KR102654648B1 - 이차전지 - Google Patents

이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102654648B1
KR102654648B1 KR1020210045919A KR20210045919A KR102654648B1 KR 102654648 B1 KR102654648 B1 KR 102654648B1 KR 1020210045919 A KR1020210045919 A KR 1020210045919A KR 20210045919 A KR20210045919 A KR 20210045919A KR 102654648 B1 KR102654648 B1 KR 102654648B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
electrode base
base tab
tab
electrode assembly
Prior art date
Application number
KR1020210045919A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220139676A (ko
Inventor
박준홍
손희명
김진환
박진섭
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 KR1020210045919A priority Critical patent/KR102654648B1/ko
Priority to US17/716,459 priority patent/US20220328940A1/en
Publication of KR20220139676A publication Critical patent/KR20220139676A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102654648B1 publication Critical patent/KR102654648B1/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
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • 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
    • 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
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • 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
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside 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
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • 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
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • 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
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/595—Tapes
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 제1 전극 기재탭이 형성된 제1 전극판과, 제2 전극 기재탭이 형성된 제2 전극판과, 상기 제1 전극판 및 제2 전극판의 사이에 개제되는 세퍼레이터를 구비한 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치; 및 상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭에 각각 용접되는 스트립 터미널을 포함하고, 상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭과 상기 스트립 터미널 각각은 적어도 1회 벤딩(bending)된 상태에서 상호 용접되는 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기재탭의 벤딩 구조를 변경함으로써 파우치 내에서 차지하는 벤딩 공간을 최소화할 수 있어 이차전지의 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 기재탭에 절연 테이프를 부착하므로 전극 조립체의 열에 의한 기재탭의 손상을 최소화하는 효과가 있다.

Description

이차전지{secondary battery}
본 발명의 실시예는 탭 용접 구조가 개선된 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취 또는 적층하여 전극 조립체를 형성하고, 전해액과 함께 캔이나 파우치 등에 밀봉한 형태를 갖는다.
일반적으로 전극 조립체는 음극 활물질층이 박막 형태의 전극 집전체에 형성된 음극판 및 양극 활물질층이 박막 형태의 전극 집전체에 형성된 양극판을 구비한다. 음극판 및 양극판에는 활물질층이 형성되지 않은 무지부가 형성되고, 무지부를 가공하여 복수의 기재탭을 형성할 수 있다. 복수의 기재탭은 전극 조립체의 한쪽으로 모아 스트립 터미널 등과 같은 외부 탭과 용접된 후 벤딩되어 파우치 내부에 삽입된다. 따라서 파우치 내부에 벤딩된 기재탭이 수용되는 공간이 필수적으로 형성되어야 한다.
이차전지의 용량 증가를 위해 전극 조립체의 크기가 점점 커지고 있으므로, 기재탭의 수용 공간은 이차전지의 용량 증가를 방해하는 원인이 된다. 따라서 기재탭의 수용 공간을 최소화하는 방법이 필요하다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 목적은 기재탭의 벤딩 면적을 최소화하여 전지 용량을 증가시킬 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 제1 전극 기재탭이 형성된 제1 전극판과, 제2 전극 기재탭이 형성된 제2 전극판과, 상기 제1 전극판 및 제2 전극판의 사이에 개제되는 세퍼레이터를 구비한 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치; 및 상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭에 각각 용접되는 스트립 터미널을 포함하고, 상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭과 상기 스트립 터미널 각각은 적어도 1회 벤딩(bending)된 상태에서 상호 용접되는 것이 특징이다.
상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭은 각각 복수 개로 형성되는 것이 특징이다.
상기 전극 조립체는 권취되어 형성된 권취 타입인 것이 특징이다.
상기 전극 조립체는 적층되어 형성된 적층 타입인 것이 특징이다.
상기 전극 조립체와 상기 제1 전극 기재탭, 상기 전극 조립체와 상기 제2 전극 기재탭의 사이에는 각각 절연 테이프가 부착되는 것이 특징이다.
