormal phenomenon such as an overcurrent flows in the pouch-type secondary battery due to the normal operation of the protection circuit, the electrode lead is quickly broken, thereby securing safety in use of the secondary battery.

본 발명은 특히 파우치형 이차전지에 있어서, 전극리드와 실런트의 형태를 종래와 다르게 변형함으로써, 과충전 또는 스웰링 현상이 발생할 경우 보다 작은 힘에 의해서도 전극리드가 파단되고 분리된 부분들끼리는 이격되어 완전히 분리되도록 하여 더 이상의 전류 흐름을 막고 과충전 위험성을 줄일 수 있는 장점이 있다.The present invention particularly relates to a pouch type secondary battery in which the shape of the electrode lead and the sealant are modified differently from the conventional ones so that the electrode lead is broken by a smaller force than when the overcharge or swelling phenomenon occurs, So that further current flow can be prevented and the risk of overcharging can be reduced.

또한, 종래의 복잡한 안전벤트 형성방법 등과는 달리, 전극리드와 실런트 형태를 바꿈으로써 상기와 같은 이차전지를 제조할 수 있는 바, 제조 과정이 매우 용이하고 단순하다는 이점이 있다.In addition, unlike the conventional method of forming a complicated safety vent, the secondary battery can be manufactured by changing the shape of the electrode lead and the sealant, which is advantageous in that the manufacturing process is very simple and simple.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극리드의 상면도이고, 도 2는 저면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명 실시예에 따른 전극리드의 파단부에 형성될 수 있는 노치의 다양한 형상을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명 실시예에 따른 이차전지의 상면도이고 도 7은 이차전지의 저면도이다.
도 8은 도 6의 VⅢ-VⅢ' 단면에 해당하며 정상 상태를 도시한다.
도 9는 도 8의 이차전지 내압이 상승하여 스웰링된 경우의 상태를 도시한다.
도 10은 전극리드의 파단 전, 후의 모습을 나타낸다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 다양한 전극리드의 상면도들이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
FIG. 1 is a top view of an electrode lead according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a bottom view, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III 'of FIG.
FIGS. 4 and 5 are views for explaining various shapes of a notch that may be formed at the rupture portion of the electrode lead according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a top view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a bottom view of the secondary battery.
8 corresponds to V III -V III 'section of FIG. 6 and shows a steady state.
Fig. 9 shows a state in which the secondary battery internal pressure of Fig. 8 rises and swells.
Fig. 10 shows a state before and after the electrode lead is broken.
11-13 are top views of various electrode leads according to other embodiments of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이고 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know. The shape of the elements and the like in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer description, and the same reference numerals denote the same elements.

각각의 이차전지 형태에 따라 과충전시 나타나는 물리적 특성이 달라서 이를 안전성 개선에 반영하는 기술 또한 차이를 보인다. 본 발명에서는 파우치형 이차전지의 전극리드를 개선하여 내압 상승시 전극리드가 파단되도록 하며, 실런트 형태를 변형하여 파단된 부분들끼리 서로 이격되도록 함으로써 완전 분리를 용이하게 유도할 수 있다. Different secondary battery types have different physical characteristics in overcharging, so the technology that reflects them in safety improvement also differs. According to the present invention, the electrode leads of the pouch type secondary battery are improved to break the electrode leads when the internal pressure rises, and the broken portions are separated from each other by deforming the sealant shape, thereby facilitating complete separation.

본 발명에서는 원통형이나 각형 전지의 CID와 같이 파우치형 이차전지에서도 과충전 상황에서 전류를 차단할 수 있는 전극리드 구조를 제안한다. 본 발명은 파우치형 이차전지에도 내압 증가에 따른 전류 차단 기능을 추가하여 셀의 안전성을 확보할 수 있다. The present invention proposes an electrode lead structure capable of blocking current in an overcharge state in a pouch type secondary battery such as a CID of a cylindrical or prismatic battery. The present invention can secure the safety of the cell by adding a current interruption function according to an increase in internal pressure in the pouch type secondary battery.

이차전지를 사용함에 있어 비정상적인 사용 환경에 노출되면, 아래와 같은 화학적/물리적 현상이 발생된다. 안전성을 확보하기 위해 적용되고 있는 안전성 장치는 이와 같은 물리/화학적 trigger에 의해 작동된다.When the secondary battery is exposed to an abnormal use environment, the following chemical / physical phenomenon occurs. Safety devices applied to ensure safety are operated by such physics / chemical triggers.

- 양, 음극과 전해액 간의 반응에 의한 온도 상승 및 가스 발생- Temperature rise and gas generation due to reaction between positive and negative electrode and electrolyte

- 허용치 이상의 전압 상승- Voltage rise above the allowable value

- 내, 외부 압력 차이에 의한 셀의 변형- Deformation of cell due to difference of inner and outer pressure

기존 CID의 작동 기작과 유사하게 본 발명에서 제안하고자 하는 것은 이차전지 내부 압력 상승에 의한 변형력을 통해 전류를 제한하는 것이다.Similar to the operation mechanism of the existing CID, the present invention proposes to limit the current through the deformation force due to the pressure rise inside the secondary battery.

