KR102504792B1 - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102504792B1
KR102504792B1 KR1020150144785A KR20150144785A KR102504792B1 KR 102504792 B1 KR102504792 B1 KR 102504792B1 KR 1020150144785 A KR1020150144785 A KR 1020150144785A KR 20150144785 A KR20150144785 A KR 20150144785A KR 102504792 B1 KR102504792 B1 KR 102504792B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lead terminal
electrode
secondary battery
paragraph
lead
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
KR1020150144785A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170044990A (ko
Inventor
노대성
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 KR1020150144785A priority Critical patent/KR102504792B1/ko
Priority to US15/275,582 priority patent/US10367184B2/en
Publication of KR20170044990A publication Critical patent/KR20170044990A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102504792B1 publication Critical patent/KR102504792B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • 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
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/1245—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure characterised by the external coating on the 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • 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
    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극을 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 제1 전극과 제2 전극에 각각 연결되어 상기 케이스의 일 단부에서 외부로 인출되어 있는 제1 리드 단자와 제2 리드 단자, 제1 리드 단자와 상기 제2 리드 단자를 감싸는 고정 부재를 포함하고, 제1 리드 단자와 제2 리드 단자는 각각 고정 부재를 중심으로 반대편에 위치하는 제1 부분과 제2 부분을 가지고, 제1 부분의 폭과 제2 부분의 폭은 서로 다르다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 특히 초소형 이차 전지에 관한 것입니다.
모바일 기기에 대한 기술 개발에 따라 에너지원으로써 이차 전지의 수요가 증가되고 있다. 이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다.
이차 전지를 제작하는 데 중요한 부분 중 하나가 에너지 밀도이다. 특히 소형 전자기기에 이용되는 이차 전지는 전자기기 내에 삽입되어 전원으로 이용되고 있다.
이때 전자기기의 크기가 제한되고 설계적으로 먼저 결정되므로 전원의 부피 또는 용량 및 폼팩터(form factor)가 정해진다. 정보(information technology) 기기들이 소형화 되므로 전원의 크기도 작아지고 있으며, 초소형 이차 전지들이 개발되고 있다.
일반적으로 초소형 이차 전지의 제조 공정을 살펴보면, 리드 단자는 한 쌍의 금속 띠 형상의 리드 단자에 일정한 간격으로 마감 테이프를 부착한 후, 열원을 이용하여 융착 고정하다. 그리고 별도의 절단 공정을 이용하여 필요한 길이로 금속 띠를 잘라 양극 리드 단자 및 음극 리드 단자를 형성한다.
그리고 양극 리드 단자 및 음극 리드 단자를 용접 등의 방법으로 전극 조립체의 양극 무지부 및 음극 무지부에 고정하게 된다.
이때, 전극 조립체는 초소형 이차 전지에 사용하는 것으로, 양극 무지부 및 음극 무지부 사이의 간격이 용접을 용이하게 실시할 만큼 이격되어 있지 않다. 이러한, 초소형 이차 전지에서는 리드 단자를 무지부에 용접할 때 용접 불량 및 단락 등이 발생하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 초소형 이차 전지에서도 용이하게 리드 단자와 무지부를 용접하여 단락 등이 발생하지 않는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극을 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 제1 전극과 제2 전극에 각각 연결되어 상기 케이스의 일 단부에서 외부로 인출되어 있는 제1 리드 단자와 제2 리드 단자, 제1 리드 단자와 상기 제2 리드 단자를 감싸는 고정 부재를 포함하고, 제1 리드 단자와 제2 리드 단자는 각각 고정 부재를 중심으로 반대편에 위치하는 제1 부분과 제2 부분을 가지고, 제1 부분의 폭과 제2 부분의 폭은 서로 다르다.
상기 제1 리드 단자의 제1 부분과 제2 리드 단자의 제1 부분 사이의 제1 간격은 제1 리드 단자의 제2 부분과 제2 리드 단자의 제2 부분 사이의 제2 간격과 서로 다른 간격으로 배치되어 있을 수 있다.
상기 제1 리드 단자와 제2 리드 단자 중 적어도 하나는 고정 부재와 대응하는 부분에서 절곡되어 있을 수 있다.