상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭과 상기 스트립 터미널의 용접 방법은 레이저 용접인 것이 특징이다.
상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭은 벤딩 전 적어도 한 방향으로 모아진 상태에서 벤딩되는 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기재탭의 벤딩 구조를 변경함으로써 파우치 내에서 차지하는 벤딩 공간을 최소화할 수 있어 이차전지의 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 기재탭에 절연 테이프를 부착하므로 전극 조립체의 열에 의한 기재탭의 손상을 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 전극 조립체를 간략하게 도시한 사시도이다.
도 3a 내지 도 3e는 도 2에 따른 전극 조립체와 스트립 터미널을 용접하는 방법을 간략하게 도시한 측면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전극 조립체와 스트립 터미널을 용접하는 방법을 간략하게 도시한 측면도이다.
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 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
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, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"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.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 따른 이차전지에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에 따른 전극 조립체를 간략하게 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이차전지(10) 전극 조립체(100)와, 전극 조립체(100)를 수용하는 파우치(300)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(100)는 박형 또는 막형으로 형성된 제1 전극판(110), 세퍼레이터(120) 및 제2 전극판(130)의 적층체가 권취되거나 적층되어 형성될 수 있다. 여기서 제1 전극판(110)은 음극일 수 있고, 제2 전극판(130)은 양극일 수 있으나, 그 반대일 수도 있다. 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(130)은 스트립 터미널(500)에 의해 이차전지(10) 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 전극 조립체(100)는 통상적으로 젤리 롤(Jelly Roll)이라고도 한다. 본 발명에서는 전극 조립체(100)가 권취된 형태인 것을 일 예로 하여 설명한다.
음극인 제1 전극판(110)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제1 전극 집전체(112)에 흑연 또는 탄소 등의 제1 전극 활물질(114)이 도포되어 형성될 수 있다. 제1 전극 집전체(112)의 일부 영역에는 제1 전극 활물질(114)이 도포되지 않은 제1 전극 무지부(116)가 형성될 수 있다. 제1 전극 무지부(116) 상에는 제1 전극 집전체(112)의 폭 방향으로 복수의 제1 전극 기재탭(118)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 기재탭(118)은 제1 전극 무지부(116)를 프레스로 가압해 일정한 모양을 남기는 방식으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 전극 기재탭(118)은 사각형 형태일 수 있다. 제1 전극 기재탭(118)은 제1 전극 집전체(112)의 외측으로 연장된다(도 2를 기준으로 상측으로 연장됨). 또한, 제1 전극 기재탭(118)은 제2 전극 기재탭(138)과 중첩되지 않도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 전극 조립체(100)의 좌측에 2열로 배치된 기재탭은 모두 제1 전극 기재탭(118)일 수 있다. 제1 전극 기재탭(118)들은 제2 전극 기재탭(138)들과 상호 이격되어 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 전극 기재탭(118)이 복수 개로 구비되므로 제1 전극 기재탭(118)을 멀티탭이라고 정의하기도 한다. 제1 전극 기재탭(118)은 제1 전극판(110)과 스트립 터미널(500)의 전류 흐름의 통로가 된다.
세퍼레이터(120)는 제1 전극판(110)과 제2 전극판(130)의 사이에 개재되며, 제1 전극판(110)과 제2 전극판(130)의 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. 이를 위해, 세퍼레이터(120)는 제1 전극판(110)과 제2 전극판(130)보다 크게 형성될 수 있다. 세퍼레이터(120)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있으나 여기에 한정되지 않는다.