파우치형 이차전지의 과충전에 의해 파우치 외장재가 부풀어오르는 경우, 전극조립체로부터 돌출된 전극탭과 여기에 연결된 전극리드 사이를 분리시키거나, 전극리드 자체를 파단시켜 외부로부터 전류를 받아들이는 경로를 차단한다면 과충전의 위험성을 크게 줄일 수 있을 것이다. 특히 본 발명은 전기적 연결 부위의 일부가 파열되는 국부적 파열이 아니라 완전한 분리에 따른 전기적 흐름 차단을 도모하여 과충전이 계속되는 것을 완전히 차단할 수 없어 위험성이 따르는 문제를 원천적으로 해결할 수 있다.When the pouch type casing is inflated by overcharge of the pouch type secondary battery, the electrode tab protruded from the electrode assembly and the electrode lead connected thereto are separated or the electrode lead itself is broken to block the path for receiving the current from the outside The risk of overcharging can be greatly reduced. Particularly, according to the present invention, it is not a local rupture in which a part of an electrical connection part is ruptured, but an electric current interruption due to complete separation is attempted, so that continuation of overcharging can not be completely blocked.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극리드의 상면도이고, 도 2는 저면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 단면도이다. 이차전지로 조립될 때에 전극리드와 함께 사용되는 실런트도 함께 도시하였다. FIG. 1 is a top view of an electrode lead according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a bottom view, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III 'of FIG. A sealant used together with the electrode lead when assembled with the secondary battery is also shown.

도 1 내지 도 3과 같이 본 발명에 따른 전극리드는 기존의 직사각형 구조의 전극리드와는 다른 형태, 예를 들어 반전된 T자형과 같은 형태를 가지며, 전극리드의 형태뿐 아니라 실런트의 형태를 변경하여, 내압 증가에 따른 파우치 외장재의 변형시 전극리드가 쉽게 파단될 수 있도록 설계한 것이다. As shown in FIGS. 1 to 3, the electrode lead according to the present invention has a shape different from that of a conventional rectangular electrode lead, for example, an inverted T-shape, and changes the shape of the electrode lead as well as the shape of the sealant So that the electrode lead can be easily broken at the time of deformation of the pouch outer casing due to the increase of the inner pressure.

본 발명의 전극리드(40)는, 전류 경로 역할의 금속 재질로 이루어진다. 재질은 전도성을 갖는 모든 금속이 사용가능하다. 전극리드(40)는, 전극탭(미도시)과 접합되는 접합부(10), 파우치 외장재(미도시)의 외부로 노출되는 단자부(20), 및 접합부(10)와 단자부(20) 사이의 퓨즈부(30)를 포함한다.The electrode lead (40) of the present invention is made of a metal material serving as a current path. The material can be any metal with conductivity. The electrode lead 40 has a joint portion 10 to be joined to an electrode tab (not shown), a terminal portion 20 to be exposed to the outside of the pouch exterior member (not shown), and a fuse (30).

퓨즈부(30)는 전극리드(40)의 폭 방향과 평행한 수평슬릿(32)을 중앙에 포함하는 분리홈(36)을 포함한다. 그리고, 분리홈(36)과 연결되며 단자부(20)를 접합부(10)로부터 분리시키기 위한 파단부(38)가 형성되어 있다. The fuse portion 30 includes a separation groove 36 including a central horizontal slit 32 parallel to the width direction of the electrode lead 40. A breaking portion 38 connected to the separation groove 36 and separating the terminal portion 20 from the bonding portion 10 is formed.

슬릿은 기본적으로 가늘고 긴 형태를 가지며, 본 발명에서 수평이라 함은 전극리드(40)의 폭 방향(도면에서 가로 방향)과 평행한 것을 가리킨다. 분리홈(36)은 파단부(38) 파단시 접합부(10)와 단자부(20)가 완전히 분리될 수 있도록, 단자부(20)와 접합부(10)의 전기적 연결은 유지되도록 하면서 물리적으로는 일부 분리시켜 두는 역할을 하는 것이다. The slit basically has an elongated shape. In the present invention, the term " horizontal " means parallel to the width direction of the electrode lead 40 (horizontal direction in the drawing). The electrical connection between the terminal portion 20 and the joint portion 10 is maintained so that the joint portion 10 and the terminal portion 20 can be completely separated from each other when the break portion 38 is broken, It is a role to play.

본 실시예에서 접합부(10)는 단자부(20)보다 폭이 넓다. 이 때, 수평슬릿(32)은 단자부(20)의 폭과 같은 길이일 수 있다. 그러한 경우, 분리홈(36)은 수평슬릿(32) 양단에 전극리드(40)의 폭 방향과 수직이면서 단자부(20)를 향하는 수직슬릿(34)을 더 포함한다. 그리고, 파단부(38)는 수직슬릿(34)의 연장선상에 단자부(20)를 향하여 위치한다. 수직슬릿(34)은 수평슬릿(32)과 함께 단자부(20) 하단의 상화좌우 유동성을 부여하는 역할을 하며 파단부(38)의 길이를 단축시킴으로써 파단이 용이하도록 하는 역할을 한다. 특히 수직슬릿(34)의 단부는 파우치 외장재의 변형 등 외력 인가시 외력이 집중되면서 수직슬릿(34)의 단부에 연결되는 파단부(38)를 통해 파단이 일어날 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다. 이러한 구성에 의해 파단이 이루어지는 경우, 단자부(20)는 사각형 형태로 전극리드(40)의 나머지 부분과 분리되어 떨어지게 된다. In the present embodiment, the junction 10 is wider than the terminal portion 20. At this time, the horizontal slit 32 may have the same length as the width of the terminal portion 20. The separation groove 36 further includes vertical slits 34 which are perpendicular to the width direction of the electrode lead 40 and face the terminal portion 20 at both ends of the horizontal slit 32. [ The rupture portion 38 is positioned toward the terminal portion 20 on the extension of the vertical slit 34. The vertical slit 34 plays a role of imparting the left and right fluidity of the lower end of the terminal portion 20 together with the horizontal slit 32 and serves to facilitate the breaking by shortening the length of the breaking portion 38. Particularly, the end of the vertical slit 34 can serve to cause a break through the rupture part 38 connected to the end of the vertical slit 34 while the external force is concentrated when an external force such as deformation of the pouch exterior material is applied. In this case, the terminal portion 20 is separated from the remaining portion of the electrode lead 40 in a rectangular shape.