상기 제1 리드 단자와 상기 제2 리드 단자는 가상의 세로 중심선에 대해서 대칭인 평면 모양을 가지도록 배치되어 있을 수 있다.
상기 제1 리드 단자의 제1 부분과 제2 리드 단자의 제1 부분은 서로 다른 폭을 가질 수 있다.
상기 리드 단자의 제2 부분과 제2 리드 단자의 제2 부분은 서로 다른 폭을 가질 수 있다.
상기 케이스는 파우치형이고, 고정 부재는 케이스에 융착되어 있을 수 있다.
상기 제1 리드 단자는 니켈, 니켈/구리를 포함하고, 제2 리드 단자는 알루미늄을 포함할 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극을 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 제1 전극과 제2 전극에 각각 연결되어 상기 케이스의 일 단부에서 외부로 인출되어 있는 제1 리드 단자와 제2 리드 단자, 제1 리드 단자와 제2 리드 단자를 감싸는 고정 부재를 포함하고, 제1 리드 단자와 제2 리드 단자는 각각 상기 고정 부재를 중심으로 반대편에 위치하는 제1 부분과 제2 부분을 가지고, 제1 리드 단자의 제1 부분과 제2 리드 단자의 제1 부분 사이의 제1 간격은 제1 리드 단자의 제2 부분과 제2 리드 단자의 제2 부분 사이의 제2 간격과 서로 다른 간격으로 배치되어 있다.
상기 제1 리드 단자와 제2 리드 단자 중 적어도 하나는 고정 부재와 대응하는 부분에서 절곡되어 있을 수 있다.
상기 제1 리드 단자와 제2 리드 단자는 가상의 세로 중심선에 대해서 대칭인 평면 모양을 가지도록 배치되어 있을 수 있다.
상기 제1 리드 단자의 제1 부분과 제2 리드 단자의 제1 부분은 서로 다른 폭을 가질 수 있다.
상기 리드 단자의 제2 부분과 제2 리드 단자의 제2 부분은 서로 다른 폭을 가질 수 있다.
본 발명에서와 같이, 양극 리드 단자와 음극 리드 단자 사이의 간격을 위치에 따라서 서로 다르게 함으로써, 초소형 이차 전지의 용접 공정시 단락 등의 현상이 발생하지 않는 이차 전지를 제공할 수 있다.
또한, 위치에 따라서 리드 단자의 폭을 다르게 함으로써 용접 불량이 발생하지 않는 이차 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지용 리드 단자 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 이차 전지용 리드 단자 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 리드 단자 조립체의 용접 공정의 중간 단계에서의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지용 전극 조립체의 사시도이다.
도 12는 도 11의 전극 조립체를 포함하는 이차 전지의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 전극 조립체를 분해하여 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 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, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지용 리드 단자 조립체의 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 이차 전지용 리드 단자 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 리드 단자 조립체(300)는 제1 리드 단자(100), 제2 리드 단자(200), 그리고 제1 리드 단자(100) 및 제2 리드 단자(200)를 고정하는 고정 부재(80)를 포함한다.
고정 부재(80)는 제1 리드 단자(100) 및 제2 리드 단자(200)를 함께 고정한다. 고정 부재(80)는 리드 단자를 중심으로 상부에 위치하는 상부 부재와 하부에 위치하는 하부 부재를 포함하며, 상부 부재와 하부 부재 사이에 제1 리드 단자와 제2 리드 단자를 배치한 후 상부 부재와 하부 부재를 열융착하여 고정시킬 수 있다.
제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)는 도전형 금속으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 제1 리드 단자(100)는 니켈(Ni) 또는 니켈(Ni)/구리(Cu)을 포함하고, 제2 리드 단자(200)는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)는 동일한 평면 모양을 가질 수 있으며, 가상의 세로 중심선에 대해서 대칭일 수 있다. 제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)는 서로 다른 극성의 전극과 연결되므로, 일정거리 이격되어 배치되어 있다.
