KR102328993B1 - 파우치형 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로써, 파우치; 전극탭을 포함하는 전극판들과 분리막들이 교대로 적층되어 구성되며, 상기 파우치 내에 장착되는 전극조립체; 및 일단은 상기 파우치 외부에 위치하고 타단은 파우치 내부에 위치하도록 파우치에 결합된 리드;를 포함하고, 상기 전극판들 각 끝단에서 확장된 상기 전극탭들은 상기 파우치의 일측 내주면으로 모아져 겹쳐지되, 겹쳐진 부분인 탭연결부는 상기 파우치의 타측 내주면을 향하도록 절곡되며, 상기 리드는 상기 파우치의 타측 내주면을 향하여 절곡된 제1절곡부와 상기 제1절곡부에서 꺾여져 상기 탭연결부를 향하여 절곡되며 상기 탭연결부와 접합되는 제2절곡부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 제1절곡부가 탭연결부의 반대쪽을 지지하여 파우치의 무너짐을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

파우치형 이차전지{Pouch type secondary battery}
본 발명은 파우치 내에 전극조립체가 내장되는 파우치형 이차전지에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 파우치 내부에 발생한 가스의 배출 후(디가싱 공정 후) 또는 외력에 의해 상기 파우치에 무너짐이 발생하는 문제를 해소할 수 있는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
개인 휴대단말, 전기 자동차 분야를 포함하여 여러 분야에서 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.
일차전지와는 달리 충방전이 가능한 이차전지는 디지털 기기 뿐만 아니라 전기 자동차 등과 같은 운송수단용으로도 개발이 이뤄지고 있다.
이차전지는 양극과 음극의 재질 및 외부 형상에 따라 다양하게 분류될 수 있으나, 이 중에서 리튬 화합물 재질을 사용하는 리튬 이차전지는 용량이 크고 자가 방전율이 적어 종래의 니켈-카드뮴 이차전지 등을 대신하여 널리 사용되고 있다.
그리고, 상기 리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조 가능한데, 대표적으로 원통형(cylinder type), 각형(prismatic type), 파우치형(pouch type)으로 제조되는 것이 일반적이다.
이중, 파우치형 이차전지(1)는 도 1a, 1b 에 도시된 바와 같이 파우치(5)와 상기 파우치(5)에 내장되어 전기 에너지를 충방전하는 전극조립체(3)를 포함한다.
상기 전극조립체(3)는 음극 전극판(3a)과 양극 전극판(3b)이 분리막(3c)과 함께 교대로 적층되어 구성되며, 전극판들(3a, 3b)의 음극전극탭과 양극전극탭 각각은 상기 파우치(5)의 일측 내주면으로 모아져 겹쳐져서 탭연결부(4)를 형성하며 상기 탭연결부(4)는 대응하는 리드(음극리드 또는 양극리드)(2)에 접합된다. 상기 음극리드와 양극리드를 통하여 전극조립체(3)는 외부와 전기적으로 연결이 이뤄지며, 상기 음극리드와 양극리드는 파우치(5)의 실링(sealing)이 이뤄질때 실링부(5a)에 의해 고정이 이뤄진다.
상기 파우치(5)가 개방된 상태에서 내부에 전극조립체(3)가 안착된 후 전해액이 주입된 다음에, 상기 파우치(5)의 가장자리를 따라 밀봉되도록 열융착시키면 실링부(5a)가 형성된다. 즉, 상기 파우치(5)에서 전극조립체(3)가 내장되는 중앙 부분 보다 얇게 형성되는 테두리 부분이 실링부(5a)로 형성된다.
한편, 상기와 같은 구조의 파우치형 이차전지는 상대적으로 가볍고 형상을 다양하게 디자인할 수 있다는 장점이 있지만, 고온노출, 외부충격 등과 같은 요인에 의해 내부에서 가스(기체 CO2)가 발생하므로, 제조과정 시 내부 가스를 배출시키는 디가싱(degassing) 공정이 이뤄진다.