양극인 제2 전극판(130)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전체(132)에 전이금속산화물 등의 제2 전극 활물질(134)이 도포되어 형성될 수 있다. 제2 전극 집전체(132)의 일부 영역에는 제2 전극 활물질(134)이 도포되지 않은 제2 전극 무지부(136)가 형성될 수 있다. 제2 전극 무지부(136) 상에는 제2 전극 집전체(132)의 폭 방향으로 복수의 제2 전극 기재탭(138)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극 기재탭(138)은 제2 전극 무지부(136)를 프레스로 가압해 일정한 모양을 남기는 방식으로 형성될 수 있다. 일 예로, 제2 전극 기재탭(138)은 사각형 형태일 수 있다. 제2 전극 기재탭(138)은 제2 전극 집전체(132)의 외측으로 연장된다(도 2를 기준으로 상측으로 연장됨). 또한, 제2 전극 기재탭(138)은 제1 전극 기재탭(118)과 중첩되지 않도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 전극 조립체(100)의 우측에 2열로 배치된 기재탭은 모두 제2 전극 기재탭(138)일 수 있다. 제2 전극 기재탭(138)들은 제1 전극 기재탭(118)들과 상호 이격되어 배치될 수 있다. 이와 같이, 제2 전극 기재탭(138)이 복수 개로 구비되므로 제2 전극 기재탭(138)을 멀티탭이라고 정의하기도 한다. 제2 전극 기재탭(138)은 제2 전극판(130)과 스트립 터미널(500) 사이의 전류 흐름의 통로가 된다.
이러한 구조의 전극 조립체(100)는 전해액과 함께 파우치(300)에 수용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 파우치(300)는 전극 조립체(100)를 수용할 수 있는 수용 공간을 구비할 수 있다. 파우치(300)는 라미네이트 외장재, 케이스, 파우치 외장재, 파우치 케이스 등으로 지칭될 수 있다. 파우치(300)는 판상의 외장재를 서로 마주보도록 벤딩한 후, 일면을 프레스(press) 또는 드로잉(drawing)해 일면에 리세스(recess, )를 구비하도록 만들어질 수 있다. 리세스(310)에 전극 조립체(100)가 수용된다. 리세스(310)의 외주연에는 실링부(330)가 형성되며, 리세스(310)에 전극 조립체(100)가 수용된 상태에서 실링부(330)가 열융착 등으로 실링된다.
이하에서는 전술한 구조의 전극 조립체를 기재탭 벤딩 구조 및 용접 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다(편의상 제1 전극 기재탭 쪽 측면을 도시하여 설명하기로 하나, 제2 기재탭에도 동일한 구조가 적용된다).
도 3a 내지 도 3e는 도 2에 따른 전극 조립체와 스트립 터미널을 용접하는 방법을 간략하게 도시한 측면도이다.
좀더 상세하게, 도 3a는 용접 전 측면에서 본 전극 조립체(100)를 간략하게 도시한 측면도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(100)의 제1 전극 기재탭(118)을 어느 한 방향으로 모을 수 있다. 예를 들어, 도 3a의 전극 조립체(100)를 기준으로, 권취축을 중심으로 전극 조립체(100)를 이분할 한다고 가정할 수 있다. 이때 권취축 기준 두께 방향 상측을 상부 영역, 하측을 하부 영역으로 정의할 수 있다(스택 타입의 경우 두께 방향 높이를 기준으로 상하로 구분할 수 있음). 여기서 상부 영역에 배치된 제1 전극 기재탭(118)들은 전극 조립체(100)의 최상단에 위치한 제1 전극 기재탭(118)을 향해 모을 수 있다. 하부 영역에 배치된 제1 전극 기재탭(118)들은 전극 조립체(100)의 하부 최상단에 위치한 제1 전극 기재탭(118)을 향해 모을 수 있다. 이는 제1 전극 기재탭(118)을 모아 한번에 용접을 할 수 있도록 어느 한 방향으로 모아주는 것이다. 제1 전극 기재탭(118)을 한쪽으로 모으면 그 길이가 달라지게 된다. 따라서 도 3a에서와 같이 A선 및 B선 위치에서 제1 전극 기재탭(118)의 단부를 잘라 동일한 길이로 정리할 수 있다.