제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)는 각각 고정 부재(80)를 중심으로 반대편에 위치하는 제1 부분(10, 20)과 제2 부분(12, 22)을 가진다. 제1 부분(10, 20)의 폭(W1)은 제2 부분(12, 22)의 폭(W2) 보다 좁을 수 있다. 또는 반대로, 도 3에서와 같이 리드 단자 조립체(302)의 제2 부분(12, 22)의 폭(W1)이 제1 부분(12, 22)의 폭(W2)보다 넓을 수 있다.
이때, 제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)의 제1 부분(W1) 사이의 간격(D1)은 제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)의 제2 부분(W2) 사이의 간격(D2)과 같을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 서로 다른 간격을 가지도록 형성(도 4 및 도 5 참조)될 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 리드 단자 조립체(304, 306)에서, 제1 리드 단자(100)의 제1 부분(10)과 제2 리드 단자(200)의 제1 부분(20) 사이의 제1 간격(D1)은 제1 리드 단자(100)의 제2 부분(12)과 제2 리드 단자(200)의 제2 부분(22) 사이의 제2 간격(D2)과 서로 다를 수 있다.
도 4에서와 같이, 리드 단자 조립체(304)에서, 제1 부분 사이의 제1 간격(D1)이 제2 부분 사이의 제2 간격(D2)보다 넓을 수 있다. 그리고 도 5에서와 같이 리드 단자 조립체(306)에서, 제1 부분 사이의 제1 간격(D1)이 제2 부분 사이의 제2 간격(D2)보다 좁을 수 있다. 이때, 제1 부분의 폭(W1)과 제2 부분의 폭(W2)은 도 4 및 도 5에서와 같이 서로 다른 폭을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 동일한 폭을 가지도록 형성(도 1 및 도 2 참조)될 수 있다.
이상의 실시예들에서는 리드 단자 조립체를 이루는 제1 리드 단자와 제2 리드 단자의 평면 모양이 동일한 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 서로 다른 모양일 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 리드 단자 조립체(308)는 제1 리드 단자(100)는 고정 부재(80)를 중심으로, 반대쪽에 위치하는 제1 부분(10)의 폭(W1)과 제2 부분(12)의 폭(W2)이 서로 다르게 형성되어 있고, 제2 리드 단자(200)는 제1 부분(20)의 폭(W1)과 제2 부분(22)의 폭(W2)이 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 리드 단자 조립체(310)는 제1 리드 단자(100)의 제1 부분(10)의 폭(W1)이 제2 부분(12)의 폭(W2)보다 좁게 형성되고, 반대로 제2 리드 단자(200)의 제1 부분(20)의 폭(W1)이 제2 부분(22)의 폭(W2)보다 넓게 형성될 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 리드 단자 조립체를 이용하여 용접 불량이 발생하는 부분에 상대적으로 폭이 넓은 부분을 용접하면 공정 마진이 증가한다. 또한, 용접 불량이 발생하는 부분에 상대적으로 리드 단자 사이의 간격이 넓은 부분을 배치한 후 용접하면 이웃하는 리드 단자 사이의 간섭을 최소화하여 용접 불량을 최소화할 수 있다.
즉, 도 1 및 도 3에서와 같은 리드 단자 조립체를 이용하여 용접을 실시하면 용접 되는 부분이 용접 면적이 증가하여 공정 마진이 증가하므로 용접 불량 등을 최소화할 수 있다. 또한, 도 4 및 도 5에서와 같은 리드 단자 조립체를 이용하여 용접을 실시하면 이웃 단자 사이의 간격이 증가함으로써 용접시 이웃 단자가 간섭하거나, 단락 등이 발생하지 않는다.
이처럼, 본 발명의 실시예들에 따른 리드 단자 조립체를 용접 불량이 발생하는 부분의 위치에 따라서 선택적으로 용접시킴으로써, 용접시 발생하는 불량을 최소화할 수 있다.
이상 설명한 리드 단자 조립체는 기 설명한 리드 단자 조립체를 단위 단자 조립체로 하여, 복수의 단위 단자 조립체가 연속해서 연결된 형태를 가질 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 리드 단자 조립체의 평면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 리드 단자 조립체의 용접 공정의 중간 단계에서의 평면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 단자 조립체는 복수의 단위 단자(G1, G2)를 포함한다.