여기서, 수직슬릿(34)과 파단부(38)의 길이는 다양하게 변경될 수 있다. 수직슬릿(34)이 상대적으로 길고 파단부(38)가 상대적으로 짧은 경우에는 작은 힘으로도 파단이 쉽게 일어날 수 있지만, 전류 흐름 경로는 작아지고 파단부(38)에 전류 집중이 되는 경우 원치 않는 상황에서 파단부(38) 파단이 일어날 우려가 있다. 반대로 수직슬릿(34)이 상대적으로 짧고 파단부(38)가 상대적으로 긴 경우에는 전류 흐름 경로는 확보할 수 있지만 파단부(38)를 파단시키는 데에 큰 힘이 필요하게 된다. 따라서, 여러가지 상황을 고려하여 수직슬릿(34)과 파단부(38)의 길이를 결정하도록 한다. Here, the lengths of the vertical slit 34 and the rupture portion 38 can be variously changed. If the vertical slit 34 is relatively long and the break portion 38 is relatively short, breakage can easily occur even with a small force, but if the current flow path is small and current is concentrated in the break portion 38, There is a possibility that the breakage portion 38 is broken in the situation. Conversely, when the vertical slit 34 is relatively short and the breakage portion 38 is relatively long, a large current is required to break the breakage portion 38 although the current flow path can be ensured. Therefore, the vertical slit 34 and the length of the rupture portion 38 are determined in consideration of various situations.

또한 이들의 길이는 수평슬릿(32)의 위치와도 관련이 되는데 수평슬릿(32)이 접합부(10) 쪽에 가깝게 전극리드(40)의 하단 가까이에 형성되는 경우에는 이들의 길이도 길어져야 하고 충분한 접합부(10) 면적을 확보할 수 없는 어려움이 있으므로 이를 고려해야 한다. 수평슬릿(32)과 수직슬릿(34)의 길이가 너무 짧으면, 슬릿의 형성에 따른 효과를 기대하기 어렵고, 반대로 길이가 과도하게 길면 오히려 분리홈(36) 안의 슬릿(32, 34)에서의 응력 집중을 유발하여 그 부위에서 전극리드(40)가 끊어지는 문제점이 있으므로 바람직하지 못하다.These lengths are also related to the position of the horizontal slit 32. If the horizontal slit 32 is formed near the lower end of the electrode lead 40 close to the joint 10 side, It is difficult to ensure the area of the joint 10, so this should be taken into consideration. If the lengths of the horizontal slit 32 and the vertical slit 34 are too short, it is difficult to expect the effect of the slit formation. Conversely, if the length is excessively long, the stress in the slits 32, The electrode lead 40 is cut off at that portion due to induction of concentration, which is not preferable.

본 발명에 따른 전극리드(40)는 접합부(10)와 단자부(20) 사이에 분리홈(36)이 형성되어 있으면서 분리홈(36)에서 연장되는 파단부(38)를 통해 추후에 접합부(10)와 단자부(20) 사이가 물리적 및 전기적으로 분리되도록 한 것이 특징이다. 분리홈(36)은 빈 공간을 형성하는 것이면서 도시한 바와 같이 수평슬릿(32)과 수직슬릿(34)을 포함하거나 수평슬릿(32) 단독, 또는 수평슬릿(32)과 다른 빈 공간의 조합일 수 있다. 분리홈(36)은 퓨즈부(30)에 의해 전기적 차단이 확실히 이루어질 수 있도록, 접합부(10)와 단자부(20)를 분리시키기에 적절한 형태를 가질 수 있으며 본 실시예로 제시하는 바와 같이 수평슬릿(32), 수직슬릿(34)을 모두 포함하는 것이 가장 바람직하다. 분리홈(36)을 형성하는 방법으로는, 예를 들면, 표면에 커터를 가지는 롤(roll)을 사용하거나, 커터가 구비된 틀을 이용하는 방법 등이 있으나, 그러한 방법으로 한정되는 것은 아니다. 금형제작의 방법으로 전극리드(40)를 형성할 때에 처음부터 포함되도록 형성할 수도 있다.The electrode lead 40 according to the present invention has a separation groove 36 formed between the bonding portion 10 and the terminal portion 20 and the bonding portion 36 extending laterally from the separation groove 36, And the terminal portion 20 are physically and electrically separated from each other. The separation groove 36 is formed by forming a hollow space and including a horizontal slit 32 and a vertical slit 34 or a horizontal slit 32 alone or a combination of horizontal slit 32 and another hollow space Lt; / RTI > The separation groove 36 may have a shape suitable for separating the joint portion 10 and the terminal portion 20 from each other so that the electrical cutoff can be reliably performed by the fuse portion 30. As shown in this embodiment, (32), and vertical slit (34). As a method for forming the separation groove 36, for example, a method of using a roll having a cutter on the surface thereof or using a frame provided with a cutter, is not limited to such a method. It may be formed so as to be included from the beginning when the electrode lead 40 is formed by a mold manufacturing method.

원하는 부위를 쉽게 파단하기 위해, 도 3의 단면에서 상세히 볼 수 있는 바와 같이, 파단부(38)에는 노치(V)가 형성되어 있을 수 있다. 이러한 노치(V)는 응력이 집중되어 전파되면서 파단되는 위치를 조정하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 노치(V)를 형성하는 경우에 더욱 단자부(20)를 원하는 모양으로 제어하면서 분리시킬 수 있데 된다. In order to easily break the desired portion, the notch V may be formed in the rupture portion 38, as can be seen in detail in the section of Fig. The notch V can concentrate the stress and propagate and adjust the position where the notch V is broken. Therefore, in the case of forming the notch V, the terminal portion 20 can be controlled while being controlled to a desired shape.

