KR102320114B1 - 파우치형 이차전지에 적용되는 전류 차단구조 - Google Patents

파우치형 이차전지에 적용되는 전류 차단구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파우치형 이차전지에 적용되는 전류 차단구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극 탭(110)이 전극 리드와 용접에 의해 전기적으로 결합되는 영역(F1, F2)과 상기 전극 탭이 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 영역(112)을 연결하는 영역(120)에 삼각(V) 형상의 파단 홈(122)과 삼각 홈이 연장된 형태의 파단 라인(124)을 형성하여 스웰링 현상 발생 시, 상기 파단 홈에 의해 파단 라인에 응력이 집중됨으로써 정확하고 깔끔하게 파단 됨으로써 전류의 흐름을 차단시킬 수 있는 전류 차단구조에 관한 것이다.

Description

파우치형 이차전지에 적용되는 전류 차단구조{Current interrupt structure applied to the pouch type secondary battery}
본 발명은 파우치형 이차전지에 적용되는 전류 차단구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 탭의 일부 구조로서 스웰링 현상으로 인한 응력에 의해 파단되어 전류 차단이 가능하도록 설계된 구조에 관한 것이다.
현대 사회에서 모바일 기기 등을 포함하는 다양한 IT 기기에 대한 기술이 개발되고, 수요가 증가함에 따라 IT 기기들의 에너지원으로서의 역할을 수행하는 이차전지 또한 기술 개발 및 수요가 증가하는 추세이다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라 원통형, 각형, 파우치형 이차전지 등으로 분류될 수 있는데, 여기서 파우치형 이차전지는 제품에 따른 형태 변형이 용이하고, 저렴한 제조비용, 작은 중량 등의 장점으로 최근 소형화되는 추세인 모바일 기기 등 다양한 IT 기기에 적용하기 적합하다.
파우치형 이차전지는 전극 조립체, 상기 전극 조립체로부터 연장되는 전극 탭, 상기 전극 탭과 용접에 의해 전기적으로 접합 연결되는 전극 리드 및 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 외장재를 포함하여 구성된다. 이와 같은 파우치형 이차전지는 허용 가능한 전류/전압을 초과하는 과충전 상태 또는 내부 단락 등에 의하여 전지 내부의 온도가 상승하게 되는데, 이 때 전지 내부의 온도 상승으로 인한 전해액 기화 등에 의하여 전지 내부의 압력이 증가하게 된다. 전지 내부의 압력이 증가하면 셀이 부풀어오르는 스웰링(Sweeling) 현상이 발생하게 되는데, 상기 스웰링 현상이 지속되는 경우에는 전지의 발화나 폭발 등과 같은 위험 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 스웰링 현상이 발생하게 되면, 전지 내부의 적절한 시점에서 전류의 흐름을 차단시켜 전지의 발화나 폭발 등과 같은 위험 문제 발생의 방지 가능할 수 있도록 전지 내부 구조의 특정 영역들을 전류 차단의 기능을 수행할 수 있는 구조로 설계되는 것이 필요하다.
본 발명은 스웰링 현상이 발생함에 따라 전지 내부의 전류의 흐름을 차단시킬 수 있는 파우치형 이차전지에 적용 가능한 구조를 설계하는 데에 목적이 있다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 하나 이상의 양극판 및 음극판이 적층되는 전극 조립체(100); 상기 전극 조립체로부터 연장되는 전극 탭(110); 상기 전극 탭과 접합 연결되는 전극리드(200); 상기 전극 리드의 일부가 노출되도록 상기 전극 조립체를 감싸 밀봉하는 파우치 외장재(300); 를 포함하여 구성되며,
상기 전극 리드(200)는, 상기 전극 탭(110)과 전기적으로 결합되는 제 1 용접영역(F1)을 구비하고, 상기 전극 탭(110)은, 상기 제 1 용접영역(F1)과 전기적으로 결합되는 제 2 용접 영역(F2); 상기 제 2 용접 영역(F1)과 파단부 연결영역(120)에 의하여 구분되며, 상기 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결되는 전극 연결부(112); 및 상기 제 2 용접 영역(F2)과 상기 전극 연결부(112)를 연결하고, 응력 발생 시 판단되어 상기 제 2 용접 영역(F2)과 상기 전극 연결부(112)를 분리하는 파단부 연결영역(120); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 파단부 연결영역(120)은, 상기 전극 탭(110)의 표면에 길이방향으로 응력 발생 시 표면에 수직인 방향으로 꺾어져 파단되는 홈이 선형으로 형성된 파단 라인(124)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 파단 라인의 양 단부에는, 상기 전극 탭(110)의 표면에 평행한 방향으로 파단 홈(122)이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 파단 홈(122)은, 소정의 제 1 내각(A)을 이루는 제 1 빗면부(a)와 제 2 빗면부(b)로 형성되는 삼각(V) 홈의 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 파단 라인(124)은, 소정의 제 2 내각(B)을 이루는 제 3 빗면부(c)와 제 4 빗면부(d) 및 상기 전극 탭(110)의 표면에 수직인 방향의 길이를 높이(h)로 하는 삼각 홈의 형태로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 파단 라인(124)은, 상기 파단 홈(122)의 폭 방향으로 서로 마주보는 형태로 파단부 연결영역(120)의 상부 및 하부 표면에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 소정의 제 1 내각(A)은, 적어도 150도 이하의 크기인 것을 특징으로 한다.