도 8에서는 도 1에 도시한 리드 단자 조립체를 예로 들어 설명한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 도 3 내지 도 7에 도시한 리드 단자 조립체를 단위 단자로 하여 연결될 수 있다. 도 8에서는 2개의 단위 단자가 연결된 것을 예로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 단위 단자가 연결될 수 있다. 이하에서는 설명을 용이하게 하기 위해서, 연결된 순서대로 제1 단위 단자, 제2 단위 단자라 한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제1 단위 단자(G1)와 제2 단위 단자(G2)는 각각 이격되어 배치된 제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)를 포함한다. 제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)는 고정 부재(80)에 의해서 고정되어 있다.
한편, 각각의 단위 단자 사이에는 연결 부재(88)가 위치할 수 있으며, 연결 부재(88)는 연결 부재(88)를 중심으로 양쪽에 위치하는 단위 단자를 연결한다. 예를 들어, 연결 부재(88)는 제1 단위 단자(G1)와 제2 단위 단자(G2) 사이를 연결하고, 제2 단위 단자(G1)와 제3 단위 단자(G2) 사이를 연결한다.
제1 리드단자와 연결부재는 일체로 형성될 수 있고, 제2 리드 단자와 연결 부재도 일체로 형성될 수 있다.
도 8에서는 연결 부재(88)가 이웃하는 단위 단자의 제1 리드 단자(100) 사이, 그리고 제2 리드 단자(200) 사이에 각각 형성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 도 9에 도시한 바와 같이, 연결 부재(88)는 제1 리드 단자(100)와 제2 리드 단자(200)를 연결하는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 복수의 제1 리드 단자(100), 제2 리드 단자 및 연결 부재(88)는 일체형으로 이루어질 수 있다.
도 8 및 도 9에서와 같이 복수의 단위 단자(G1, G2)를 연결하면 리드 전극 조립체를 릴(reel) 형태로 제작하여 반복적인 용접 공정을 연속적으로 진행할 수 있다.
예를 들어, 제1 단위 단자(G1)를 이차 전지에 용접할 경우, 제1 단위 단자(G1)의 제1 리드 단자 및 제2 리드 단자를 이차 전지의 양극 무지부(또는 양극 탭) 및 음극 무지부(또는 음극 탭)에 각각 용접한다. 그리고 절단 영역(CL)을 제거하여 제2 단위 단자(G2)를 제1 단위 단자(G1)로부터 분리한다. 절단 영역(CL)은 연결 부재(88)가 형성되는 영역일 수 있다. 이후, 제1 단위 단자(G1)와 동일한 방법으로 제2 단위 단자(G2)를 이차 전지의 양극 무지부 및 음극 무지부에 용접하고, 분리하는 공정을 반복한다.
절단 공정시 연결 부재(88)는 모두 제거되는 것이 바람직하다. 절단 공정은 레이저 조사 또는 절단 칼을 이용하여 절단할 수 있으며, 각각의 단위 부재로 용이하게 절단하기 위해서 레이저의 빔 폭 또는 절단 칼의 폭은 연결 부재(88)의 폭과 같을 수 있다.
이상의 실시예에서는 용접 공정 후 연결 부재를 제거하여 단위 단자를 분리하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제2 단위 단자로(G2)부터 제1 단위 단자(G1)를 분리한 후 용접 공정을 진행할 수 있다.
이하에서는 기 설명한 리드 단자 조립체를 포함하는 이차 전지에 대해서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지용 전극 조립체의 사시도이고, 도 12는 도 11의 전극 조립체를 포함하는 이차 전지의 사시도이고, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지용 전극 조립체를 분해하여 도시한 사시도이다.
도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 이차 전지는 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)를 내장하는 케이스(일례를 들어, 이하에서는 파우치(120)라 함), 및 전극 조립체(110)에 연결되어 파우치(120)의 외부로 인출되는 리드 전극 조립체를 포함한다.
전극 조립체(110)는 제1 전극(42), 제2 전극(44), 제1 전극(42)과 제2 전극(44) 사이에 위치하는 세퍼레이터(43)를 포함한다. 세퍼레이터는 절연을 위한 것으로, 제1 전극(42), 세퍼레이터(43), 제2 전극(44), 세퍼레이터(43) 순으로 적층될 수도 있다.