노치(V)는 도 3에 도시한 바와 같이 전극리드(40)의 상면 및 하면 모두에 형성될 수도 있고, 상면 및 하면 중 어느 하나에 형성될 수도 있다. 도 3에 도시한 노치(V)는 쐐기 형상이지만 도 4 및 도 5에 각각 도시한 바와 같이, 라운드진 형상의 노치(V') 또는 사각 형상의 노치(V")가 형성될 수도 있다. 도 4 및 도 5에서 노치(V', V")는 전극리드(40)의 상면에 형성된 예를 도시하였으나 노치(V', V")는 상면 및 하면 모두에 형성될 수도 있고, 하면에만 형성될 수도 있다. 이러한 노치들(V, V', V")은 금형제작의 방법으로 형성할 수 있다.The notch V may be formed on both the upper surface and the lower surface of the electrode lead 40 as shown in FIG. 3, or may be formed on either the upper surface or the lower surface. The notch V shown in Fig. 3 is wedge-shaped, but a notch V 'or a rectangular notch V' may be formed in a rounded shape, as shown in Figs. 4 and 5, respectively. (V ', V' ') are formed on the upper surface of the electrode lead 40, but notches V' and V '' may be formed on both the upper surface and the lower surface, These notches V, V ', V "can be formed by a method of manufacturing a mold.

실런트(50, 55)는 파우치 외장재와 접착되는 부재이며 테이프 형태를 가지므로 실링 테이프라고 부를 수도 있다. 실런트(50, 55)가 위치한 맞은 편 파우치 외장재는 열융착을 통해 실런트(50, 55)와 접착되게 된다. 전극리드(40)의 상면과 파우치 외장재의 내측면 사이에 개재되는 제1 실런트(50)와, 전극리드(40)의 하면과 파우치 외장재의 내측면 사이에 개재되는 제2 실런트(55)는 모양이 서로 다른 것이 특징이다. The sealants 50 and 55 are members to be adhered to the pouch exterior member, and may be called a sealing tape because they have a tape shape. The opposite pouch exterior member where the sealants 50 and 55 are located is bonded to the sealants 50 and 55 through thermal fusion. A first sealant 50 interposed between the upper surface of the electrode lead 40 and the inner surface of the pouch outer cover member and a second sealant 55 interposed between the lower surface of the electrode lead 40 and the inner surface of the pouch outer cover member, Are different from each other.

제1 실런트(50)는 파우치 외장재와 접착되도록 전극리드(40) 상면을 가로지르는 띠 형상으로 형성이 되고, 특히 수평슬릿(32) 위쪽 전극리드(40) 상면을 덮을 수 있도록 수평슬릿(32)을 향하여 돌출되는 부분을 가진다. 수평슬릿(32) 아랫쪽 전극리드(40)에는 형성이 되지 않는다. 그리고 수직슬릿(34)이 실링부까지 올라오는 경우에는 수직슬릿(34)을 덮지 않도록 만입부가 형성될 수도 있다. The first sealant 50 is formed in a strip shape across the upper surface of the electrode lead 40 so as to be adhered to the pouch exterior material. In particular, the first sealant 50 includes a horizontal slit 32 to cover the upper surface of the electrode lead 40 above the horizontal slit 32, As shown in Fig. The horizontal slit 32 is not formed in the lower electrode lead 40. When the vertical slit 34 is lifted up to the sealing portion, a depressed portion may be formed so as not to cover the vertical slit 34.

제2 실런트(55)도 파우치 외장재와 접착되도록 전극리드(40) 하면을 가로지르는 띠 형상으로 형성이 되고, 특히 수평슬릿(32) 양측 전극리드(40) 하면 부분에도 형성된다. 즉, 수직슬릿(34) 외측으로 전극리드(40) 하면에 형성이 되도록 양쪽 돌출된 부분을 포함한다. The second sealant 55 is also formed in a strip shape across the lower surface of the electrode lead 40 so as to be adhered to the pouch exterior member. In particular, the horizontal slit 32 is also formed on the lower surface of the electrode leads 40 on both sides. That is, the protruded portion is formed so as to be formed on the lower surface of the electrode lead 40 outside the vertical slit 34.

이로써, 수평슬릿(32)을 기준으로 윗쪽 전극리드(40) 상면 부분은 제1 실런트(50)가 접착이 되고 수평슬릿(32) 아랫쪽 전극리드(40) 하면 부분은 제2 실런트(55)만이 접착이 된다. The first sealant 50 is adhered to the upper surface of the upper electrode lead 40 with respect to the horizontal slit 32 and the lower surface of the electrode lead 40 below the horizontal slit 32 is covered with only the second sealant 55 Adhesive.

보통 실런트는 테이프 형상으로 입수할 수 있고, 이러한 테이프 실런트를 가로로 전극리드(40) 상면에 붙이고 수평슬릿(32) 위쪽 전극리드(40) 상면에 붙인 후, 가로로 전극리드(40) 하면에 붙이고 수직슬릿(34) 외측으로 전극리드(40) 하면에 세로로 붙인 후, 펀칭을 통해 분리홈(36)을 형성하면 도시한 바와 같은 제1 및 제2 실런트(50, 55) 형상을 얻을 수 있다.Usually, the sealant is available in the form of a tape. The tape sealant is horizontally attached to the upper surface of the electrode lead 40 and attached to the upper surface of the electrode lead 40 above the horizontal slit 32, The first and second sealants 50 and 55 can be obtained as shown in the figure when the separation groove 36 is formed by punching the electrode lead 40 adhered vertically to the bottom surface of the electrode lead 40 outside the vertical slit 34 have.

