KR102030110B1 - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102030110B1
KR102030110B1 KR1020130104213A KR20130104213A KR102030110B1 KR 102030110 B1 KR102030110 B1 KR 102030110B1 KR 1020130104213 A KR1020130104213 A KR 1020130104213A KR 20130104213 A KR20130104213 A KR 20130104213A KR 102030110 B1 KR102030110 B1 KR 102030110B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode tab
electrode
temperature protection
tab
transfer
Prior art date
Application number
KR1020130104213A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150025974A (ko
Inventor
홍성호
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020130104213A priority Critical patent/KR102030110B1/ko
Priority to US14/095,402 priority patent/US9425491B2/en
Publication of KR20150025974A publication Critical patent/KR20150025974A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102030110B1 publication Critical patent/KR102030110B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/637—Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/106—PTC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 전극탭과 온도 보호 소자 사이의 열전달 효율을 향상 시킨 이차 전지를 제공한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 전극탭과 온도 보호 소자 사이의 체결력을 향상 시킨 이차 전지를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 일측으로 연장된 제1전극탭을 구비하는 제1전극, 일측으로 연장된 제2전극탭을 구비하는 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극의 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 제1전극탭과 제2전극탭이 인출된 테라스부를 포함하는 파우치 및 상기 테라스부에 안착 되며, 상기 제1전극탭에 연결된 온도 보호 소자를 포함하고, 상기 제1전극탭의 단부에는 연장되어 절곡된 제1연장부가 형성되고, 상기 온도 보호 소자는 상기 제1연장부에 연결된 제1연결부, 상기 제1전극탭의 상면에 하면이 접촉되며, 제1연결부에 연결된 전달부 및 상기 전달부에 연결된 제2연결부를 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{SECONDARY BATTERY}
본 발명의 일 실시예는 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지는 캔 내부에 전해액과 함께 전극 조립체가 내장되어 있다. 이러한 전극 조립체는 다시 양극판, 세퍼레이터 및 음극판으로 이루어져 있으며, 상기 양극판(또는 음극판)은 포일 형태의 양극(또는 음극) 전극 집전체와, 그 표면에 코팅된 양극(또는 음극) 활물질로 구성되어 있다.
여기서, 상기 극판 중 전극 집전체에는 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 형성되며, 이러한 무지부에는 통상 외부 회로와 연결하기 위한 전극탭이 용접된다.
본 발명의 일 실시예는 전극탭과 온도 보호 소자 사이의 열전달 효율을 향상 시킨 이차 전지를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 전극탭과 온도 보호 소자 사이의 체결력을 향상 시킨 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 일측으로 연장된 제1전극탭을 구비하는 제1전극, 일측으로 연장된 제2전극탭을 구비하는 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극의 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 제1전극탭과 제2전극탭이 인출된 테라스부를 포함하는 파우치 및 상기 테라스부에 안착 되며, 상기 제1전극탭에 연결된 온도 보호 소자를 포함하고, 상기 제1전극탭의 단부에는 연장되어 절곡된 제1연장부가 형성되고, 상기 온도 보호 소자는 상기 제1연장부에 연결된 제1연결부, 상기 제1전극탭의 상면에 하면이 접촉되며, 제1연결부에 연결된 전달부 및 상기 전달부에 연결된 제2연결부를 포함한다.
상기 제2연결부에는 연결탭이 연결될 수 있다.
상기 전극 조립체의 온도가 기 설정된 값을 초과할 때, 상기 온도 보호 소자에서의 전기 저항이, 상기 연결탭과 상기 제1전극탭 사이의 전류가 차단된 점까지 상승할 수 있다.
상기 전달부는 양면 테이프에 의해 상기 파우치의 테라스부에 고정될 수 있다.
상기 온도 보호 소자는 양성 온도 계수 저항체일 수 있다.
상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면은 상기 제1전극탭의 상면에 용접될 수 있다.
상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면과 상기 제1전극탭의 상면 사이에는 열전도성 부재가 개재될 수 있다.