전극 조립체(110)는 제1 전극(42), 세퍼레이터(43), 제2 전극(44), 세퍼레이터(43)가 적층된 상태로 권회축을 중심으로 권취된 젤리 롤(jelly roll) 형태일 수 있다. 필요에 따라서 전극 조립체는 권취된 후 납작하게 가압될 수 있으며, 횡단면이 대략 타원형일 수 있다.
제1 전극(42) 및 제2 전극(44)은 각각 띠 형상의 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 제1 전극판(42a) 및 제2 전극판(44a)과 활물질이 도포되지 않은 제1 전극 무지부(42b) 및 제2 전극 무지부(44b)를 포함한다.
제1 전극 무지부(42b) 및 제2 전극 무지부(44b)는 각각 제1 전극판(42a) 및 제2 전극판(44a)의 일변을 따라서 일정 간격마다 형성될 수 있으며, 권회축(XL)을 중심으로 감아져 복수의 전극 무지부가 중첩될 수 있다. 복수의 전극 무지부는 초음파 용접 등으로 용접될 수 있다. 제1 전극 무지부(42b)와 제2 전극 무지부(44b)는 단락되지 않도록 배치된다.
예를 들어, 제1 전극(42)은 이차 전지의 양극일 수 있으며, 제1 전극판(42a)은 알루미늄과 같은 금속 포일 위에 전이 금속 산화물등의 활물질이 도포될 수 있다. 그리고 제2 전극(44)는 이차 전지의 음극일 수 있으며, 제2 전극판(44a)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일 위에 흑연 또는 탄소 등의 활물질이 도포될 수 있다.
세퍼레이터(43)는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 폴리프로필렌 등으로 이루어질 수 있다.
전극 조립체(110)는 전해질과 함께 파우치에 삽입된 후 밀봉될 수 있다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, EMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
또한, 전극 조립체는 도 13에서와 같이, 복수의 시트(sheet)로 이루어진 제1 전극(42), 세퍼레이터(43), 제2 전극(44)이 반복 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
제1 전극(42)의 전극판(42a)과 제2 전극(44)의 제2 전극판(44a)은 세퍼레이터(43)를 사이에 두고 대응하며, 제1 무지 전극부(42b)와 제2 무지 전극부(44b)는 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 전극 조립체는 횡단면이 대략 사각형일 수 있다.
다시, 도 11 및 도 12를 참조하면, 리드 단자 조립체의 제1 리드 단자(100)는 제1 전극 무지부(42b)와 전기적으로 연결되고, 제2 리드 단자(200)는 제2 전극 무지부(44b)와 전기적으로 연결된다. 이때, 제1 리드 단자(100) 및 제2 리드 단자(100)는 각각 제1 전극 무지부(42b) 및 제2 전극 무지부(44b)와 용접으로 결합될 수 있다.
이때, 제1 리드 단자 및 제2 리드 단자에서 상대적으로 폭이 넓은 제1 부분이 제1 전극 무지부(42b) 및 제2 전극 무지부(44b)에 용접된다.
케이스는 각형 또는 파우치형과 같이 필요에 따라서 선택할 수 있으며, 이하에서는 파우치형 케이스(이하, "파우치"라 함)를 예로 들어 설명한다.
파우치(120)는 다층 시트 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 파우치는 내면을 형성하며 절연 및 열융착 작용하는 폴리머 시트, 외면을 형성하여 보호 작용하는 PET(polyethyleneterephthalate) 시트, 나일론 시트 또는 PET-나일론 복합 시트, 기계적 강도를 제공하는 금속 시트를 포함한다. 금속 시트는 예를 들어 알루미늄 시트일 수 있으며, 폴리머 시트와 나일론 시트 사이에 위치한다.
파우치(120)는 전극 조립체(110)가 삽입되는 수용부(31)와 수용부의 외측에 위치하며 밀봉(sealing)을 위하여 열융착에 의해서 접합된 테두리부(33)를 포함한다.