하지만, 디가싱 공정 중 파우치 내부의 데드스페이스(dead space: 전극조립체가 채워지지 않은 파우치 내부의 빈공간)에서 가스의 배출에 의해 내부 압력이 감소하여 도 1c 에 도시된 바와 같이 무너짐이 발생할 가능성이 있었다. 또한, 디가싱 공정 중 무너짐이 발생하지 않더라도 차후에 외부 충격에 의해 무너짐이 발생할 가능성도 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점 즉, 파우치의 일측 모서리 근방에 형성되는 데드스페이스의 무너짐을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 주목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 파우치; 전극탭을 포함하는 전극판들과 분리막들이 교대로 적층되어 구성되며, 상기 파우치 내에 장착되는 전극조립체; 및 일단은 상기 파우치 외부에 위치하고 타단은 파우치 내부에 위치하도록 파우치에 결합된 리드;를 포함하고, 상기 전극판들 각 끝단에서 확장된 상기 전극탭들은 상기 파우치의 일측 내주면으로 모아져 겹쳐지되, 겹쳐진 부분인 탭연결부는 상기 파우치의 타측 내주면을 향하도록 절곡되며, 상기 리드는 상기 파우치의 타측 내주면을 향하여 절곡된 제1절곡부와 상기 제1절곡부에서 꺾여져 상기 탭연결부를 향하여 절곡되며 상기 탭연결부와 접합되는 제2절곡부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1절곡부가 꺽여진 각도는 50 내지 90 도 중 어느 하나의 각도이다.
상기 제1절곡부와 제2절곡부가 연결되는 지점은 챔퍼링(chamfering: 날카로운 모서리 또는 구석을 비스듬하게 깎는 것) 또는 라운딩(rounding : 모서리 또는 구석을 둥근 형상으로 가공하는 것)된다.
아울러, 본 발명에서 상기 리드는 양극리드와 음극리드를 포함하고, 상기 전극판들은 양극전극판과 음극전극판을 포함하며, 상기 음극전극판들과 연결되는 음극리드와 상기 양극전극판들이 연결되는 양극리드가 이차전지의 폭방향을 따라 서로 이격되어 나란하게 배치되고, 상기 양극리드와 음극리드는 커빙테이프로 서로 연결되되 상기 커빙테이프는 제1절곡부와 제2절곡부가 연결되는 지점 위로 거치된다.
상기 커빙테이프는 길이방향을 따라 가운데가 접힌 상태로 거치된다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 커빙테이프는 단면이 'V' 모양을 이루도록 접힌 모양으로 형성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 제1절곡부가 탭연결부의 반대쪽을 지지하여 파우치의 무너짐을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
상기 제1절곡부와 제2절곡부는 라운딩 또는 챔퍼링되어(뾰족한 부분이 제거되어) 파우치의 손상을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 리드는 나란히 배치된 음극리드와 양극리드 위로 커빙테이프가 가로지는 방향(이차전지의 전폭방향)으로 배치되어 버팀목 역할을 하게 되므로, 커빙테이프가 위치한 부분 전체가 무너짐으로부터 방지될 수 있다.
도 1a 는 종래의 파우치형 이차전지의 사시도.
도 1b 는 도 1a 에 표시된 A-A 의 단면모습이 나타난 단면도.
도 1c 는 외부 충격 또는 내부 가스 배출 등에 의해 데드스페이스 부분에서 무너짐이 발생한 모습이 도시된 단면도.
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따라 파우치의 타측 내주면을 향하여 절곡된 제1절곡부와 상기 제1절곡부에서 꺾여져 상기 탭연결부를 향하여 절곡되며 상기 탭연결부와 접합되는 제2절곡부를 포함하는 리드가 장착된 모습이 도시된 단면도.