상기 소정의 제 2 내각(B)은, 적어도 90도 이하의 크기인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전극 탭이 전극 리드와 전기적으로 연결되는 영역과 상기 전극 탭이 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 영역이 연결되는 부분에 삼각 형상의 홈을 이중 구조로 설계하여, 스웰링 현상 발생 시 응력이 집중되어 정확하고 깔끔하게 파단 되어 전지 내부의 전류의 흐름을 차단시켜 스웰링 현상이 지속됨으로 인해 발생 가능한 여러 위험문제를 방지할 수 있다.
도 1은 파우치형 이차전지의 내부 구조를 도시한 상면도
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전극 탭과 전극 리드의 평면도
도 4는 도 3의 전극 탭과 전극 리드가 결합한 상태를 도시한 평면도
도 5는 도 4 상태에서의 파단 동작 원리를 나타내는 평면도 및 파단 구조 확대도
도 6은 본 발명에 따른 파단 구조에 의해 파단 된 상태를 도시한 평면도
도 7은 본 발명에 따른 파단 구조에서 발생되는 응력 및 소성 변형 정도를 나타내는 실험도
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 내부의 연결구조를 도시한 상면도이다.
상기 도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지는 크게 전극 조립체(100), 전극 탭(110), 전극 리드(200), 파우치 외장재(300), 그리고 상기 전극 탭(110)의 일부 영역인 파단부 연결영역(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전극 조립체(100)는 하나 이상의 양극판, 분리막 및 음극판이 적층되어 구성된다. 여기서, 양극판 및 음극판은 알루미늄, 구리 등의 얇은 판상형 금속 집전판에 전극활 물질을 도포 및 건조함으로써 제조된다.
상기 전극 탭(110)은, 상기 전극 조립체로부터 연장되는 구조 또는 용접 등에 의해 연결된 별도의 도전부재로 양극판 및 음극판과 연결된다. 여기서, 도 1에는 자세히 도시되지 않았지만 상기 전극 탭(110) 은 전극 리드(200)와 용접되는 영역을 통하여 상기 전극 리드(200)와 전기적으로 결합된다.
상기 파단부 연결영역(120)은, 전지의 과충전 상태 또는 내부 단락 등으로 인한 스웰링 현상이 발생되면 이로 인해 파우치 및 셀이 변형됨에 따라 발생하는 힘으로 상기 전극 탭(110)이 전극 리드(200)와 전기적으로 접속/연결되는 영역과 상기 전극 탭(110)의 그 나머지 영역인 전극 조립체(100)와 전기적으로부터 연결된 영역이 분리되도록 설계된 영역으로서, 이는 즉 전지 내부의 전류 흐름을 차단시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 도 1 에는 파단부 연결영역(120)의 육안상의 구분을 위하여 파단부 연결 영역(120)을 별도의 부분으로 표시하였지만. 상기 파단부 연결 영역(120)은 별도의 장치나 구성이 아닌 상기 전극 탭(110)이 전극 리드(200)와 전기적으로 접속/연결되는 영역과 상기 전극 탭(110)의 그 나머지 영역인 전극 조립체(100)와 전기적으로부터 연결된 영역이 분리되도록 설계된 전극 탭(110)에 포함되는 영역들이다.