실런트(50, 55)는 절연성 및 열 융착성을 갖는 필름으로 이루어진다. 실런트(50, 55)는 예를 들어 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리프로필렌(PP: polyprophylene), 폴리에틸렌(PE: polyethylene) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 등으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질 층(단일 막 또는 다중 막)으로 이루어질 수 있다. 실런트(50, 55)는 전극리드(40)와 파우치 외장재의 금속층, 예컨대 알루미늄 시트 사이에서 단락이 발생하는 것을 방지할 뿐만 아니라 파우치 외장재의 밀봉력을 향상시켜 전해액 등이 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 특히 본 발명에서의 실런트(50, 55)는 도 1 및 도 2에서와 같이 전극리드(40) 상, 하의 다른 위치에 형성되도록 모양이 다르기 때문에 전극리드(40)의 파단과 분리가 쉽게 이루어진다. The sealants 50 and 55 are made of a film having insulation and heat-sealability. The sealants 50 and 55 may be formed of one or more material layers selected from polyimide (PI), polypropylene (PP), polyethylene (PE), and polyethylene terephthalate (PET) (A single membrane or a multi-membrane). The sealants 50 and 55 prevent a short circuit between the electrode lead 40 and the metal layer of the pouch outer cover material, for example, between the aluminum sheets, and also improve the sealing force of the pouch outer cover material to prevent leakage of the electrolyte. do. Particularly, since the sealants 50 and 55 according to the present invention are formed in different positions on and below the electrode leads 40 as shown in FIGS. 1 and 2, the electrode leads 40 can be easily broken and separated.

이러한 전극리드를 포함하는 이차전지에서의 조립 형태는 도 6 및 도 7과 같다. 도 6은 이차전지의 상면도이고 도 7은 이차전지의 저면도이다.6 and 7 show the assembling form in the secondary battery including such an electrode lead. 6 is a top view of the secondary battery, and Fig. 7 is a bottom view of the secondary battery.

본 발명에 따른 파우치형 이차전지(100)는, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(65)와 이 전극조립체(65)를 수납하는 라미네이트 시트의 파우치 외장재(70)로 구성된다. 여기서 양극 또는 음극은 알루미늄, 구리 등의 얇은 판상형 금속 집전판에 리튬 이온의 흡장/방출이 가능한 전극활물질을 도포, 건조함으로써 제조된다. 전극조립체(65)는 스택형, 폴딩형, 스택-폴딩형, 젤리롤(jelly-roll)형 등일 수 있다. The pouch type secondary battery 100 according to the present invention is composed of an electrode assembly 65 having a positive electrode / separator / negative electrode structure and a pouch outer cover material 70 of a laminate sheet for housing the electrode assembly 65. Here, the positive electrode or negative electrode is manufactured by applying and drying an electrode active material capable of intercalating / deintercalating lithium ions to a thin plate-shaped metal current collector such as aluminum or copper. The electrode assembly 65 can be a stacked, folded, stack-folded, jelly-roll type, or the like.

전극조립체(65)에는 전극탭(60)이 구비된다. 전극조립체(65)의 집전판은 전극활물질이 도포된 부분과 전극활물질이 도포되지 않은 말단 부분(이하, "무지부"라 약칭)으로 구성되고, 전극탭(60)은 무지부를 재단하여 형성한 것이거나 무지부에 초음파 용접 등에 의해 연결시킨 별도의 도전부재일 수 있다. 전극탭(60)은 도시한 바와 같이 서로 마주보도록 전극조립체(65)의 쌍방향으로 돌출될 수도 있고, 나란히 형성되도록 단방향으로 돌출될 수도 있다. The electrode assembly (65) is provided with an electrode tab (60). The current collecting plate of the electrode assembly 65 is composed of a portion coated with the electrode active material and a terminal portion (hereinafter referred to as "plain portion") to which the electrode active material is not applied, and the electrode tab 60 is formed by cutting Or may be a separate conductive member connected to the non-conductive portion by ultrasonic welding or the like. The electrode tabs 60 may protrude in both directions of the electrode assembly 65 so as to face each other as shown in FIG.

전극탭(60)은 전지 내부와 외부의 전자 이동경로 역할을 수행하는 것으로서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 전극리드(40)는 이 전극탭(60)과 스폿 용접 등에 의해 연결된다. 전극리드(40)는 양극 탭 및 음극 탭의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있고 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있다. 양극 리드 및 음극 리드는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드는 양극 판과 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드는 음극 판과 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 최종적으로 전극리드(40)는 단자부(20)를 통하여 외부단자와 전기적으로 연결된다. The electrode tab 60 functions as an electron transfer path between the inside and the outside of the battery. The electrode lead 40 described with reference to FIGS. 1 to 3 is connected to the electrode tab 60 by spot welding or the like. The electrode leads 40 may extend in the same direction or in opposite directions depending on the formation positions of the positive electrode tab and the negative electrode tab. The positive electrode lead and the negative electrode lead may have different materials from each other. That is, the positive electrode lead may be made of the same aluminum (Al) material as the positive electrode plate, and the negative electrode lead may be made of the same copper material as the negative electrode plate or a copper material coated with nickel (Ni). Finally, the electrode lead 40 is electrically connected to the external terminal through the terminal portion 20.

파우치 외장재(70)는 전극리드(40)의 일부, 즉 단자부(20)가 노출되도록 전극조립체(65)를 수용하여 밀봉한다. 전극리드(40)와 파우치 외장재(70) 사이에는 앞서 설명한 제1 및 제2 실런트(50, 55)가 개재된다. The pouch outer sheath 70 receives and seals the electrode assembly 65 such that a part of the electrode lead 40, that is, the terminal portion 20 is exposed. The first and second sealants 50 and 55 described above are interposed between the electrode lead 40 and the pouch outer casing 70.