상기 제1전극탭의 단부에는 상기 제1연장부와 반대 방향으로 연장된 제2연장부가 더 형성될 수 있다.
상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면은 상기 제2연장부의 상면에 접촉될 수 있다.
상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면은 상기 제2연장부의 상면에 용접될 수 있다.
상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면과 상기 제2연장부의 상면 사이에는 열전도성 부재가 개재될 수 있다.
상기 제1연장부는 상기 양극탭과 평행하게 절곡되며, 상기 제1연결부의 하면에 접촉될 수 있다.
상기 테라스부 상에서 상기 양극탭의 일부분, 상기 온도 보호 소자, 상기 연결탭의 일부분을 덮는 절연 테이프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극탭과 온도 보호 소자 사이의 열전달 효율을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극탭과 온도 보호 소자 사이의 체결력을 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 파우치를 분해한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭과 온도 보호 소자의 결합 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭과 온도 보호 소자의 분해 사시도이다.
도 5는 온도 양극탭과 온도 보호 소자의 내부를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 1의 6-6선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭과 온도 보호 소자의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭과 온도 보호 소자의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 전극탭과 온도 보호 소자의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
파우치형 이차 전지는 리튬 이온을 통과시키는 폴리머 필름을 사이에 두고 양면에 양극과 음극을 적층 하여 전극 조립체를 형성하고, 전극 조립체의 양면에 외장재를 배치하여 외장재의 주변부를 열융착하여 파우치를 형성함으로써 전극 조립체를 파우치에 내장한다.
전극 조립체의 양극에 연결되는 양극탭과 음극에 연결되는 음극탭은 파우치의 일측으로 인출된다. 양극탭과 음극탭은 보호 회로 부품들을 실장하는 보호 회로 모듈(PCM, Protection Circuit Module)에 전기적으로 연결된다.
보호 회로 모듈은 이차 전지의 과충전, 과방전, 과전류 및 단락(short circuit)을 방지하도록 형성된다. 또한, 보호 회로 모듈과 양극탭 사이에 양성 온도 계수 (Positive Temperature Coefficient)를 가지는 온도 보호 소자가 사용된다.
온도 보호 소자, 즉 TCO(Thermal-Cut-Off)는 이차 전지의 온도가 설정된 위험 값에 이르면 양극탭과 보호회로 모듈을 전기적으로 차단하고, 이차 전지의 온도가 설정된 안전 값에 이르면 양극탭과 보호 회로 모듈을 전기적으로 다시 연결한다. 따라서 이차 전지에 대하여 온도 보호 소자의 온도 검출 성능이 우수할 필요가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 파우치를 분해한 사시도이고, 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예의 이차 전지는 전극 조립체(10), 및 전극 조립체(10)를 내장하는 파우치(20)를 포함한다.
전극 조립체(10)는 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 제1전극(이하, "양극"이라 한다)(11)과 제2전극(이하, "음극"이라 한다)(12)을 배치하여 감아서 젤리롤 형태로 이루어진다.
상기 양극(11)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극집전체의 양면에 도포 된 양극 활물질층(111)을 포함하고 있다. 상기 양극 활물질층(111)의 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1 -xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있으나, 본 실시예에서 그 물질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 양극(11)은 후술할 양극탭(14)이 부착되며, 양극 활물질층(111)이 도포 되지 않은 무지부(112)를 포함한다.
상기 음극(12)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극극집전체의 양면에 코팅된 음극 활물질층(121)을 포함하고 있다. 상기 음극 활물질층의 음극 활물질은 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있으나, 본 실시예에서 그 물질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 음극(12)은 후술할 음극탭(15)이 부착되며, 음극 활물질층이 도포 되지 않은 무지부(122)를 포함한다.