상기 파단부 연결 영역(120)에는 상기 전극 탭(110)의 표면에 길이방향으로, 스웰링 현상으로 인한 응력 발생 시 표면에 수직인 방향으로 꺾어져 파단되는 홈이 선형으로 형성된 파단 라인(124)과 상기 전극 탭(110)의 표면에 평행한 방향의 파단 홈이 상기 파단 라인(124)의 양 단부에 형성될 수 있다. 이는 후에 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
참고적으로, 상기 도 1 에는 파우치 외장재(300) 중 하측 부분과 전극 리드(200)가 연결된 상태만이 도시된 것으로 실제로는 파우치 외장재(300)가 전극 탭(110)의 상면에도 접착 연결된다. 이는 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 도 1과 같은 구조의 파우치형 이차전지의 내부 구조를 옆에서 바라본 상태를 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 전극 탭(110)은 상부 측의 파우치 외장재(300)와 접착 연결되고 전극 리드(200)는 하부 측의 파우치 외장재(300)와 접착 연결된다. 또한, 상기에서 설명한 바와 같이 전극 탭(110)과 전극 리드(200)는 각각 구비된 용접 영역을 용접하여 접합 연결된 상태로, 상기 용접 영역을 통하여 전극 탭(110)과 전극 리드(200)가 전기적으로 결합될 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 후에 보다 상세히 설명하도록 한다. 이와 같은 도 2의 상태에서, 파우치형 이차전지가 허용 가능한 전류나 전압, 즉 기준 전류/전압을 초과하는 과충전 상태 또는 내부 단락 등과 같은 비정상적인 상황이 발생하는 경우 전지 내부의 온도가 상승하게 된다. 상기 전지 내부의 온도가 상승함에 따라 전해액 기화 등으로 인하여 전지 내부의 압력이 증가하게 되고, 이에 따라 전지 셀이 부풀어오르게 되는 스웰링 현상이 발생하게 된다.
상기 스웰링 현상이 발생하게 되면 전지 셀이 부풀어오름에 따라 파우치 외장재(300)가 변형된다.
즉, 상측의 파우치 외장재(300)는 위 방향으로, 하측의 파우치 외장재(300)는 아래 방향으로 힘이 작용하여 상측의 파우치 외장재(300)와 하측의 파우치 외장재(300)가 서로 반대 방향으로 힘이 작용하는 비틀림 현상이 발생한다. 이에 따라 파우치 외장재(300)의 상부 측에 접착 연결된 전극 탭(110)과 하부 측에 접착 연결된 전극 리드(200) 또한 각각 위, 아래의 서로 반대 방향으로 힘이 작용하게 된다.
따라서, 전극 탭(110)이 전극 리드(200)와 용접으로 접합된 영역(F1, F2)과 그 나머지 영역에 해당하는 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결된 영역(112)이 연결되는 영역인 파단부 연결영역(120)에 파단 홈(122)과 파단 라인(124)을 형성하여 비틀림 현상에 의한 응력이 집중 발생되도록 함으로써 이에 따라 파단 라인(124)이 파단 되어 전극 탭(110)이 전극 리드(200)와 용접으로 접합된 영역(F1, F2)과 그 나머지 영역에 해당하는 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결된 영역(112) 이 분리되도록 하는 것이다. 상기와 같이 분리됨에 따라 전극 리드(200)와 전극 조립체(100) 간의 전류 흐름을 차단시킬 수 있다.
이후 설명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 전극 탭(110)이 전극 리드(200)와 용접되어 전기적으로 결합되는 영역과 구분되며, 상기 전극 탭(110)이 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결되는 영역을 전극 연결부(112)로 지칭하여 설명하도록 한다.
도 3은 전극 탭(110)과 전극 리드(200)의 결합 전 상태를 도시한 평면도로, 이를 참조하여 파단부 연결영역(120)의 구조를 상세히 설명하도록 한다.
우선, 상기 전극 리드(200)는 전극 탭(110)과 용접되어 전기적으로 결합되는 제 1 용접영역(F1)을 구비할 수 있다.