파우치 외장재(70)는 테두리에 실링 영역(75)을 구비하고, 전극리드(40)의 수평슬릿(32)은 실링 영역(75)으로부터 접합부(10) 쪽으로 이격되어 있다. 즉, 전극리드(40)가 반전된 T자 형상일 때에, T자의 다리 부분이 파우치 외장재(70) 외측으로 돌출되고 T자의 머리 부분 일부가 실링 영역(75) 내에 형성된다. 파단부(38)는 실링 영역(75) 내에 형성된다. 제1 실런트(50)는 실링 영역(75)과 수평슬릿(32) 위쪽 전극리드(40) 부분에 형성되고, 제2 실런트(55)는 실링 영역(75)과 수평슬릿(32) 양측 전극리드(40) 부분에 형성된다.The pouch sheathing 70 has a sealing region 75 at its rim and the horizontal slit 32 of the electrode lead 40 is spaced from the sealing region 75 toward the junction 10. That is, when the electrode lead 40 is inverted T-shaped, the leg portion of the T-shaped protrusion protrudes to the outside of the pouch exterior member 70, and a part of the T-shaped head is formed in the sealing region 75. The rupturing portion 38 is formed in the sealing region 75. The first sealant 50 is formed on the sealing region 75 and the electrode lead 40 portion above the horizontal slit 32 and the second sealant 55 is formed on the sealing region 75 and the horizontal slit 32 on both electrode leads (40).

이와 같이 제1 실런트(50)와 제2 실런트(55)는 모양이 서로 다르므로, 이차전지(100) 내압 상승시 파우치 외장재(70)의 변형력이 전극리드(40) 상면 및 하면에 반대 방향으로 작용하여 파단부(38)가 파단될 수 있다. Since the first sealant 50 and the second sealant 55 have different shapes as described above, when the internal pressure of the secondary battery 100 rises, the deformation force of the pouch case 70 is applied to the upper surface and the lower surface of the electrode lead 40 in opposite directions So that the breakable portion 38 can be broken.

파단 가능한 전극리드(40)는 양극 리드 및 음극 리드에 모두 적용할 수 있지만 둘 중 하나에 적용하여도 된다. 보통 양극 집전판으로는 알루미늄 재질을, 음극 집전판으로는 구리 재질을 사용하는데, 스웰링 현상 발생시 알루미늄 호일보다는 구리 호일이 더 쉽게 파열되는 경향이 있으므로, 양극 리드보다는 음극 리드의 파열 가능성이 더 높을 수 있다. 그러한 경우에는 음극 리드를 이러한 파단 가능한 전극리드(40)로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. The breakable electrode leads 40 can be applied to both the positive electrode lead and the negative electrode lead, but may be applied to either of them. Usually, the anode lead plate is made of aluminum material and the anode current collector plate is made of copper material. When the swelling phenomenon occurs, the copper foil tends to rupture rather than the aluminum foil. Therefore, the cathode lead is more likely to break than the cathode lead. . In such a case, it may be desirable to form the negative electrode lead with such a breakable electrode lead 40.

도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 전극리드(40)와 파우치 외장재(70) 사이에 개재되는 제1 및 제2 실런트(50, 55)가 모양이 달라 제1 및 제2 실런트(50, 55)를 통해 실링이 되는 부분이 이차전지(100)의 상면과 하면이 각각 다르다. 전극리드(40)의 파단은 파우치 외장재(70)의 변형력을 통해 진행되므로 파단되는 부위, 즉 파단부(38)를 기준으로 실링되는 지점이 달라지도록 한 것이다. 6 and 7, the first and second sealants 50 and 55 interposed between the electrode lead 40 and the pouch outer sheath 70 are different in shape from the first and second sealants 50 and 55, The upper and lower surfaces of the secondary battery 100 are different from each other. The breakage of the electrode lead 40 proceeds through the deforming force of the pouch outer cover 70, so that the breaking point, that is, the sealing point with respect to the breakage portion 38, is changed.

도 8은 도 6의 VⅢ-VⅢ' 단면에 해당하며 정상 상태를 도시한다. 도 9는 도 8의 파우치형 이차전지 내압이 상승하여 스웰링된 경우의 상태를 도시한다.8 corresponds to V III -V III 'section of FIG. 6 and shows a steady state. Fig. 9 shows a state in which the internal pressure of the pouch-type secondary battery of Fig. 8 rises and swells.

도 8에서 전극탭(60)은 집전판의 무지부들이 모여 웰딩된 부분을 의미하고 전극리드(40)의 접합부(10)가 전극탭(60)에 웰딩된 것으로 도시하였다. 8, the electrode tabs 60 are welded together with the non-printed portions of the current collecting plate, and the bonding portions 10 of the electrode leads 40 are welded to the electrode tabs 60. [

파우치형 이차전지(100)에서 비정상적인 상황이 발생하여 파우치형 이차전지(100)가 과충전될 경우, 파우치형 이차전지(100) 내부의 고온상태에 기인한 가스 발생 등으로 내압이 상승하게 되고, 이에 따라 파우치형 이차전지(100)가 부풀어오르는 스웰링 현상이 발생하게 된다. 이러한 파우치 외장재(70)의 변형에 따라 파우치 외장재(70)와 접착된 전극리드(40)도 파우치 외장재(70)와 동일한 방향으로 변형하게 된다. When the pouch-type secondary battery 100 is overcharged due to an abnormal situation occurring in the pouch-type secondary battery 100, the internal pressure of the pouch-type secondary battery 100 is increased due to the generation of gas due to the high temperature state inside the pouch- A swelling phenomenon occurs in which the pouch-shaped secondary battery 100 swells up. The electrode leads 40 adhered to the pouch case 70 are deformed in the same direction as the pouch case 70 due to the deformation of the pouch case 70.