상기 세퍼레이터(13)는 음극(12)과 양극(11)의 쇼트(short)를 방지하고 이차 전지의 전하(charge), 예를 들면 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 것으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 폴리플로필렌의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군(group)에서 선택되는 어느 하나로 이루어져 있으나, 본 실시예에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 여기서, 바람직하게는 세퍼레이터(13)는 양극(11)과 음극(12)보다 폭을 넓게 하여 형성하는 것이 양극(11)과 음극(12) 간의 단락을 방지하는데 유리하다.
상술한 양극탭(14)과 음극탭(15)은 전극 조립체(10)의 동일 측면(yz 평면)으로 인출되어 각각 배치된다. 또한, 양극탭과 음극탭은 전극 조립체의 반대 측면(도 1을 참조하면, x축 방향 양단)으로 각각 배치될 수도 있다(미도시).
다시 도 2를 참조하면, 파우치(20)는 전극 조립체(10)의 외부를 감싸는 다층 시트 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 파우치(20)는 내면을 형성하며 절연 및 열융착 작용하는 폴리머 시트(21), 외면을 형성하여 보호 작용하는 PET(polyethyleneterephthalate) 시트, 나일론 시트 또는 PET-나일론 복합 시트(22)(이하에서, 편의상 "나일론 시트"를 예로 설명한다), 및 기계적인 강도를 제공하는 금속 시트(23)를 포함한다. 금속 시트(23)는 폴리머 시트(21)와 나일론 시트(22) 사이에 개재되며, 일례인 알루미늄 시트로 형성될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 파우치(20)는 전극 조립체(10)를 수용하는 제1외장재(201), 및 전극 조립체(10)를 덮고 전극 조립체(10)의 외측에서 제1외장재(201)에 열융착되는 제2외장재(202)를 포함한다. 제1, 제2외장재(201, 202)는 동일 구조의 폴리머 시트(21), 나일론 시트(22) 및 금속 시트(23)로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제1외장재(201)는 전극 조립체(10)를 수용하도록 오목 구조로 형성되고, 제2외장재(202)는 제1외장재(201)에 수용된 전극 조립체(10)를 덮을 수 있도록 평평하게 형성된다.
또한, 전극 조립체(10)는 직육면체의 평판 구조로 형성되고, 이에 따라 파우치(20)는 직육면체의 평판 구조를 형성한다. 이차 전지는 전극 조립체(10)를 파우치(20)로 둘러싸서 형성되므로 전체적으로 직육면체의 평판 구조를 형성한다.
제1전극탭(이하, "양극탭"이라 한다)(14)과 제2전극탭(이하, "음극탭"이라 한다)(15)은 열융착된 파우치(20) 밖으로 연결되어 전극 조립체(10)를 파우치(20) 외부에 전기적으로 인출한다. 즉 양극탭(14)과 음극탭(15)은 파우치(20)의 일측면(yz 평면)에 형성되는 테라스(terrace)부 (25)에서 열융착된 제1, 제2외장재(201, 202) 사이를 관통하여 배치된다. 이때, 양극탭(14)과 음극탭(15)은 각각의 절연부재(18, 19)에 의하여 파우치(20)와 전기적으로 절연된다.
또한, 테라스부(25)는 양극탭(14) 및 음극탭(15)의 인출 측에서, 전극 조립체(10)를 따라 절곡되는 제1외장재(201)를 제2외장재(202)의 평평한 저면에 열융착 함으로써 형성된다.
한편, 이차 전지는 과충전, 과방전, 과전류 및 외부 쇼트로부터 보호하기 위하여, 회로 기판에 보호 회로 소자들을 실장하여 형성되는 보호 회로 모듈(미도시)을 포함한다. 보호 회로 모듈은 테라스부(25)에 배치될 수 있다.
음극탭(15)은 보호 회로 모듈에 직접 연결되고, 양극탭(14)은 온도 보호 소자(30)를 개재하여 보호 회로 모듈에 연결된다. 명확히는 양극탭(14)은 보호 회로 모듈에 직접 연결되는 연결탭(16)에 온도 보호 소자(30)를 통하여 연결된다. 따라서, 상기 연결탭(16)은 y축 방향을 따라 양극탭(14) 위치에서 음극탭(15) 측으로 더 가까운 위치에서 테라스부(25) 밖으로 돌출된다. 여기서, 온도 보호 소자(30)는 설정된 온도에서 저항이 무한대로 증대되는 양성 온도 계수(Positive Temperature Coefficient)를 가진다.