상기 전극 탭(110)은, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전극 리드(200)에 구비된 각각의 제 1 용접영역(F1)과 용접되어 전기적으로 결합되는 각각의 제 2 용접영역(F2)이 구비되며, 상기 제 2 용접영역(F2)과 구분되며, 상기 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결되는 전극 연결부(112), 그리고 상기 제 2 용접영역(F2)과 상기 전극 연결부(112)를 연결하고, 스웰링 현상으로 인한 응력 발생 시 파단되어 상기 제 2 용접영역(F2)과 상기 전극 연결부(112)를 분리하는 파단부 연결영역(120)로 구성될 수 있다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 전극 탭(110)의 제 2 용접영역(F2)과 상기 전극 연결부(112)를 연결 및 분리하는 상기 파단부 연결영역(120)은 네 개의 영역인 것으로 도시되어 있다.
따라서, 스웰링 현상으로 인한 응력 발생 시 상기 본 발명에 따른 파단구조로 설계된 네 개의 파단부 연결영역(120)이 파단 됨으로써 상기 전극 리드(200)에 구비된 각각의 제 1 용접영역(F1)과 용접되어 전기적으로 결합된 상기 전극 탭(110)에 구비된 각각의 제 2 용접영역(F2)과 상기 전극 연결부(112)가 분리될 수 있는 것이다.
상기 전극 탭(110)과 전극 리드(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이 F1, F2으로 표시된 영역들 즉, 전극 리드(200)에 구비된 각각의 제 1 용접영역(F1)과 상기 전극 탭(110)에 구비된 각각의 제 2 용접영역(F2)을 용접하여 전기적으로 접속/연결되며, 상기 제 1 용접영역(F1)들과 전기적으로 접속/연결된 전극 탭(110)의 제 2 용접영역(F2)들에 의하여 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결되는 전극 연결부(112)가 전극 리드(200)와 전기적으로 연결될 수 있는 것이다.
즉, 도면에 표시된 바와 같이 상기 전극 탭(110)에서, 상기 제 1 용접영역(F1)들과 전기적으로 결합된 상기 제 2 용접영역(F2)들과 전극 연결부(112)가 연결된 영역인 파단부 연결영역(120)이 전극 리드(200)와 전극 조립체(100)의 전류 흐름의 통로가 되는 것으로 설명할 수 있다.
도 3 및 도 5에 도시된 확대도를 참조하여 파단부 연결영역(120)의 구조를 상세히 설명하도록 한다.
우선, 파단부 연결영역(120)의 전체적인 구조는, 전극 탭(100)의 표면에 길이 방향으로 형성된 라인 형태의 파단 라인(124)이 형성되며, 상기 파단 라인(122)의 양단부에는 상기 전극 탭(110)의 표면에 평행한 방향으로 파단 홈(122)이 형성된 구조일 수 있다.
상기 도 3에 도시된 파단 홈(122)의 단면도를 참조하면, 상기 파단 홈(122)은 소정의 제 1 내각(A)을 이루는 제 1 빗변부(a)와 제 2 빗변부(b)로 형성되는 삼각(V) 홈의 형태일 수 있다. 이는 상기에서 설명한 바와 같이 상기 전극 탭(110)의 표면에 길이 방향으로 형성된 파단 라인(124)의 양단부에 형성된 것으로, 파단 라인(124)의 상단과 하단에 각각 형성되어 서로 마주보는 형태의 삼각(V) 홈의 형태로 형성되는 것이다.
상기 파단 홈(122)과 파단 라인(124)의 보다 정확한 구조를 설명하기 위하여 상기 파단 홈(122)과 파단라인(124)의 일부분을 확대하여 입체적으로 도시한 도 5의 (a)을 참조하여 설명하면, 상기 파단 라인(124)은 전극 탭(110)의 표면에 길이방향으로 비틀림 현상으로 인한 응력 발생 시 표면에 수직인 방향으로 꺾어져 파단 되도록 홈이 선형으로 형성된 것이다. 상기 도 5에 도시된 (a)를 위에서 바라본 방향으로 하여 도시한 파단 라인(124)의 단면인 (b)를 참조하여 설명하면, 상기 파단 라인(124)은 소정의 제 2 내각(B)을 이루는 제 3 빗변부(c)와 제 4 빗변부(d), 그리고 상기 전극 탭(110)의 표면에 수직인 방향의 길이를 높이(h)로 하는 삼각 홈의 형태로 연장되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 파단 라인(124)은 도 (a)에서 상세히 도시되지는 않았지만, 상기 파단 홈(122)의 폭 방향으로 서로 마주보는 삼각 홈의 형태로 파단부 연결영역(120)의 상부 및 하부 표면에 형성된 것이다. 여기서, 상기 높이(h)는 입체적으로 설명하면, 파단부 연결영역(120)에서 전극 탭(110)의 표면에 수직인 방향으로 형성된 홈의 깊이로 설명할 수 있다.