도 3 은 본 발명의 제2실시예에 따라 커빙테이프가 리드 위로 안착된 단면모습이 나타난 단면도.
도 4 는 양극리드와 음극리드 각각에서 제1절곡부와 제2절곡부가 연결되는 지점 위로 커빙테이프가 거치된 모습이 도시된 사시도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 무너짐을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지에 관한 것으로써 파우치(5)와 상기 파우치(5)에 내장되어 전기 에너지를 충방전하는 전극조립체(3)를 포함한다. 종래의 구조와 마찬가지로 상기 전극조립체(3)는 음극 전극판(3a)과 양극 전극판(3b)이 분리막(3c)과 함께 교대로 적층되어 구성되며, 전극판들의 음극전극탭과 양극전극탭 각각은 상기 파우치의 일측 내주면으로 모아져 겹쳐진 부분인 탭연결부(4)를 형성한다. 그리고, 상기 음극리드와 양극리드는 파우치(5)의 실링부(5a)에 맞물려 고정이 이뤄진다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
실시예1
도 2 는 파우치(5)의 타측 내주면을 향하여 절곡된 제1절곡부(11);와 상기 제1절곡부(11)에서 꺾여져 상기 탭연결부(4)를 향하여 절곡되며 상기 탭연결부(4)와 접합되는 제2절곡부(12);를 포함하는 리드(10)가 장착된 모습이 도시된 단면도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예1에서 상기 리드들(음극리드와 양극리드)(10)는 일단은 상기 파우치(5) 외부에 위치하고 타단은 파우치(5) 내부에 위치하도록 장착되되, 상기 리드(10)는 상기 파우치(5)의 타측 내주면(도 2 에서 윗쪽)을 향하여 절곡된 제1절곡부(11)와 상기 제1절곡부(11)에서 꺾여져 아랫쪽을 향하여 절곡되며 탭연결부(4)와 접합되는 제2절곡부(12)를 포함한다.
본 발명에서 상기 리드(10)는 서로 이격되어 나란하게 배치된 양극리드(도 4 에서 두 곳의 리드 중 어느 하나)와 음극리드(도 4 에서 두 곳의 리드 중 나머지 다른 하나)를 포함하며, 상기 전극판들은 양극전극판(3b: 양극판)과 음극전극판(3a: 음극판)을 포함하고, 상기 음극리드는 음극전극판들(3a)과 연결되고, 상기 양극리드는 양극전극판들(3b)과 연결된다.
여기에서 상기 탭연결부(4)는 음극판 및 양극판 각각의 끝단에서 확장된 상기 전극탭들이 상기 파우치(5)의 일측(도 2 의 아랫쪽) 내주면으로 모아져 겹쳐진 부분을 의미하며, 상기 탭연결부(4)의 끝단은 도 2 에 도시된 바와 같이 윗쪽을 향하도록 절곡된 구조를 갖는다.
상기 제2절곡부(12)와 탭연결부(4)는 초음파용접 또는 레이져용접 등과 같은 공지의 수단에 의해 접합이 이뤄진다.
한편, 이 실시예에서는 파우치(5)와 리드(10)의 접촉면적을 증대시켜 더 효율적으로 지지하도록 그리고, 파우치(5)가 접촉될 때 파손되지 않도록 상기 제1절곡부(11)와 제2절곡부(12)가 연결되는 꺽인 지점은 (도 2 에 도시된 바와 같이) 라운딩(rounding)된 모양을 갖거나 (도 3 에 도시된 바와 같이) 챔퍼링(chamfering)된 모양을 갖는다.
아울러, 상기 파우치(5)의 크기 및 형상에 따라 달라질 수는 있겠으나, 상기 제1절곡부(11)가 꺽여진 각도는 50 내지 90 도 중 어느 하나의 각도로 정해질 수 있다.