양극탭(14)은 상기 온도 보호 소자(30)의 하면에 직접 접촉하도록 음극탭(15)보다 넓은 면적으로 형성된다. 또한, 양극탭(14)의 끝단에는 전극 조립체(10)의 중심축에서 외측 방향으로 연장된 제1연장부(141)가 형성된다. 여기서, 양극탭(14)과 온도 보호 소자(30)의 결합관계는 후술할 도면을 참조하여, 더욱 자세히 설명한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭과 온도 보호 소자의 결합 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭과 온도 보호 소자의 분해 사시도이다.
도 1, 도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 양극탭(14)은 파우치(20) 밖으로 인출되어 온도 보호 소자(30)에 기계적, 전기적 및 열적으로 연결된다.
예를 들면, 온도 보호 소자(30)는 양극탭(14)의 제1연장부(141)에 연결되는 제1연결부(31), 제1연결부(31) 및 양극탭(14)에 동시에 연결되는 전달부(33) 및 전달부(33)에 연결되는 제2연결부(32)를 포함한다.
상기 제1연장부(141)는 양극탭(14)의 단부로부터 연장되며, 양극탭(14)의 상부로 절곡되어 형성된다. 여기서, 상기 제1연장부(141)는 양극탭(14)과 평행하게 절곡되어 제1연결부(31)의 하면에 용접으로 연결된다. 즉, 상기 제1연장부(141)는 제1연결부(31)에 전기적으로 연결됨과 동시에, 제1연결부(31)를 기계적으로 지지하는 역할을 수행한다.
상기 제2연결부(32)는 연결탭(16)에 용접으로 서로 연결된다.
상기 전달부(33)는 양성 온도 계수를 가지는 온도 보호 소자(30)의 내부(온도 보호 소자의 내구 구조는 공지 기술을 적용하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다)로 열을 전달한다. 여기서, 상기 전달부(33)의 하면은 양극탭(14)의 일면과 직접 기계적으로 접촉하고 있다. 여기서, 상기 전달부(33)의 하면은 양극탭(14)의 일면과 용접으로 결합될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(10)에서 발생한 열은 양극탭(14)에서 직접 온도 보호 소자(30)의 내부로 전달된다. 즉, 열 전달 경로가 짧아 전극 조립체(10)에서 발생한 열을 온도 보호 소자(30)의 내부로 전달하는 데 있어, 열 손실을 최소화할 수 있다.
상기 온도 보호 소자(30)는 전달부(33)의 열 전달에 따른 이차 전지의 온도 수준이 설정치에 이르면 양극탭(14)과 연결탭(16) 사이에서 전류를 차단한다.
또한, 온도 보호 소자(30)의 전달부(33)의 상면에는 양면 테이프(41)를 개재하여 파우치(20)의 테라스부(25)에 부착되는데, 이때 도 4a와 같은 형태로 온도 보호 소자(30) 및 연결탭(16)이 결합된 제1 전극탭(14)을 절곡함으로써 양면 테이프(41)가 테라스부(25)에 부착된다. 연결탭(16)은 y축 방향을 따라 양극탭(14) 위치에서 음극탭(15) 측으로 더 가까운 위치에서 테라스부(25) 밖으로 돌출된다.
따라서, 전극 조립체(10)에서 발생되어 양극탭(14)로부터 직접 전달되는 열은 테라스부(25)에 부착된 전달부(33)를 통하여 전달되어 온도 보호 소자(30)에서 감지된다. 이로써, 온도 보호 소자(30)는 전극 조립체(10)에서 발생되는 이차 전지의 온도를 정확하게 검출할 수 있다.