도 3a는 전극 조립체(100)를 눕힌 상태의 도면이므로 도 3a를 기준으로 제1 전극 기재탭(118)의 위치를 상하 영역으로 임시 구분해 설명한 것이나, 이는 전극 조립체(100) 방향에 따른 상대적인 구분일 뿐이다. 제1 전극 기재탭(118)들을 모두 상단이나 하단으로 모으면, 모은 쪽에서 멀리 있는 제1 전극 기재탭(118)은 상대적으로 많이 휘어지게 된다. 따라서 용접 시 용접되는 부위의 길이가 짧아져 용접 품질에 영향을 줄 수 있다. 이를 방지하기 위해 제1 전극 기재탭(118)들을 두 방향으로 나누어 모아주는 것이다. 이렇게 모아준 제1 전극 기재탭(118)을 도 3b에서와 같이 벤딩하게 된다.
제1 전극 기재탭(118)들을 벤딩하면, 상부 영역과 하부 영역의 제1 전극 기재탭(118) 사이, 제1 전극 무지부(116)와 제1 전극 기재탭(118) 사이에 통전이 일어날 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상부 영역 및 하부 영역의 제1 전극 기재탭(118) 사이, 제1 전극 무지부(116)와 제1 전극 기재탭(118) 사이에 절연 테이프(140)가 부착될 수 있다. 절연 테이프(140)에 의해 전극 조립체(100)의 발열에 의한 제1 전극 기재탭(118)의 손상을 최소화하는 효과도 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상부 영역의 제1 전극 기재탭(118)들을 전극 조립체(100)의 두께 방향을 따라 하부 영역 방향으로 한번 벤딩할 수 있다. 그 후 전극 조립체(100)의 길이 방향(두께 방향에 수직인 방향)으로 다시 한번 벤딩할 수 있다. 마찬가지로 하부 영역의 제1 전극 기재탭(118)들 역시 전극 조립체(100)의 두께 방향을 따라 하부 영역의 하단 쪽으로 한번 벤딩한 후 다시 길이 방향으로 한번 더 벤딩할 수 있다. 따라서 제1 전극 기재탭(118)들은 벤딩되고 남은 부분이 전극 조립체(100)의 길이 방향과 평행한 방향으로 배치될 수 있다. 도 3b에서 제1 전극 기재탭(118)들을 직각으로 벤딩한 것으로 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 것이다. 실제로 제1 전극 기재탭(118)들은 꺾이거나 구부러져 벤딩될 수 있다. 제1 전극 기재탭(118)이 파손되지 않으면서 최대한 전극 조립체(100)와 인접할 수 있도록 벤딩될 수 있다. 따라서 제1 전극 기재탭(118)에서 벤딩되는 부분의 형태는 유선형이나 각진 형태 등으로 벤딩될 수 있다. 이렇게 전극 조립체(100)의 하단으로 전체 제1 전극 기재탭(118)들을 모아준 후, 제1 전극 기재탭(118) 상에 스트립 터미널(500)이 용접될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 스트립 터미널(500)은 이차전지(10) 외부와 제1 전극 기재탭(118)들을 전기적으로 연결하는 기능을 한다. 스트립 터미널(500)은 박막 또는 필름 형태일 수 있으며, 파우치(300)와의 절연을 위해 절연부(510)를 구비할 수 있다. 절연부(510)는 파우치(300)에 접촉되는 영역에 형성될 수 있다. 스트립 터미널(500)은 제1 전극 기재탭(118)들과 동일한 폭으로 형성될 수 있다(도 1 참조). 제1 전극 기재탭(118)들이 벤딩되어 전극 조립체(100)의 길이 방향과 동일하게 배치된 부분에 스트립 터미널(500)을 올리고 용접이 진행될 수 있다. 이때, 용접은 레이저 용접 또는 초음파 용접일 수 있다. 용접이 이루어지는 영역은 스트립 터미널(500)과 제1 전극 기재탭(118)이 접촉되는 영역 전체일 수 있다. 용접 스팟의 형태는 복수의 점, 복수의 직선 또는 곡선, 특정 도형 등 레이저 용접 장치의 설정에 따라 다양하게 나타날 수 있다. 스트립 터미널(500)의 용접이 완료되면, 파우치(300) 내에서 차지하는 공간을 줄이기 위해 한번 더 벤딩이 이루어질 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(100)의 길이 방향으로 배치된 제1 전극 기재탭(118)과 스트립 터미널(500)을 권취축 기준 상부 영역을 향해 벤딩할 수 있다. 이때 스트립 터미널(500)은 전극 조립체(100)의 두께 방향에 평행하게 배치된다.