즉, 상기에서 설명한 바와 같이, 파단부 연결영역(120)에서, 상기 전극 탭(110)의 표면에 삼각 홈이 연장된 형태의 파단 라인(124)의 양 단부에 파단 홈(122)이 형성되는 것이며, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 파단 홈(122) 또한 소정의 제 1 내각(A)을 이루는 제 1 빗변부(a)와 제 2 빗변부(b)로 형성되는 삼각(V) 홈의 형태로 상기 파단 라인(124)의 상단 및 하단에 서로 마주보는 형태로 형성되는 것이다.
따라서, 스웰링 현상으로 인한 응력 발생 시, 삼각(V) 홈 형태의 파단 홈(122)에 의하여 삼각 홈이 연장된 형태의 파단 라인(124)에 응력이 집중되고, 이에 따라 파단 라인(124)에서 전극 탭(110)의 표면에 수직인 방향으로 꺾어지는 힘이 강력하게 발생하여 도 6과 같이 파단부 연결영역(120)의 상부 및 하부 표면에 형성된 파단 라인(124)을 따라 깔끔하고 정확하게 파단 될 수 있다.
이는 파단 홈(122)과 파단 라인(124)을 각각 삼각(V) 홈의 형태로 형성하여 삼각(V) 홈의 이중구조로 이를 통하여 응력이 삼각 홈으로 집중되어 강하게 작용할 수 있는 것이다.
이와 같이 상기 파단 라인(124)이 파단 됨으로써 상기 용접에 의해 전기적으로 결합된 영역(F1, F2)들과 상기 전극 조립체(100)와 전기적으로 결합된 전극 연결부(112)가 분리되는 것으로써, 이는 도 5에 120으로 표시되었던 네 개의 파단부 연결영역(120)이 각각 파단 되어 도 6과 같이 전기적으로 결합된 세 개의 상기 제 1 용접영역(F1)과 제 2 용접영역(F2)들 각각이 전극 연결부(112)와 분리된 형태가 되는 것이다. 즉, 전극 탭(110)이 전극 리드와 전기적으로 결합된 영역(F1, F2)들과 전극 탭(110)이 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결된 영역(전극 연결부, 112)이 분리됨으로써 전극 리드(200)와 전극 조립체(100) 간의 전류 흐름의 통로가 차단되는 것으로 설명할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 빗변부(a)와 제 2 빗변부(b)가 이루는 소정의 제 1 내각(A)의 크기가 너무 크게 형성되는 경우에는 삼각 형상(V)보다는 평평한 형상에 가까운 형태가 될 수 있으므로 상기 삼각(V) 형상으로 인한 응력 집중 효과, 즉 파단 라인(124)으로 응력이 집중되도록 하는 효과가 저하될 수 있으므로 상기 소정의 제 1 내각(A)의 크기는 150도 이하의 크기로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3 빗변부(c)와 제 4 빗변부(d)가 이루는 소정의 제 2 내각(B) 또한 마찬가지로 각의 크기가 너무 크게 형성되는 경우 응력이 삼각(V) 형상의 홈에 집중되는 효과가 저하될 수 있다. 따라서, 상기 소정의 제 2 내각(B)을 이루는 부분은 직접 파단 되는 부분이므로 파단라인(124)에 보다 정확하고 깔끔하게 파단 되기 위하여 상기 소정의 제 1 내각(A)보다는 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 90도 이하의 크기로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 파단부 연결영역(120)에 형성된 파단 홈(122)과 파단라인(124)의 구조에 따라, 응력이 발생하게 되면, 상기 삼각(V)형상의 파단 홈(122)에 의해 전극 탭(110)의 표면에 길이 방향으로, 상기 파단부 연결영역(120)의 상부 및 하부 표면에 삼각(V) 홈이 연장되어 형성된 파단라인(124)에 응력이 집중되어이 파단 됨으로써 도 6과 같이 전극 탭(110)이 전극 리드(200)와 용접되어 전기적으로 접속/연결되는 영역(F1, F2)과 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결된 부분인 전극 연결부(112)가 분리된다. 이는 즉, 전극 조립체(100)와 전극 리드(200)가 전기적으로 분리되는 것이 됨으로써 전류를 차단할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 파단 홈(122) 및 파단라인(124)에서의 응력 및 소성 변형 정도를 나타내는 실험도이다.