실시예2
한편, 본 발명에서는 파우치(5)의 데드스페이스 부분을 보다 효율적으로 지지할 수 있도록 커빙테이프(20)를 추가적으로 포함하여 구성될 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 리드(10)는 서로 이격되어 나란하게 배치된 양극리드와 음극리드를 포함한다.
이차전지의 폭방향을 따라 서로 이격되어 나란하게 배치된 상기 양극리드와 음극리드 위에는 커빙테이프(20)가 서로를 연결하도록 가로지르는 방향으로 안착된다. 상기 커빙테이프(20)는 양극리드와 음극리드에서 제1절곡부(11)와 제2절곡부(12)가 연결되는 각각의 지점 위로 거치된다.
상기 커빙테이프(20)는 제1절곡부(11)와 제2절곡부(12)가 연결되는 지점 위로 안착됐을 때, 이탈이 방지되도록 길이방향을 따라 가운데가 접힌 상태로 거치된다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 커빙테이프(20)는 단면이 'V' 또는 'U' 자 모양을 이루도록 접힌 모양으로 형성된다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 제1절곡부(11)가 탭연결부(4)의 반대쪽을 지지하므로 외부 압력 또는 내부 가스배출에 기인하는 파우치(5)의 데드스페이스에서 무너짐이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
상기 제1절곡부(11)와 제2절곡부(12)는 라운딩 또는 챔퍼링되어(뾰족한 부분이 제거되어) 파우치(5)의 손상을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 리드(10)는 나란히 배치된 음극리드와 양극리드 위로 커빙테이프(20)가 가로지는 방향(이차전지의 전폭방향)으로 배치되어 버팀목 역할을 하게 되므로, 커빙테이프(20)가 위치한 부분 전체가 무너짐으로부터 방지될 수 있다.
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 실시가 가능하다.
3 : 전극조립체
5 : 파우치
10 : 리드
11 : 제1절곡부
12 : 제2절곡부
20 : 커빙테이프

Claims (6)

  1. 파우치;
    전극탭을 포함하는 전극판들과 분리막들이 교대로 적층되어 구성되며, 상기 파우치 내에 장착되는 전극조립체; 및
    일단은 상기 파우치 외부에 위치하고 타단은 파우치 내부에 위치하도록 파우치에 결합된 리드;를 포함하고,
    상기 전극판들 각 끝단에서 확장된 상기 전극탭들은 상기 파우치의 일측 내주면으로 모아져 겹쳐지되, 겹쳐진 부분인 탭연결부는 상기 파우치의 타측 내주면을 향하도록 절곡되며,
    상기 리드는 상기 파우치의 타측 내주면을 향하여 절곡된 제1절곡부와 상기 제1절곡부에서 꺾여져 상기 탭연결부를 향하여 절곡되며 상기 탭연결부와 접합되는 제2절곡부를 포함하며, 상기 제1절곡부와 제2절곡부가 연결되는 지점은 전극조립체가 채워지지 않는 파우치 내부의 빈공간에서 상기 탭연결부의 반대측을 향해 파우치의 타측 내주면에 근접하도록 돌출된 구조를 가지며,
    상기 리드는 양극리드와 음극리드를 포함하고,
    상기 전극판들은 양극전극판과 음극전극판을 포함하며,
    상기 음극전극판들과 연결되는 음극리드와 상기 양극전극판들이 연결되는 양극리드가 이차전지의 폭방향을 따라 서로 이격되어 나란하게 배치되고,
    상기 양극리드와 음극리드는 커빙테이프로 서로 연결되되 상기 커빙테이프는 제1절곡부와 제2절곡부가 연결되는 지점 위로 거치되며,
    상기 커빙테이프는 단면이 'V' 또는 'U' 모양을 이루도록 길이방향을 따라 가운데가 접힌 상태로 거치되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1절곡부가 꺽여진 각도는 50 내지 90 도 중 어느 하나의 각도인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1절곡부와 제2절곡부가 연결되는 지점은 챔퍼링(chamfering) 또는 라운딩(rounding)된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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