그 후 도 3e에 도시된 바와 같이, 스트립 터미널(500)을 벤딩시켜 절연부(510)가 전극 조립체(100)의 길이 방향에 평행하도록 배치할 수 있다. 이렇게 스트립 터미널(500)을 벤딩하면 스트립 터미널(500)의 단부가 파우치(300)의 외부를 향하게 된다(도 1 참조). 따라서 스트립 터미널(500)에 의해 제1 전극 기재탭(118)이 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 바와 같이, 전극 기재탭을 복수회 벤딩한 후 스트립 터미널을 용접하여 전극 조립체와 밀착시키므로 파우치 내에서 벤딩 부위가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다. 이에 이차전지의 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 전극 기재탭에 절연 테이프를 부착하므로 전극 조립체의 열에 의한 전극 기재탭의 손상을 최소화하는 효과가 있다.
한편, 전극 기재탭의 벤딩 방법 및 용접 방법을 변경하여 파우치 내에서 벤딩 부위가 차지하는 공간을 좀더 줄일 수 있다. 이하에서는 본 발명의 다른 실시 예에 대해 설명하기로 한다(전술한 실시 예와 동일한 구성 및 특징에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 하며, 편의상 제1 전극 기재탭을 중심으로 설명한다. 그러나 본 실시 예는 제2 전극 기재탭의 벤딩 및 용접 구조에도 역시 동일하게 적용된다.).
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전극 조립체와 스트립 터미널을 용접하는 방법을 간략하게 도시한 측면도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(100')의 두께 방향을 기준으로 상부 영역 및 하부 영역으로 각각 제1 전극 기재탭(118')을 모아준 후 전극 조립체(100')의 두께 방향과 평행하게 제1 전극 기재탭(118')을 벤딩할 수 있다. 이때 제1 전극 기재탭(118')과 제1 전극 무지부(116') 사이에는 절연 테이프(140')가 부착될 수 있다. 그러나 전술한 실시 예와는 달리, 상부 영역 및 하부 영역의 제1 전극 기재탭(118') 사이에는 절연 테이프(140')가 부착되지 않는다. 제1 전극 기재탭(118')을 벤딩하면 상부 영역 및 하부 영역의 제1 전극 기재탭(118')들이 서로 중첩된다. 이때 중첩된 단부를 커팅해 길이가 동일해지게 정리할 수 있다.
그 후 도 4b에 도시된 바와 같이, 벤딩된 제1 전극 기재탭(118')에 스트립 터미널(500')을 배치하고 용접할 수 있다. 이때, 절연부(510')를 기준으로 스트립 터미널(500')의 일측이 제1 전극 기재탭(118)에 용접되고, 타측은 상향 배치된다. 스트립 터미널(500')은 레이저 용접에 의해 용접될 수 있다.