이상의 실시예에서는 상대적으로 폭이 넓은 리드 단자의 제1 부분이 전극 무지부에 용접되는 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에서와 같이 상대적으로 리드 단자 사이의 간격이 넓은 부분을 파우치 내에 위치시켜, 전극 무지부와 연결시킬 수 있다.
이처럼, 리드 단자 조립체를 전극 무지부에 용접으로 고정시킬 때 본 발명의 실시예에서와 같이 상대적으로 넓은 폭 부분을 전극 무지부와 용접하여 용접 불량을 줄일 수 있다. 또한, 상대적으로 리드 단자 사이의 간격이 넓은 부분을 전극 무지부와 용접하여 용접 불량을 줄일 수 있다. 이때, 리드 단자 사이의 간격만큼 제1 전극 무지부와 제2 전극 무지부 사이의 간격도 증가할 수 있다.
한편, 이상의 실시예에서는 리드 단자 조립체에서 상대적으로 폭이 넓은 부분을 전극 조립체와 용접으로 고정하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 외부 기기와 연결하기 위한 용접 공정시 불량율이 높다면, 상대적으로 폭이 넓거나, 리드 단자 사이의 간격이 넓은 부분을 파우치 밖에 위치시켜 외부 기기의 단자에 용접시킬 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 리드 단자 조립체를 이용하면 용접 불량이 발생하는 부분의 폭 또는 이웃하는 단자 사이의 간격을 증가시켜 용이하게 용접 공정을 실시하여 용접 불량이 발생하지 않도록 한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10, 20: 제1 부분 12, 22: 제2 부분
31: 수용부 33: 테두리부
42: 제1 전극 42a: 제1 전극판
42b: 제1 전극 무지부 43: 세퍼레이터
44: 제2 전극 44a: 제2 전극판
44b: 제2 전극 무지부 80: 고정 부재
88: 연결 부재 100: 제1 리드 단자
110: 전극 조립체 120: 파우치
200: 제2 리드 단자

Claims (14)

  1. 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극을 포함하는 전극 조립체,
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 연결되어 상기 케이스의 일 단부에서 외부로 인출되어 있는 제1 리드 단자와 제2 리드 단자,
    서로 이격된 상기 제1 리드 단자와 상기 제2 리드 단자를 제1 방향으로 감싸는 고정 부재
    를 포함하고,
    상기 제1 리드 단자와 상기 제2 리드 단자는 각각 상기 고정 부재를 중심으로 반대편에 위치하며 상기 제1 방향에 대해서 교차하는 제2 방향으로 연장되는 제1 부분과 제2 부분을 가지고,
    상기 제1 부분의 상기 제1 방향으로의 폭과 상기 제2 부분의 상기 제1 방향으로의 폭은 서로 다르며 상기 고정 부재는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 경계부와 중첩하는 이차 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 리드 단자의 제1 부분과 상기 제2 리드 단자의 제1 부분 사이의 제1 간격은
    상기 제1 리드 단자의 제2 부분과 상기 제2 리드 단자의 제2 부분 사이의 제2 간격과 서로 다른 간격으로 배치되어 있는 이차 전지.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 리드 단자와 상기 제2 리드 단자 중 적어도 하나는 상기 고정 부재와 대응하는 부분에서 절곡되어 있는 이차 전지.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 리드 단자와 상기 제2 리드 단자는 가상의 세로 중심선에 대해서 대칭인 평면 모양을 가지도록 배치되어 있는 이차 전지.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 리드 단자의 제1 부분과 상기 제2 리드 단자의 제1 부분은 상기 제1 방향으로의 폭이 서로 다른 이차 전지.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 리드 단자의 제2 부분과 상기 제2 리드 단자의 제2 부분은 상기 제1 방향으로의 폭이 서로 다른 이차 전지.
  7. 제1항에서,
    상기 케이스는 파우치형이고,
    상기 고정 부재는 상기 케이스에 융착되어 있는 이차 전지.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 리드 단자는 니켈 또는 니켈/구리를 포함하고,
    상기 제2 리드 단자는 알루미늄을 포함하는 이차 전지.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에서,
    상기 제1 리드 단자의 제1 부분과 상기 제2 리드 단자의 제1 부분 사이의 제1 간격은 상기 제1 리드 단자의 제2 부분과 상기 제2 리드 단자의 제2 부분 사이의 제2 간격과 동일한 이차 전지.