설명에 앞서, 본 실험도는 붉은색을 띌수록 강한 힘이 발생됨을 의미하는 것이며, 파란색을 띌수록 발생되는 힘의 강도가 저하된 상태를 의미하는 것이다.
상기 7의 (a)를 참조하면, 파단 홈(122)과 파단 라인(124)의 교차 부분에 붉은 색이 집중되어 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이는 삼각(V) 형상의 파단 홈(122)에 의해 파단 라인으로 응력이 집중 발생되는 것으로 설명할 수 있다. 이와 같은 응력의 집중으로 인해, (b)에 나타난 것과 같이 삼각(V) 홈의 파단 라인(124)에 소성 변형의 정도가 크게 작용하여 파단 라인(124)이 보다 정확하고 깔끔하게 파단될 수 있는 것이다.
100: 전극 조립체
110: 전극 탭
112: 전극 연결부
120: 파단부 연결영역
122: 파단 홈
124: 파단 라인
200: 전극 리드
300: 파우치 외장재
F1: 제 1 용접영역
F2: 제 2 용접영역

Claims (7)

  1. 하나 이상의 양극판 및 음극판이 적층되는 전극 조립체(100);
    상기 전극 조립체로부터 연장되는 전극 탭(110);
    상기 전극 탭과 접합 연결되는 전극리드(200);
    상기 전극 리드의 일부가 노출되도록 상기 전극 조립체를 감싸 밀봉하는 파우치 외장재(300); 를 포함하여 구성되며,
    상기 전극 리드(200)는, 상기 전극 탭(110)과 전기적으로 결합되는 제 1 용접영역(F1)을 구비하고,
    상기 전극 탭(110)은,
    상기 제 1 용접영역(F1)과 전기적으로 결합되는 제 2 용접 영역(F2);
    상기 제 2 용접 영역(F2)과 파단부 연결영역(120)에 의하여 구분되며, 상기 전극 조립체(100)와 전기적으로 연결되는 전극 연결부(112); 및
    상기 제 2 용접 영역(F2)과 상기 전극 연결부(112)를 연결하되, 상기 전극 탭의 상부 및 하부 표면에 각각 길이 방향으로 서로 마주보는 삼각(v) 홈이 연장된 형태로 각각 형성되는 파단 라인(124); 및 상기 전극 탭의 두께 방향으로 상기 파단 라인의 상단 및 하단에 서로 마주보는 삼각(v) 홈의 형태로 각각 형성되는 파단 홈(122); 을 포함하는 삼각(v) 홈의 이중 구조로 구성되어, 스웰링 현상으로 인한 응력 발생 시, 삼각(v) 홈 형태의 상기 파단 홈에 의해 삼각(v) 홈이 연장된 형태의 상기 파단 라인에 응력이 집중되어 상기 파단 라인을 따라 전극 탭의 표면에 수직인 방향으로 파단되어 상기 제 2 용접 영역(F2)과 상기 전극 연결부(112)를 물리적 및 전기적으로 분리하는 파단부 연결영역(120); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 파단 홈(122)은,
    소정의 제 1 내각(A)을 이루는 제 1 빗면부(a)와 제 2 빗면부(b)로 형성되는 삼각(V) 홈의 형태인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 파단 라인(124)은,
    소정의 제 2 내각(B)을 이루는 제 3 빗면부(c)와 제 4 빗면부(d) 및 상기 전극 탭(110)의 표면에 수직인 방향의 길이를 높이(h)로 하는 삼각 홈의 형태로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  6. 삭제
  7. 청구항 4 또는 5에 있어서,
    상기 소정의 제 2 내각(B)은, 상기 제 1 내각(A)보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
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