편의상, 도 1 에서 전달부(33)가 양면 테이프(41)로 테라스부(25)에 부착되어 있다. 따라서 제2연결부(32)가 제1연결부(31)에 비하여 짧게 형성되는 경우에도 제2연결부(32)와 연결탭(16)의 연결 구조를 안정적으로 유지할 수 있다.
이와 같이, 파우치(20) 밖에서, 양극탭(14)에 온도 보호 소자(30)가 연결되고, 온도 보호 소자(30)에 연결탭(16)이 연결된다. 그리고 연결탭(16)은 음극탭(15)과 함께 보호 회로 모듈(미도시)에 전기적으로 연결 된다.
여기서, 절연 테이프(42)는 온도 보호 소자(30) 전체, 즉 제1, 제2 연결부(31, 32), 전달부(33) 및 양극 리드탭(14)의 연결 부분을 덮으며, 제2 연결부(32)의 연결 탭(16)측 부분을 덮어서 테라스부(25)에 부착된다.
도 5는 온도 양극탭과 온도 보호 소자의 내부를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 온도 보호 소자(30)는 베이스(33c)와 커버(33e)의 체결에 의해 형성될 수 있으며, 제1연결부(31), 전달부(33) 및 제2연결부(32)를 포함한다. 양성 온도 계수(positive temperature coefficient, 이하, PTC)소자(33a)는 상기 전달부(33) 내에서 제1연결부(31)와 접촉하고, 바이메탈 디스크(33b)는 상기 전달부(33) 내에서 PTC소자(33a)의 상부면과 접촉한다. 제2연결부(32)는 접촉점(33f)에서 상기 제1연결부(31)와 접촉하며, 상기 제2연결부(32)는 상기 바이메탈 디스크(33b)와도 접촉한다. 제1연결부(31)는 전달부(33)의 내부로 연장되며, 하면을 향하여 부분적으로 노출된다.
따라서, 제1연결부(31)와 제2연결부(32)는 서로 접촉하며 전기적으로 연결된다. 상기 전달부(33)의 하면을 통해 노출된 상기 제1연결부(31)의 일부분으로 양극탭(14)을 통해 직접 열이 전달되면, PTC소자(33a)는 가열되어 바이메탈 디스크(33b)를 반전시킨다. 상기 반전된 바이메탈 디스크(33b)가 제2연결부(32)를 상기 전달부(33)의 상부면(정확하게는 커버 플레이트(33d))을 향해 밀어주면, 상기 제1연결부(31)와 제2연결부(32)가 서로 분리되어 결과적으로 전기적인 단선(cut off)을 일으킨다.
도 6은 도 1의 6-6선을 따라 자른 단면도이다. 도 6을 참조하면, 온도 보호 소자(30)의 제1연결부(31)는 양극탭(14)에서 연장되어 절곡 형성된 제1연장부(141)에 의하여 접촉되며 동시에 파우치(20)를 향하여 가압 되고 있다. 또한, 온도 보호 소자(30)의 전달부(33)의 하면은 양극탭(14)의 일부분에 직접 접촉되어 있으며 동시에 파우치(20)를 향하여 가압 되고 있다. 따라서 상술한 바와 같이, 양극탭(14)과 온도 보호 소자(30) 사이의 열전달 효율을 향상 시킬 수 있으며, 양극탭(14)과 온도 보호 소자(30) 사이의 체결력을 향상 시킬 수 있다.
이때, 제1연결부(31)는 파우치(20) 외면의 나일론 시트(22)에 의하여 전기적으로 절연될 수 있다. 또한, 파우치의 외면이 도전재로 형성되어 제1연결부와 파우치 사이에 통전 구조를 형성하는 경우, 파우치는 양극성을 가질 수 있다(미도시).
다음은 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭과 온도 보호 소자의 분해 사시도이다.