도시한 바와 같이, 상측, 하측 파우치 외장재(70)에 제1 및 제2 실런트(50, 55)를 통해 각각 접착된 전극리드(40)는 서로 반대 방향으로 변형되며, 이 변형력에 의해 파단부(38), 바람직하게는 노치(V)가 형성된 경계면에 파단이 발생하게 된다. As shown in the figure, the electrode leads 40 bonded to the upper and lower pouch outer cover materials 70 through the first and second sealants 50 and 55 are deformed in opposite directions to each other, 38, and preferably, a fracture occurs at the interface where the notch V is formed.

즉, 파우치 외장재(70)가 부풀어오르면서 가해지는 힘에 의해 전극리드(40)가 더욱 용이하게 파열, 분리되도록 하여 더 이상의 전류 흐름을 막고 극한 상황으로 치닫는 것을 방지함으로써 안전성을 향상시킨 것이다. 결국 스웰링 현상 발생시에 종래 전극탭 일부만이 파열되는 것과는 달리 전극리드(40)의 단자부(20)가 전극리드(40) 나머지 부분과 용이하게 완전 분리되도록 한 것으로, 본 발명에서의 전극리드(40)는 원통형 전지 등에서의 CID와 유사한 기능을 수행할 수 있게 된다.That is, the electrode lead 40 is more easily ruptured and separated by the force applied while the pouch exterior member 70 is swollen, thereby preventing further current flow and preventing the electrode lead 40 from reaching an extreme situation. The terminal portion 20 of the electrode lead 40 is completely separated from the remaining portion of the electrode lead 40. This is because the electrode lead 40 Can perform a function similar to that of a CID in a cylindrical battery or the like.

도 10은 전극리드(40)의 파단 전, 후의 모습을 나타내는데, 파단과 함께 전류 경로의 제한이 동반됨을 알 수 있다. 파단부(38)가 파단되면서 전극리드(40)의 단자부(20)가 전극리드(40)의 나머지 부분과 서로 반대 방향으로 이격되어 완전분리됨에 따라 전류 차단이 완벽하게 이루어진다. 전극리드(40)의 단자부(20)는 제1 실런트(50)에 의해 윗쪽으로 당겨지는 힘을 받고 나머지 부분은 제2 실런트(55)에 의해 아래쪽으로 당겨지는 힘을 받는다. 즉, 본 발명에서는 전극리드(40) 및 실런트(50, 55) 형상을 변형함으로써, 스웰링 현상이 발생할 경우 전극리드(40) 자체가 보다 작은 힘에 의해서도 파단되어 단자부(20)와 나머지 부분이 용이하게 완전 분리되도록 하여 더 이상의 전류 흐름을 막고 과충전 안전성을 확보할 수 있다. Fig. 10 shows the state before and after the electrode lead 40 is broken. It can be seen that the current path is limited along with the breakage. The terminal portion 20 of the electrode lead 40 is separated from the remaining portion of the electrode lead 40 in a direction opposite to that of the other portion of the electrode lead 40 while the breakage portion 38 is broken. The terminal portion 20 of the electrode lead 40 is subjected to the force pulled upward by the first sealant 50 and the remaining portion is subjected to the force pulled downward by the second sealant 55. That is, in the present invention, by deforming the shape of the electrode leads 40 and the sealants 50 and 55, when the swelling phenomenon occurs, the electrode lead 40 itself is broken even by a smaller force so that the terminal portion 20 and the remaining portion It can be easily separated completely, thereby preventing further current flow and securing overcharge safety.

이와 같이, 본 발명에 따르면 내압 상승시 파우치 외장재의 변형력을 통해 전극리드가 절단되고 이를 통해 전류가 차단된다.As described above, according to the present invention, when the internal pressure rises, the electrode lead is cut through the deformation force of the pouch exterior member, and the current is cut off through the electrode lead.

도 11은 도 1에 비하여 파단부(38)의 모양이 다른 실시예를 도시한다. 파단부(38)에는 하나 이상의 관통구(H)가 천공되어 있을 수 있다. 이 때에도 상측, 하측 파우치 외장재에 모양이 서로 다른 제1 및 제2 실런트를 가지고 전극리드(40)를 접착하면 전극리드(40)는 서로 반대 방향으로 변형되며, 이 변형력에 의해 관통구(H) 사이의 좁은 틈을 따라 파단부(38) 파단이 발생하게 된다.Fig. 11 shows an embodiment in which the shape of the rupture portion 38 is different from that of Fig. At least one through hole (H) may be formed in the rupturing portion (38). At this time, the electrode leads 40 are deformed in opposite directions when the electrode leads 40 are bonded to the upper and lower pouch outer sheaths with the first and second sealants having different shapes. Through this through-hole H, The rupture portion 38 is broken along the narrow gap between the end portions 38a and 38b.

도 12는 전극리드의 다른 실시예를 도시한다.12 shows another embodiment of the electrode lead.

도 12에 도시한 실시예는 제1 실시예에 비하여 수직슬릿(34)을 갖지 않는다. 파단부(38)는 앞선 실시예들에서처럼 노치가 형성되거나 관통구가 형성되어 있을 수 있다. The embodiment shown in Fig. 12 has no vertical slit 34 in comparison with the first embodiment. The rupture part 38 may be formed with a notch or a through-hole as in the previous embodiments.

도 13은 또 다른 실시예를 도시한다.Figure 13 shows yet another embodiment.