용접이 완료되면 도 4c에 도시된 바와 같이, 스트립 터미널(500')을 벤딩시켜 절연부(510')가 전극 조립체(100')의 길이 방향에 평행하도록 배치할 수 있다. 이렇게 스트립 터미널(500')을 벤딩하면 스트립 터미널(500')의 단부가 파우치(300)의 외부를 향하게 된다(도 1 참조). 따라서 스트립 터미널(500')에 의해 제1 전극 기재탭(118)이 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
이 경우, 전술한 실시 예보다 파우치 내에서 벤딩 부위가 차지하는 공간을 좀더 줄일 수 있다. 필요에 따라 도 3e의 형태나 도 4c의 형태로 기재탭을 벤딩해 사용함으로써 이차전지의 용량을 증가시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 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: 이차전지 100: 전극 조립체
110: 제1 전극판 118: 제1 전극 기재탭
120: 세퍼레이터 130: 제2 전극판
138: 제2 전극 기재탭 140: 절연 테이프
300: 파우치 500: 스트립 터미널

Claims (7)

  1. 제1 전극 기재탭이 형성된 제1 전극판과, 제2 전극 기재탭이 형성된 제2 전극판과, 상기 제1 전극판 및 제2 전극판의 사이에 개제되는 세퍼레이터를 구비한 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 파우치; 및
    상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭에 각각 용접되는 스트립 터미널을 포함하고,
    상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭은 각각 복수 개로 형성되며 상기 전극 조립체의 두께 방향을 기준으로 이분할되어 벤딩 전 일방향으로 모아지고, 상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭이 모아진 방향과 반대 방향으로 적어도 1회 벤딩된 상태에서 상기 스트립 터미널이 상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭에 각각 상호 용접되는 이차전지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 권취되어 형성된 권취 타입인 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 적층되어 형성된 적층 타입인 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체와 상기 제1 전극 기재탭, 상기 전극 조립체와 상기 제2 전극 기재탭의 사이에는 각각 절연 테이프가 부착되는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 기재탭 및 상기 제2 전극 기재탭과 상기 스트립 터미널의 용접 방법은 레이저 용접인 이차전지.
  7. 삭제
KR1020210045919A 2021-04-08 2021-04-08 이차전지 KR102654648B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210045919A KR102654648B1 (ko) 2021-04-08 2021-04-08 이차전지
US17/716,459 US20220328940A1 (en) 2021-04-08 2022-04-08 Secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210045919A KR102654648B1 (ko) 2021-04-08 2021-04-08 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220139676A KR20220139676A (ko) 2022-10-17
KR102654648B1 true KR102654648B1 (ko) 2024-04-04

Family

ID=83510937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210045919A KR102654648B1 (ko) 2021-04-08 2021-04-08 이차전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220328940A1 (ko)
KR (1) KR102654648B1 (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100483994B1 (ko) * 2002-06-12 2005-04-18 주식회사 이글피쳐코캄 리튬 2차 전지용 크루드 셀의 전극탭 처리 방법 및 그에따른 크루드 셀 및 이를 채용한 리튬 2차 전지
KR102483883B1 (ko) * 2015-11-17 2023-01-02 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20200138967A (ko) * 2019-06-03 2020-12-11 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220139676A (ko) 2022-10-17
US20220328940A1 (en) 2022-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN217239536U (zh) 电池及应用于其的集电体、包括该电池的电池组及汽车
KR102371196B1 (ko) 이차 전지
KR101110406B1 (ko) 전지 셀 및 전원 공급 장치
KR102606100B1 (ko) 이차 전지
CN102428600B (zh) 层叠二次电池及其制造方法
EP4254643A1 (en) Sub-cell, manufacturing method therefor, and cylindrical secondary battery, battery pack, and automobile comprising sub-cell
KR20210038029A (ko) 이차전지
KR20200102177A (ko) 이차 전지 및 그의 제조 방법
KR102504792B1 (ko) 이차 전지
WO2020067226A1 (ja) ラミネート型二次電池及びその製造方法
KR102654648B1 (ko) 이차전지
US20230253659A1 (en) Secondary battery
US20230238563A1 (en) Cylindrical secondary battery and manufacturing method of secondary battery
JP2019160658A (ja) 電気化学素子
JP2019160659A (ja) 電気化学素子
KR20230163673A (ko) 이차전지
US20240162524A1 (en) Secondary battery
EP4164051A1 (en) Secondary battery
CN220830087U (zh) 电池单元
US20230106265A1 (en) Rechargeable battery
US20230187739A1 (en) Secondary battery
KR20240067469A (ko) 이차전지
US20230178861A1 (en) Secondary battery
US20240195028A1 (en) Secondary battery
KR20230109950A (ko) 이차 전지

Legal Events

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