도 4b과 도 7을 비교 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 일 실시예에 따른 이차 전지에 비해서 양극탭(44)의 구성이 상이하다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 상기 양극탭(44)을 중심으로 설명한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 4b에 따른 이차 전지와 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭(44)의 끝단에는 전극 조립체(10)의 중심축에서 외측 방향으로 연장된 제1연장부(441)가 형성된다. 즉, 상술한 바와 같이 상기 제1연장부(441)는 온도 보호 소자(30)의 제1연결부(31)에 접촉한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭(44)의 일부분, 즉, 상기 온도 보호 소자(30)의 전달부(33)의 하면에 직접 맞닿는 부분에는 열전도성 부재(442)가 형성된다. 여기서, 상기 열전도성 부재(442)는 TIM(thermal interface material)로 이루어지며, 테이프형으로 부착될 수도 있고, 양극탭(44)의 일부분에 직접 코팅되어 형성될 수도 있다. 이로써, 상기 온도 보호 소자(30)의 전달부(33)의 하면과 양극탭(44) 사이에 열전도성 부재(442)가 개재되므로, 양극탭(44)을 통하여 전달되는 열이 열전도성 부재(442)를 통하여 보다 신속하고, 용이하게 전달부(30)에 전달될 수 있다.
다음은 도 8을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 설명한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭과 온도 보호 소자의 분해 사시도이다.
도 4b과 도 8을 비교 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지는 일 실시예에 따른 이차 전지에 비해서 양극탭(54)의 구성이 상이하다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지는 상기 양극탭(54)을 중심으로 설명한다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 4b에 따른 이차 전지와 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 도면부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭(54)의 끝단에는 전극 조립체(10)의 중심축에서 외측 제1방향으로 연장된 제1연장부(541)가 형성된다. 즉, 상술한 바와 같이 상기 제1연장부(541)는 온도 보호 소자(30)의 제1연결부(31)에 접촉한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭(54)의 끝단에는 전극 조립체(10)의 중심축에서 외측 제2방향으로 연장된 제2연장부(542)가 형성된다. 여기서, 상기 제2방향은 제1방향과 반대방향을 지칭한다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 양극탭(54)은 제1연장부(541)가 절곡되기 전에 대략 "T"자 형상을 가진다. 즉, 상기 양극탭(54)은 음극탭과 동일한 두께로 형성되는 것이 가능하다.
상기 제2연장부(542)는 상기 온도 보호 소자(30)와 결합 시 사익 전달부(33)의 하면에 직접 맞닿도록 형성된다. 여기서, 상기 제2연장부(542)와 전달부(33)는 용접을 통해 직접 연결될 수도 있으며, 상술한 바와 같이 제2연장부(542)와 전달부(33) 사이에 별도의 연전도성 부재(미도시)가 개재되어 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10; 전극 조립체 11; 양극
12; 음극 13; 세퍼레이터
14, 44, 54; 양극탭(제1전극탭) 141, 441, 541; 제1연장부
15; 음극탭(제2전극탭)
16; 연결탭 18, 19; 절연부재
20; 파우치 25; 테라스부
30; 온도 보호 소자 31; 제1연결부
32; 제2연결부 33; 전달부
41; 양면 테이프 42; 절연 테이프

Claims (13)

  1. 일측으로 연장된 제1전극탭을 구비하는 제1전극, 일측으로 연장된 제2전극탭을 구비하는 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극의 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 제1전극탭과 제2전극탭이 인출된 테라스부를 포함하는 파우치; 및
    상기 테라스부에 안착 되며, 상기 제1전극탭에 연결된 온도 보호 소자; 를 포함하고,
    상기 제1전극탭의 단부에는 연장되어 절곡된 제1연장부가 형성되고, 상기 제1 연장부는 상기 제1 전극탭과 평행하게 절곡되며,
    상기 온도 보호 소자는
    내부에 양성 온도 계수 저항체를 수용하는 전달부와,
    평판 형상의 플레이트 일측이 꺾인 형상을 가지며, 상기 전달부에 삽입되되 꺾인 부분을 기준으로 일측이 상기 전달부의 하면으로 노출되며, 상기 꺾인 부분을 기준으로 타측이 상기 전달부의 외부로 노출되어 상기 제1연장부에 연결된 제1연결부와,
    평판 형상의 플레이트 일측이 꺾인 형상을 가지며, 상기 전달부에 삽입되되 꺾인 부분을 기준으로 일측이 상기 전달부의 내부에 삽입되고 타측이 상기 전달부의 외부로 노출되는 제2연결부를 포함하고,