도 13에서, 전극리드(40)는 반전된 T자형과 같은 형태를 가지는 모양으로 도시하였는데, 직사각형 구조의 모양을 가질 수도 있다. 수평슬릿(32)은 단자부(20)의 폭보다 짧은 길이이다. 분리홈(36)은 수평슬릿(32) 양단에 단자부(20)를 향하는 사선슬릿(35)을 더 포함한다. 파단부(38)는 사선슬릿(35)의 연장선상에 단자부(20)를 향하여 위치한다. 이 때에도 파단부(38)는 앞선 실시예들에서처럼 노치가 형성되거나 관통구가 형성되어 있을 수 있다. 사선슬릿(35)은 단자부(20)의 폭, 수평슬릿(32)의 폭 등에 따라 소정의 각도로 기울어진 경사 슬릿이 될 수 있다. 변형예로서 소정의 곡률 반경으로 휘어진 슬릿(곡선 슬릿)이 수평슬릿(32)과 파단부(38) 사이에 형성될 수도 있다.In Fig. 13, the electrode lead 40 is shown in the inverted T shape, but it may have a rectangular shape. The horizontal slit 32 is shorter than the width of the terminal portion 20. The separation groove 36 further includes a slanted slit 35 which faces the terminal portion 20 at both ends of the horizontal slit 32. The break portion 38 is positioned toward the terminal portion 20 on the extension of the slit slit 35. [ At this time, the rupture portion 38 may be formed with a notch or a through-hole as in the previous embodiments. The oblique slit 35 may be a sloped slit inclined at a predetermined angle depending on the width of the terminal portion 20, the width of the horizontal slit 32, or the like. As a variant, a slit (curved slit) bent with a predetermined radius of curvature may be formed between the horizontal slit 32 and the rupture portion 38.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

10 : 접합부 20 : 단자부
30 : 퓨즈부 32 : 수평슬릿
34 : 수직슬릿 35 : 사선슬릿
36 : 분리홈 38 : 파단부
40 : 전극리드 50, 55 : 실런트
60 : 전극탭 65 : 전극조립체
70 : 파우치 외장재 100 : 파우치형 이차전지
V, V', V" : 노치 H : 관통구10: connecting portion 20: terminal portion
30: fuse portion 32: horizontal slit
34: vertical slit 35: diagonal slit
36: separation groove 38:
40: electrode lead 50, 55: sealant
60: electrode tab 65: electrode assembly
70: Pouch Exterior Material 100: Pouch Type Secondary Battery
V, V ', V ": Notch H: Through hole

Claims

An electrode assembly having an electrode tab;
An electrode lead connected to the electrode tab;
A pouch case for receiving and sealing the electrode assembly so that a part of the electrode lead is exposed; And
A first sealant interposed between an upper surface of the electrode lead and an inner surface of the pouch exterior material; and a second sealant interposed between a lower surface of the electrode lead and an inner surface of the pouch exterior material,
Wherein the electrode lead includes a joint portion to be joined to the electrode tab, a terminal portion exposed to the outside of the pouch exterior member, and a fuse portion between the joint portion and the terminal portion,
Wherein the fuse portion includes a separation groove including a central horizontal slit parallel to the width direction of the electrode lead and a break portion connected to the separation groove and separating the terminal portion from the bonding portion,
The first sealant and the second sealant are different in shape so that when the internal pressure of the secondary battery rises, the deformation force of the pouch exterior member acts in an opposite direction to the upper and lower surfaces of the electrode lead,
Wherein the pouch exterior material has a sealing area at a rim, the horizontal slit is spaced from the sealing area to the junction, the rupture part is formed in the sealing area, and the first sealant is disposed on the upper electrode lead part of the horizontal slit And the second sealant is formed on the horizontal slit side electrode lead portions so that the upper surface of the electrode lead and the lower surface of the electrode lead are sealed with respect to the break portion,
And the terminal portion of the electrode lead is completely separated from the remaining portion of the electrode lead in a direction opposite to that of the other portion of the electrode lead.

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The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the connection portion is wider than the terminal portion.

The pouch type secondary battery according to claim 5, wherein the horizontal slit has a length equal to a width of the terminal portion.

[7] The apparatus of claim 6, wherein the separation groove further comprises a vertical slit at both ends of the horizontal slit, the vertical slit being perpendicular to the width direction of the electrode lead and toward the terminal portion, Wherein the pouch type secondary battery is a pouch type secondary battery.

[8] The apparatus of claim 7, wherein the first sealant is formed in a strip shape across the upper surface of the electrode lead to be adhered to the pouch exterior member, and protrudes toward the horizontal slit so as to cover the upper surface of the upper electrode lead And the second sealant is formed in a strip shape across the bottom surface of the electrode lead so as to be adhered to the pouch exterior material and includes both protruding portions formed on the bottom surface of the electrode lead to the outside of the vertical slit Pouch type secondary battery.

The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the electrode lead is inverted T-shaped, and a leg portion of the T-shaped protrusion protrudes outside the pouch exterior member, and a portion of the T-shaped head is formed in the sealing region.

The slit-shaped slit of claim 1, wherein the horizontal slit is shorter than the width of the terminal portion, and the separation groove further includes a slanted slit that is disposed at both ends of the horizontal slit toward the terminal portion, Wherein the pouch type secondary battery is positioned toward the pouch type secondary battery.

The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein a notch is formed in the rupture portion.

The pouch type secondary battery according to claim 11, wherein the notch is formed on at least one of an upper surface and a lower surface of the electrode lead.

12. The pouch type secondary battery according to claim 11, wherein the notch has a shape of a wedge shape, a rounded shape, and a rectangular shape.

The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein at least one of the through holes is formed in the rupture portion.

The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the electrode lead is at least one of a positive electrode lead and a negative electrode lead.