KR1020150144785A 2015-10-16 2015-10-16 이차 전지 Active KR102504792B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150144785A KR102504792B1 (ko) 2015-10-16 2015-10-16 이차 전지
US15/275,582 US10367184B2 (en) 2015-10-16 2016-09-26 Rechargeable battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150144785A KR102504792B1 (ko) 2015-10-16 2015-10-16 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170044990A KR20170044990A (ko) 2017-04-26
KR102504792B1 true KR102504792B1 (ko) 2023-02-27

Family

ID=58524297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150144785A Active KR102504792B1 (ko) 2015-10-16 2015-10-16 이차 전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10367184B2 (ko)
KR (1) KR102504792B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102096997B1 (ko) 2017-10-23 2020-04-03 주식회사 엘지화학 이차 전지
KR102591514B1 (ko) * 2018-05-02 2023-10-19 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조방법
KR102846662B1 (ko) 2020-05-25 2025-08-18 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 제조방법과, 이차전지 제조용 결합클립, 및 이차전지
JP7463930B2 (ja) * 2020-09-30 2024-04-09 トヨタ自動車株式会社 電池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141812A (ja) 2014-01-29 2015-08-03 日立マクセル株式会社 リチウムイオン二次電池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1288769C (zh) * 2001-01-18 2006-12-06 大日本印刷株式会社 电池以及引线绝缘膜
KR100472504B1 (ko) * 2002-06-17 2005-03-10 삼성에스디아이 주식회사 보강구조가 개선된 파우치형 이차전지
KR100995474B1 (ko) 2004-09-22 2010-11-18 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지의 접속리드 용접장치
KR101182948B1 (ko) 2006-01-09 2012-09-13 삼성에스디아이 주식회사 전극탭 및 이를 이용한 파우치형 리튬 이차전지
JP5114036B2 (ja) 2006-09-08 2013-01-09 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 積層型電池の製造方法
KR101547403B1 (ko) * 2013-01-11 2015-08-25 주식회사 엘지화학 일체형 양극 리드 및 음극 리드를 포함하는 이차전지 및 그 제조방법
KR101578794B1 (ko) * 2013-03-04 2015-12-22 주식회사 엘지화학 우수한 결합력의 전극리드-전극 탭 결합부를 포함하는 전지셀
KR101637942B1 (ko) * 2013-08-29 2016-07-08 주식회사 엘지화학 전지 충방전용 그립퍼 조립체

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141812A (ja) 2014-01-29 2015-08-03 日立マクセル株式会社 リチウムイオン二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170044990A (ko) 2017-04-26
US10367184B2 (en) 2019-07-30
US20170110763A1 (en) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111682250B (zh) 二次电池
CN110048068B (zh) 二次电池
KR101264527B1 (ko) 파우치형 케이스 및 이를 포함하는 전지팩
KR102700153B1 (ko) 전극 조립체
KR101152552B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
US9077027B2 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
KR101147207B1 (ko) 전극군과 이를 적용한 이차 전지
KR20200114784A (ko) 이차 전지용 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
KR20130133585A (ko) 파우치형 이차전지
KR102397122B1 (ko) 전지 모듈
US10199616B2 (en) Battery pack including cell frames coupled to each other
KR102264701B1 (ko) 이차전지
US8614015B2 (en) Secondary battery and method of manufacturing secondary battery
KR102504792B1 (ko) 이차 전지
KR101486623B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법
KR20230105885A (ko) 이차 전지
KR101297014B1 (ko) 이차 전지
KR100858807B1 (ko) 파우치형 케이스와, 이를 채용한 리튬이차전지
US8574756B1 (en) Prismatic secondary battery
EP4213280A1 (en) Secondary battery
KR20180130800A (ko) 이차 전지
KR20180035510A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
US20250316798A1 (en) Secondary battery
KR20170114404A (ko) 이차 전지
KR20260034495A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함한 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

U11 Full renewal or maintenance fee paid

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-4-4-U10-U11-OTH-PR1001 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

Year of fee payment: 4