    상기 제1 연결부는 상기 전달부의 하면으로 노출된 면에 상기 제1 전극탭이 면접촉되고, 상기 전달부의 내부를 향하는 면이 상기 양성 온도 계수 저항체와 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2연결부의 상기 전달부 외부로 노출된 부분에는 연결탭이 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 온도가 기 설정된 값을 초과할 때, 상기 온도 보호 소자에서의 전기 저항은, 상기 연결탭과 상기 제1전극탭 사이의 전류가 차단되는 점까지 상승하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달부는 양면 테이프에 의해 상기 파우치의 테라스부에 고정된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면은 상기 제1전극탭의 상면에 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면과 상기 제1전극탭의 상면 사이에는 열전도성 부재가 개재된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 일측으로 연장된 제1전극탭을 구비하는 제1전극, 일측으로 연장된 제2전극탭을 구비하는 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극의 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 제1전극탭과 제2전극탭이 인출된 테라스부를 포함하는 파우치; 및
    상기 테라스부에 안착되며, 상기 제1전극탭에 연결된 온도 보호 소자; 를 포함하고,
    상기 제1전극탭의 단부에는 상기 제1 전극탭과 평행하게 절곡되되 상기 제1 전극탭의 폭보다 큰 폭을 갖도록 연장되어 절곡된 제1연장부와, 상기 제1연장부와 반대 방향으로 연장된 제2연장부가 형성되고,
    상기 온도 보호 소자는
    내부에 양성 온도 계수 저항체를 수용하는 전달부와,
    평판 형상의 플레이트 일측이 꺾인 형상을 가지며, 상기 전달부에 삽입되되 꺾인 부분을 기준으로 일측이 상기 전달부의 하면으로 노출되며, 상기 꺾인 부분을 기준으로 타측이 상기 전달부의 외부로 노출되어 상기 제1연장부에 연결된 제1연결부와,
    평판 형상의 플레이트 일측이 꺾인 형상을 가지며, 상기 전달부에 삽입되되 꺾인 부분을 기준으로 일측이 상기 전달부의 내부에 삽입되고 타측이 상기 전달부의 외부로 노출되는 제2연결부를 포함하고,
    상기 제1 연결부는 상기 전달부의 하면으로 노출된 면에 상기 제2 연장부가 면접촉되고, 상기 전달부의 내부를 향하는 면이 상기 양성 온도 계수 저항체와 접촉되는 것을 특징으로
    하는 이차 전지.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면은 상기 제2연장부의 상면에 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 온도 보호 소자의 전달부의 하면과 상기 제2연장부의 상면 사이에는 열전도성 부재가 개재된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1연장부는 양극탭과 평행하게 절곡되며, 상기 제1연결부의 하면에 접촉된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 테라스부 상에서 양극탭의 일부분, 상기 연결탭의 일부분 및 상기 온도 보호 소자를 덮는 절연 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
KR1020130104213A 2013-08-30 2013-08-30 이차 전지 KR102030110B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130104213A KR102030110B1 (ko) 2013-08-30 2013-08-30 이차 전지
US14/095,402 US9425491B2 (en) 2013-08-30 2013-12-03 Secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130104213A KR102030110B1 (ko) 2013-08-30 2013-08-30 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150025974A KR20150025974A (ko) 2015-03-11
KR102030110B1 true KR102030110B1 (ko) 2019-11-08

Family

ID=52583668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130104213A KR102030110B1 (ko) 2013-08-30 2013-08-30 이차 전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9425491B2 (ko)
KR (1) KR102030110B1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5796785B2 (ja) * 2012-09-28 2015-10-21 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
KR102006899B1 (ko) * 2015-08-13 2019-08-02 주식회사 엘지화학 과열을 방지하는 보호 소자를 포함하는 어셈블리를 포함하는 전지팩을 제조하는 방법
KR102468334B1 (ko) * 2015-11-04 2022-11-16 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
KR102325845B1 (ko) * 2016-10-26 2021-11-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
GB2555649B (en) 2016-11-08 2021-03-10 Oxis Energy Ltd Battery
KR102101430B1 (ko) * 2017-01-17 2020-04-16 주식회사 엘지화학 배터리 셀
KR102407054B1 (ko) 2017-03-16 2022-06-10 삼성전자 주식회사 평평한 일면을 갖는 전극 탭을 포함하는 배터리
KR102320114B1 (ko) 2017-06-21 2021-11-01 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지에 적용되는 전류 차단구조
CN109950642B (zh) * 2017-12-21 2021-04-20 宁德新能源科技有限公司 一种电芯及电池
CN110071255B (zh) * 2018-01-23 2022-09-09 宁德新能源科技有限公司 电芯及电池
CN110120557B (zh) * 2018-02-05 2021-01-15 宁德新能源科技有限公司 保护装置及电池
DE102018206883A1 (de) * 2018-05-04 2019-11-07 Robert Bosch Gmbh Akkupack
CN110808377B (zh) * 2018-08-06 2021-04-27 宁德新能源科技有限公司 电芯、电池以及电子设备
KR102696175B1 (ko) * 2018-11-19 2024-08-19 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 및 이를 제조하는 방법
CN114792867B (zh) * 2021-01-26 2023-12-15 南京泉峰科技有限公司 电池包
CN112968256A (zh) * 2021-02-03 2021-06-15 东莞新能安科技有限公司 电化学装置和电子装置
WO2023123093A1 (zh) * 2021-12-29 2023-07-06 宁德新能源科技有限公司 电池及电子装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101023874B1 (ko) 2008-10-22 2011-03-22 삼성에스디아이 주식회사 보호회로모듈 및 보호회로모듈을 포함하는 이차전지
US8916278B2 (en) 2009-08-12 2014-12-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Heat transfer member for battery pack
JP2011078282A (ja) * 2009-10-01 2011-04-14 Sony Corp 電池パック
US8802278B2 (en) * 2010-07-08 2014-08-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
US9099761B2 (en) 2011-10-07 2015-08-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery including temperature protection element connected to lead tab and connection tab

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150025974A (ko) 2015-03-11
US9425491B2 (en) 2016-08-23
US20150064519A1 (en) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102030110B1 (ko) 이차 전지
US8709621B2 (en) Rechargeable battery
US8778529B2 (en) Lithium secondary battery
KR102018694B1 (ko) 이차 전지
JP5186470B2 (ja) パウチ型リチウム二次電池
KR20130038142A (ko) 이차 전지
US20110309995A1 (en) Protective circuit module and secondary battery pack including the same
EP2043177B1 (en) Protective circuit board and battery pack using the same
US9887404B2 (en) Secondary battery
US8927126B2 (en) Protection circuit assembly and battery pack having the same
US20090155684A1 (en) Protection circuit assembly and battery pack having the same
KR102246729B1 (ko) 전류 분산 부재를 갖는 이차 전지
US10177349B2 (en) Secondary battery
KR101255245B1 (ko) 배터리 팩
JP3625773B2 (ja) パック電池
CN109937495B (zh) 可再充电电池
KR100947977B1 (ko) 이차 전지
KR20080039093A (ko) 이차전지
KR101156331B1 (ko) 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 제조하는 방법 및 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지
KR102189549B1 (ko) 퓨즈부를 갖는 이차 전지
US9269942B2 (en) Secondary battery
KR100601555B1 (ko) 권취형 전극 조립체 및 이를 이용하는 리튬 이차 전지
KR101386168B1 (ko) 충방전이 가능한 배터리 팩
KR101274918B1 (ko) 이차전지
KR20170060937A (ko) 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant