KR20050036633A - Pouch type lithium secondary battery - Google Patents
Pouch type lithium secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- KR20050036633A KR20050036633A KR1020030072345A KR20030072345A KR20050036633A KR 20050036633 A KR20050036633 A KR 20050036633A KR 1020030072345 A KR1020030072345 A KR 1020030072345A KR 20030072345 A KR20030072345 A KR 20030072345A KR 20050036633 A KR20050036633 A KR 20050036633A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pouch
- metal foil
- lithium secondary
- secondary battery
- type lithium
- Prior art date
Links
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
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- 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
-
- 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
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- 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 of a single cell or a single battery
- H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery 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 of a single cell or a single battery
- H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
- H01M50/117—Inorganic material
- H01M50/119—Metals
-
- 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
-
- 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
Abstract
파우치형 리튬 이차 전지가 개시된다.A pouch-type lithium secondary battery is disclosed.
본 발명은 양극, 세퍼레이터, 음극이 적층되어 형성되는 전극 조립체와, 전극 조립체를 밀봉하는 파우치 및 파우치에 접속되는 보호회로 기판을 구비하여 이루어지는 파우치형 리튬 이차 전지에 있어서, 보호회로 기판에 양극과 전기접속된 핀이 형성되고 보호회로가 파우치에 결합될 때 상기 핀이 파우치막을 뚫으면서 금속 포일과 전기접속됨을 특징으로 한다.The present invention provides a pouch type lithium secondary battery comprising an electrode assembly formed by stacking a positive electrode, a separator, and a negative electrode, a pouch for sealing the electrode assembly, and a protective circuit board connected to the pouch. When the connected pin is formed and the protection circuit is coupled to the pouch, the pin is electrically connected with the metal foil while penetrating the pouch film.
따라서, 별도로 파우치의 음극 탭과 파우치 단부에 드러난 금속 포일 사이의 전압검사나 저항측정 없이 음극 탭과 파우치 금속 포일 사이의 단락을 쉽게 확인할 수 있다. Thus, it is easy to check the short circuit between the negative electrode tab and the pouch metal foil without voltage test or resistance measurement between the negative electrode tab of the pouch and the metal foil exposed at the end of the pouch.
Description
본 발명은 리튬 이온을 이용하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양극과 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체가 파우치(pouch)에 수용되는 형태를 가지는 파우치형 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery using lithium ions, and more particularly, to a pouch-type lithium secondary battery having a form in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator is accommodated in a pouch.
충전과 방전이 가능한 리튬 이차 전지는 리튬의 가벼운 원자 특성으로 인하여 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지 등 이차 전지들과 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 높고, 급속 충전이 가능하기 때문에 이에 대한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.Lithium secondary batteries that can be charged and discharged have higher energy density per unit weight and rapid charging than conventional rechargeable batteries such as lead acid batteries and nickel-cadmium batteries due to the light atomic characteristics of lithium. This is actively going on.
리튬 이차 전지는 리튬과 수분의 반응성 때문에 비수성 전해질을 사용한다. 이때 비수성 전해질은 리튬염을 함유하는 고체 폴리머일 수 있다. 고체 폴리머 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지는 유기 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지와, 유기 전해액을 함유하고 있는 겔(Gel)형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다. Lithium secondary batteries use nonaqueous electrolytes because of their reactivity with lithium. In this case, the non-aqueous electrolyte may be a solid polymer containing a lithium salt. Lithium ion polymer battery using solid polymer electrolyte is divided into fully solid lithium ion polymer battery containing no organic electrolyte and lithium ion polymer battery using gel polymer electrolyte containing organic electrolyte. Can be.
리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 비교할 때 전해액의 누출 문제가 없거나 보다 간이한 형태로 방지될 수 있다. 가령, 리튬 이온 폴리머 전지 제조에서는 금속 포일과 폴리머의 다층막으로 이루어지는 파우치를 금속 캔 대신 사용할 수 있다. In the case of the lithium ion polymer battery, the leakage of the electrolyte solution may be prevented or may be prevented in a simpler form as compared with the lithium ion battery using the liquid electrolyte. For example, in manufacture of a lithium ion polymer battery, a pouch composed of a metal foil and a multilayer film of a polymer can be used instead of a metal can.
다층막 파우치를 사용할 경우에는 금속캔을 사용할 때보다 전지의 무게를 현저히 줄일 수 있다. 파우치의 일 층을 이루는 포일용 금속으로 통상 알루미늄이 이용된다. 파우치 내층을 이루는 폴리머막은 주로 폴리프로필렌 재질로 이루어지며 전해질로부터 금속 포일을 보호함과 아울러, 양극과 음극, 그리고 전극 탭들 사이의 단락(短絡)을 방지하는 역할을 한다. When using a multilayer film pouch, the weight of the battery can be significantly reduced than when using a metal can. Aluminum is usually used as the metal for foils forming one layer of the pouch. The polymer layer of the pouch inner layer is mainly made of polypropylene and serves to protect the metal foil from the electrolyte and to prevent a short circuit between the positive electrode, the negative electrode, and the electrode tabs.
도1은 파우치형 리튬 이차 전지의 일 예에서 파우치가 밀봉되기 전의 상태를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a state before a pouch is sealed in an example of a pouch-type lithium secondary battery.
도1을 참조하여 통상적인 파우치형 리튬 이차전지의 제조과정을 개략 살펴보면, 우선, 직방형 파우치막을 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철하여 파우치의 상부(10), 하부(20)를 이룬다. 하부(20)에는 프레스(press) 가공 등을 통해 홈(21)이 형성된다. 통상의 전극 조립체(30)는 얇은 판형의 양극(31), 세퍼레이터(33), 음극(35)을 적층하고, 와형으로 권취하여 젤리 롤(Jelly Roll) 형태로 형성한다. 젤리 롤을 권취 형성할 때 양극과 음극의 단락을 막기 위해 양극 혹은 음극 쪽에 세퍼레이터가 덧붙여진다. Referring to FIG. 1, a manufacturing process of a conventional pouch-type lithium secondary battery is briefly described. First, the upper portion 10 and the lower portion 20 of the pouch are formed by folding the middle of the pouch-type lithium secondary battery based on the length direction of one side of the rectangular pouch membrane. The lower portion 20 is formed with a groove 21 through a press working or the like. The conventional electrode assembly 30 laminates a thin plate-shaped positive electrode 31, a separator 33, and a negative electrode 35 and is wound in a spiral shape to form a jelly roll. When winding up the jelly roll, a separator is added to the positive or negative side to prevent short circuit between the positive and negative electrodes.
형성된 전극 조립체는 파우치막의 하부 홈(21)에 놓여진다. 하부 홈(21) 주위의 가장자리부(23)와 이에 대응되는 파우치막 상부의 가장자리를 밀착시키고 밀착된 부분을 가열 가압하면 밀봉된 파우치 형태의 베어 셀(bare cell)이 형성된다. The formed electrode assembly is placed in the lower groove 21 of the pouch film. When the edge portion 23 around the lower groove 21 and the edge of the upper portion of the pouch layer are in close contact with each other and the pressure is tightly pressed, a bare cell in the form of a sealed pouch is formed.
한편, 전극 조립체(30)의 양극(31)과 음극(35)에는 외부와 전기적으로 연결을 위한 전극 탭(37,39) 혹은 전극 리드가 형성된다. 이들 전극 탭(37,38)은 젤리 롤이 권취되는 방향과 수직 방향으로 젤리 롤에서 돌출되고, 파우치막의 밀봉된 한 변을 통해 파우치를 통과한다. Meanwhile, electrode tabs 37 and 39 or electrode leads for electrically connecting to the outside are formed on the anode 31 and the cathode 35 of the electrode assembly 30. These electrode tabs 37 and 38 protrude from the jelly roll in a direction perpendicular to the direction in which the jelly roll is wound, and pass through the pouch through a sealed side of the pouch film.
전극 탭들은 대개 알루미늄, 구리 또는 니켈로 형성되며, 큰 전압 강하 없이 전류의 통로가 될 만큼 충분한 두께 및 치수를 가져야 한다. 파우치 밀봉에서 파우치 내면의 폴리머막(11)과 전극 탭(37,38) 사이의 접착을 강화하기 위해 폴리머막 표면에 특정 성분을 함유시키거나, 접착 성분을 가진 별도의 테이프(39)를 전극 탭(37,38)과 파우치막이 겹치는 부분의 전극 탭에 부착시킬 수도 있다. The electrode tabs are usually formed of aluminum, copper or nickel and should have sufficient thickness and dimensions to be a passage of current without a large voltage drop. In the pouch seal, a specific tape is contained on the surface of the polymer film or a separate tape 39 having an adhesive component is used to enhance the adhesion between the polymer film 11 and the electrode tabs 37 and 38 on the inner surface of the pouch. (37,38) and the pouch film may be attached to the electrode tabs where they overlap.
그런데, 전극 탭들의 두께가 커지면 파우치를 밀봉하는 데에 문제를 발생시키기 쉽다. 가령, 가열 봉합 중에 금속 탭이 열을 신속하게 제거하여 봉합 온도의 제어가 어렵게 된다. 또한, 금속으로 형성된 전극 탭은 그것의 두께 때문에 파우치 접착 부위에 불균일한 압력을 초래한다. 이들은 파우치 봉합 신뢰성을 떨어뜨리는 원인이 된다. However, as the thickness of the electrode tabs increases, it is easy to cause a problem in sealing the pouch. For example, metal tabs quickly remove heat during heat sealing, making it difficult to control the sealing temperature. In addition, electrode tabs formed of metal result in non-uniform pressure on the pouch adhesion site because of its thickness. These cause the pouch seal reliability to fall.
결과로서, 파우치의 접착부, 즉, 가장자리 부분이 융착될 때 온도와 압력이 지나치게 높거나, 융착에 많은 시간이 소요되는 등의 이유로 파우치 내면의 폴리머막(11)이 손상되거나 주변으로 밀려서 전극 탭(37,38)과 파우치의 금속 포일(13) 사이의 단락이 발생될 수 있다. As a result, the polymer film 11 on the inner surface of the pouch is damaged or pushed to the periphery due to excessive temperature and pressure when the adhesive portion of the pouch, that is, the edge portion, or the fusion time is required. 37,38 and a short circuit between the metal foil 13 of the pouch may occur.
두 전극 탭(37,38)과 파우치의 금속 포일(13) 사이의 단락이 이루어질 경우 금속 포일(13)을 통해 두 전극 탭들 사이에 방전이 이루어져 과열 및 스웰링이 발생할 가능성이 높고, 불량으로 인한 제품 수율이 저하된다. When a short circuit occurs between the two electrode tabs 37 and 38 and the metal foil 13 of the pouch, a discharge occurs between the two electrode tabs through the metal foil 13, which is likely to cause overheating and swelling. Product yield is lowered.
또한, 음극 탭이나 음극 집전체를 이루는 구리와 파우치의 금속 포일을 이루는 알미늄 사이에 단락이 발생할 경우, 특히 전해질이 있는 환경에서, 베리어(barrier)로 작용하는 알미늄 포일이 계속 부식되어 제거된다. 금속을 통한 물분자 및 산소 분자의 확산은 극히 낮지만, 폴리머막을 통한 물분자 및 산소 분자의 확산은 전지의 기능에 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 파우치의 차단 능력이 떨어지면서 세퍼레이터의 유기 전해액이 증발되거나 외부 수분이나 산소가 유입되어 반응함으로써 파우치에 가스 발생으로 인한 압력이 증가하는 스웰링(swelling) 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 전지의 성능 열화와 수명 단축이 초래된다. In addition, when a short circuit occurs between the copper forming the negative electrode tab or the negative electrode current collector and the aluminum forming the metal foil of the pouch, the aluminum foil serving as a barrier is continuously corroded and removed, particularly in an environment in which an electrolyte is present. The diffusion of water and oxygen molecules through the metal is extremely low, but the diffusion of water and oxygen molecules through the polymer membrane can affect the function of the cell. Therefore, a swelling phenomenon may occur in which the pressure due to gas generation increases due to evaporation of the separator or the reaction of the organic electrolyte of the separator by the inflow of external moisture or oxygen while the pouch is blocked. As a result, battery performance deterioration and lifespan reduction are caused.
전극 조립체의 음극 탭을 형성하는 구리와 파우치의 알미늄 포일 사이에 단락이 발생하는 경우, 베어 셀(bare cell) 상태에서 파우치의 절단면을 통해 드러나는 알미늄 포일과 음극 사이의 전위(OCV)나 내부 저항(IR:inner resistance)을 측정하는 방법으로 단락을 검출하고 불량품을 배재할 수 있다. If a short circuit occurs between the copper foil forming the negative electrode tab of the electrode assembly and the aluminum foil of the pouch, the potential (OCV) or internal resistance between the aluminum foil and the negative electrode exposed through the cut surface of the pouch in the bare cell state ( By measuring the IR (inner resistance), short circuits can be detected and defective products can be excluded.
그러나, 파우치 단부에 드러난 금속 포일은 매우 작은 부분이라 이 부분과 음극 사이의 전압을 측정하거나 내부 저항을 측정하는 것은 수고스럽고 정확성이 떨어지는 작업이 되기 쉽다. However, the metal foil exposed at the end of the pouch is a very small part, so measuring the voltage between the part and the cathode or measuring the internal resistance can be cumbersome and inaccurate.
또한, 음극 탭과 파우치의 금속 포일 사이의 단락은 파우치를 일단 형성한 베어 셀(bare cell) 상태에서 보호회로 기판(PCM:protective circuit moudule)이나 PTC(positive temperature coefficient)같은 부속품 혹은 안전장치 구조체를 부착하여 코어 팩(core pack)을 형성할 때에도 발생할 수 있다. 혹은, 코어 팩을 하드 케이스에 결합시킬 때 하드 케이스 내부의 도선이나 부속회로 부분에 의해 비로소 음극 탭과 파우치의 금속 포일 사이의 단락이 발생하는 경우도 있다. In addition, a short circuit between the negative electrode tab and the metal foil of the pouch may cause a component or safety device structure, such as a protective circuit substrate (PCM) or positive temperature coefficient (PTC), to form a bare cell once the pouch is formed. It can also occur when attached to form a core pack. Alternatively, when the core pack is coupled to the hard case, a short circuit may occur between the negative electrode tab and the metal foil of the pouch due to the conducting wire or the accessory circuit portion inside the hard case.
이들 경우에서, 파우치의 절단면은 모두 외부에서 볼 때 하드 케이스 등의 구조체에 의해 커버된 상태이다. 따라서, 하드 케이스를 형성한 완성품 전지에서는 양극 단자와 음극 단자만 노출되므로 음극 탭과 파우치 알미늄 포일 사이의 단락을 전위나 내부 저항을 측정하는 방법으로 검출할 적절한 방법이 없어 문제가 된다. In these cases, the cut surfaces of the pouches are all covered by a structure such as a hard case when viewed from the outside. Therefore, in the finished battery having a hard case, since only the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are exposed, there is no suitable method for detecting a short circuit between the negative electrode tab and the pouch aluminum foil by a method of measuring potential or internal resistance.
결국, 하드 케이스 형태의 전지 제품 내부에서 알미늄 부식이 진행되어 기능이상이 된 뒤 고객의 사용 단계에서 음극 탭과 알미늄 포일 사이의 단락 문제가 표면화되어 불측의 손실이 가중될 수 있고, 제품 신뢰성을 현저히 손상시키는 문제가 발생할 수 있다. As a result, the aluminum corrosion progresses inside the battery case in the hard case form and malfunctions, and the short-circuit problem between the negative electrode tab and the aluminum foil is surfaced at the customer's use stage, resulting in an increase in unforeseen loss and significantly improving product reliability. Damage problems can occur.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 제거하기 위한 것으로, 코아 팩 상태에서 측정이 불편하고 부정확하기 쉬운 파우치 금속 포일과 음극 사이의 전압 측정이나 내부 저항 측정 대신 양극과 음극 사이의 전압 측정을 통해 음극과 파우치 금속 포일 사이의 단락을 판정할 수 있는 파우치형 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to eliminate the above-described conventional problems, and the negative electrode through the voltage measurement between the positive electrode and the negative electrode instead of the voltage measurement or internal resistance measurement between the pouch metal foil and the negative electrode, which is inconvenient and inaccurate in the core pack state. An object of the present invention is to provide a pouch type lithium secondary battery capable of determining a short circuit between pouch metal foils.
본 발명은 또한, 코아 팩에 하드 케이스가 결합된 하드 팩 전지에서도 파우치 금속 포일과 음극 사이의 단락을 전극 사이의 전압 측정만으로 판정할 수 있는 파우치형 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a pouch-type lithium secondary battery that can determine a short circuit between the pouch metal foil and the negative electrode only by voltage measurement between electrodes, even in a hard pack battery in which a hard case is coupled to a core pack.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
양극, 세퍼레이터, 음극이 적층되어 형성되는 전극 조립체, 전극 조립체를 밀봉하는 파우치를 구비하여 이루어지는 파우치형 리튬 이차 전지에 있어서, 상기 양극과 상기 파우치의 막을 이루는 금속 포일이 전기적으로 접속된 상태인 것을 특징으로 한다. A pouch type lithium secondary battery comprising an electrode assembly formed by stacking a positive electrode, a separator, and a negative electrode, and a pouch for sealing the electrode assembly, wherein the metal foil forming the film of the positive electrode and the pouch is in an electrically connected state. It is done.
본 발명에서 양극과 금속 포일 사이의 전기적 접속은 밀봉된 파우치에 결합되는 보호회로 기판 등의 전지 안전장치를 통해 이루어질 수 있다. 가령, 안전장치는 전지의 양극과 접속되는 양극 전기 단자를 가질 수 있고, 이 양극 전기 단자에 직접 혹은 간접으로 전기 접속된 구조체가 다시 파우치의 금속 포일과 전기 접속되는 형태를 가질 수 있다. In the present invention, the electrical connection between the anode and the metal foil can be made through a battery safety device such as a protective circuit board coupled to the sealed pouch. For example, the safety device may have a positive electrical terminal that is connected to the positive electrode of the cell, and may have a form in which the structure directly or indirectly connected to the positive electrical terminal is in electrical connection with the metal foil of the pouch.
이때, 양극 전기 단자에 접속된 구조체는 단부가 뾰족한 핀 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 안전장치가 파우치 형태의 베어 셀 전지의 음극 및 양극 탭과 접속되고 결합되는 과정에서 구조체는 파우치를 관통하게 되고, 관통된 부분에서 구조체와 파우치의 금속 포일 사이의 전기 접속이 이루어질 수 있다. In this case, the structure connected to the anode electrical terminal may be formed in the shape of a pin with a pointed end. In this case, while the safety device is connected to and coupled with the negative electrode and the positive electrode tab of the pouch-type bare cell battery, the structure penetrates the pouch, and electrical connection between the structure and the metal foil of the pouch may be made in the penetrated portion. .
한편, 양극 전기 단자에 접속된 구조체는 핀 형태를 이루되 안전장치가 파우치와 결합된 상태에서 파우치의 금속 포일이 드러난 단부에 단순히 접촉하는 것일 수 있다. On the other hand, the structure connected to the anode electrical terminal may be in the form of a pin, but simply contact the end portion of the pouch metal foil exposed in the state that the safety device is coupled to the pouch.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명과 그 형성 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention and its formation process will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2 및 도3은 본 발명의 일 실시예에 따라 베어 셀 상태의 전지에 보호회로 기판이 결합된 상태를 나타내는 개략적 사시도로 전극 탭이 펴진 상태와 구부러져 보호회로 기판이 180도 회전된 상태를 각각 나타낸다.2 and 3 are schematic perspective views showing a state in which a protection circuit board is coupled to a battery in a bare cell state according to an embodiment of the present invention, wherein the electrode tab is extended and bent to rotate the protection circuit board 180 degrees, respectively. Indicates.
도4는 도3의 상태에서 AA 방향으로 절단하여 본 부분 단면도이며, 도5는 도3의 상태에서 B 화살표 방향으로 본 측면도이다. FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along the AA direction in the state of FIG. 3, and FIG. 5 is a side view seen in the direction of the arrow B in the state of FIG.
도2를 참조하면, 먼저 도시된 바와 같이 파우치(100) 밀봉이 이루어진 베어 셀 상태의 전지를 홈 부분이 위로 향하도록 놓고, 전극 탭(137,138) 위에 보호회로 기판(150)을 위치시킨다. 전극 탭(137,138)과 보호회로 기판(150)의 전기 단자가 각각 극성에 맞게 접속되도록 용접을 실시한다. 이로써 베어 셀을 이루는 파우치(100)와 보호회로 기판(150)은 전기적, 기계적으로 결합된다. Referring to FIG. 2, as shown in FIG. 2, the bare cell state in which the pouch 100 is sealed is placed with the groove portion facing upward, and the protective circuit board 150 is positioned on the electrode tabs 137 and 138. Welding is performed such that the electrode tabs 137 and 138 and the electrical terminals of the protective circuit board 150 are connected with polarity, respectively. As a result, the pouch 100 forming the bare cell and the protection circuit board 150 are electrically and mechanically coupled.
이때, 전기회로 기판(150)의 상면에는 핀형 구조체(151)가 구비된다. 핀형 구조체(151)는 보호회로 기판(150)의 양극 전기 단자와 전기적으로 연결되며, 핀형 구조체(151)의 단부는 위쪽을 향하고 있다. In this case, the fin structure 151 is provided on the upper surface of the electric circuit board 150. The fin structure 151 is electrically connected to the anode electrical terminal of the protection circuit board 150, and the end portion of the fin structure 151 faces upward.
도3을 참조하면, 도2의 상태에서 전극 탭(137,138)을 구부려 보호회로 기판(150)을 180도 회전시킨다. 따라서, 보호회로 기판(150)은 파우치(100)의 홈쪽으로 접근하게 되며 핀형 구조체(151)가 설치된 보호회로 기판(150) 상면과 핀형 구조체(151) 단부가 아래를 향하게 된다. 이 과정에서 보호회로 기판(150) 상면은 파우치(100)의 융착된 가장자리부(123)에 접근하며, 돌출된 핀형 구조체(151)가 자연스럽게 파우치 가장자리부(123)의 원으로 표시된 접속부(125)를 관통하게 된다. Referring to FIG. 3, the electrode tabs 137 and 138 are bent in the state of FIG. 2 to rotate the protection circuit board 150 by 180 degrees. Accordingly, the protective circuit board 150 approaches the groove of the pouch 100, and the upper surface of the protective circuit board 150 on which the fin structure 151 is installed and the end of the fin structure 151 face downward. In this process, the upper surface of the protective circuit board 150 approaches the fused edge portion 123 of the pouch 100, and the protruding pin-like structure 151 naturally shows the connection portion 125 indicated by the circle of the pouch edge portion 123. Penetrates.
핀형 구조체(151)는 파우치(100)를 접속부(125)에서 관통하면서 파우치막을 이루는 통상 알미늄으로 형성되는 금속 포일층과 접촉하게 된다. 따라서, 파우치(100)의 금속 포일은 보호회로 기판(150)의 핀형 구조체를 통해 전지의 양극과 단락된 상태를 이룬다. 즉, 파우치(100)의 금속 포일은 다른 문제가 없는 한 전지의 양극과 같은 전위에 놓인다.The fin structure 151 is in contact with the metal foil layer formed of normal aluminum forming the pouch film while penetrating the pouch 100 through the connection portion 125. Therefore, the metal foil of the pouch 100 forms a short circuit with the positive electrode of the battery through the fin structure of the protective circuit board 150. That is, the metal foil of the pouch 100 is placed at the same potential as the positive electrode of the cell unless there is another problem.
도4 및 도5를 참조하면, 파우치(100)의 가장자리부에서 파우치막이 보호회로 기판(150)의 핀형 구조체(151)에 의해 관통되면서 파우치의 금속 포일층이 핀형 구조체(151)와 접하게 됨을 보다 명확히 알 수 있다. 4 and 5, the pouch film is penetrated by the fin structure 151 of the protection circuit board 150 at the edge portion of the pouch 100 so that the metal foil layer of the pouch comes into contact with the fin structure 151. I can see clearly.
도2에 도시되듯이 핀형 구조체(151)가 관통하는 접속부(125)는 파우치(100) 상하부의 파우치막이 서로 융착되어 겹쳐진 가장자리부(123)에 위치해야 한다. 이 경우, 파우치막 자체는 관통되면서 손상되지만 전극 조립체 및 전해질이 수용되는 홈이 형성된 공간과 접속부(125) 사이에는 파우치막이 융착된 부분이 일정 길이(도5의 'L') 만큼 존재하게 된다. 따라서, 접속부(125)에서 파우치막의 손상에도 불구하고 수분이나 산소가 파우치(100)의 수용 공간 내로 유입되는 것을 대부분 차단할 수 있다. As illustrated in FIG. 2, the connecting portion 125 through which the fin-shaped structure 151 penetrates should be positioned at the edge portion 123 where the pouch layers of the upper and lower portions of the pouch 100 are fused and overlapped with each other. In this case, the pouch membrane itself is penetrated and damaged, but a portion in which the pouch membrane is fused is spaced by a predetermined length ('L' in FIG. 5) between the space in which the electrode assembly and the groove in which the electrolyte is accommodated is formed and the connecting portion 125. Therefore, in spite of the damage of the pouch film at the connection portion 125, it is possible to block most of the moisture or oxygen from flowing into the accommodating space of the pouch 100.
한편, 접속부(125)가 가장자리부(123)에 위치하지 않는 경우, 파우치막이 손상되어 파우치(100)의 밀봉이 깨어지고, 파우치막을 통한 수분이나 산소 유입, 전해액 발산 등의 부작용이 생길 수 있다. On the other hand, when the connection portion 125 is not located at the edge portion 123, the pouch membrane may be damaged and the sealing of the pouch 100 may be broken, and side effects such as inflow of moisture or oxygen through the pouch membrane, and electrolyte diffusion may occur.
도5에서 원형의 확대부는 핀형 구조체(151)가 파우치(100)의 가장자리부에서 파우치막을 관통하는 단면을 나타내는 것이다. 가장자리부에서의 파우치막은 상하부 파우치막의 내층 폴리머막(111)이 서로 융접된 상태이고, 상하 파우치막의 금속 포일층(113), 외층 폴리머막(115)이 융접된 내층 폴리머막을 중심으로 상하 대칭을 이루고 있다. 이들 층은 핀형 구조체(151)에 의해 관통되면서 각 금속 포일층(113)이 핀형 구조체(151)와 닿아 전기 접속을 이루고 있다.In FIG. 5, the circular enlarged portion shows a cross section through which the fin-shaped structure 151 penetrates the pouch film at the edge portion of the pouch 100. The pouch film at the edge portion is in a state in which the inner polymer film 111 of the upper and lower pouch films is fused with each other, and the upper and lower pouch films are symmetrical with respect to the inner polymer film in which the metal foil layer 113 and the outer polymer film 115 are fused. have. These layers are penetrated by the fin-like structure 151, and each metal foil layer 113 contacts the fin-like structure 151 to make electrical connections.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따라 핀형 구조체가 마감된 상태를 나타내는 단면도이다. Figure 6 is a cross-sectional view showing a state in which the fin-shaped structure is finished in accordance with an embodiment of the present invention.
보호회로 기판(150)에 형성되어 파우치막을 관통한 핀형 구조체(151)의 단부는 끝이 구부러진 상태로 파우치의 가장자리부(123)에서 파우치막에 닿아 있고, 그 위에는 핀형 구조체(151)의 뾰족한 단부가 다른 부분에 닿아 파우치나 기타 전지 부속을 손상시키지 않도록 보호 테이프(160)가 덮여 있다. 이때, 보호 테이프(160)는 구부려진 핀형 구조체(151)의 단부를 보호하기 위해 별도로 구비 될 수도 있으나, 베어 셀에 보호회로 기판(150) 등을 결합시킨 뒤 코아 팩을 마무리하는 과정에서 통상적으로 부착되는 것일 수 있다.An end portion of the fin-shaped structure 151 formed on the protective circuit board 150 and penetrating the pouch film is in contact with the pouch film at the edge portion 123 of the pouch with the end bent, and the pointed end of the fin-shaped structure 151 thereon. The protective tape 160 is covered so that the light does not touch other parts and damage the pouch or other battery parts. At this time, the protective tape 160 may be provided separately to protect the ends of the bent pin-shaped structure 151, but in the process of finishing the core pack after bonding the protective circuit board 150, etc. to the bare cell. It may be to be attached.
이후 코아 팩은 통상 폴리프로필렌 등의 고분자 수지 재질의 하드 케이스에 내장되어 하드 팩 전지가 완성된다. 이때, 코아 팩의 전극 단자의 인출선이 하드 팩 전지의 전극 단자에 극성에 따라 연결된다. 따라서, 본 발명에서는 하드 팩 상태에서도 전지의 음극과 양극 사이의 전압을 측정하여 음극과 파우치 금속 포일 사이의 단락을 판단할 수 있다. Since the core pack is usually embedded in a hard case made of a polymer resin such as polypropylene to complete a hard pack battery. At this time, the lead line of the electrode terminal of the core pack is connected to the electrode terminal of the hard pack battery according to the polarity. Therefore, in the present invention, a short circuit between the negative electrode and the pouch metal foil may be determined by measuring the voltage between the negative electrode and the positive electrode of the battery even in a hard pack state.
즉, 본 발명에서는 전지의 양극과 파우치 금속 포일이 전기적으로 접속되어 파우치 금속 포일이 양극의 일부를 구성하며, 파우치 금속 포일에는 양극 전위가 인가 된다. 따라서, 파우치 밀봉 단계에서, 파우치 상태의 베어 셀에 보호호로 기판 등을 접속시킬 때, 혹은, 코어 팩을 하드 케이스에 장착할 때 등 전지 완성 과정 중 언제라도 음극 탭과 파우치 금속 포일 사이에 단락이 발생하면 결과적으로 전지 양극과 전지 음극 사이의 단락이 이루어진다. That is, in the present invention, the positive electrode of the battery and the pouch metal foil are electrically connected so that the pouch metal foil constitutes a part of the positive electrode, and the positive electrode potential is applied to the pouch metal foil. Therefore, in the pouch sealing step, a short circuit occurs between the negative electrode tab and the pouch metal foil at any time during battery completion, such as when a substrate or the like is connected to a bare cell in a pouch state with a protective arc or when a core pack is mounted in a hard case. As a result, a short circuit occurs between the battery positive electrode and the battery negative electrode.
결국, 코아 팩 상태나 하드 팩 상태의 전지의 음극 단자와 양극 단자 사이의 전압을 측정하면 파우치 금속 포일과 음극 사이의 단락이 없는 정상적인 전지에서는 기준 전압이 검출되나, 단락이 있는 전지에서는 상당한 전압 강하를 검출할 수 있다. 코어 팩 상태와 하드 팩 상태의 전지에서 파우치 금속 포일과 음극 사이의 단락으로 인한 파우치 금속 포일 부식과 그로 인한 전지 불량을 및 전지 사용기기의 손상을 사전에 방지할 수 있다.As a result, when the voltage between the negative and positive terminals of a core-packed or hard-packed cell is measured, a reference voltage is detected in a normal cell without a short circuit between the pouch metal foil and the negative electrode, but a significant voltage drop in a shorted cell. Can be detected. In the battery of the core pack state and the hard pack state, corrosion of the pouch metal foil due to a short circuit between the pouch metal foil and the negative electrode and the resulting battery failure and damage to the battery using device can be prevented in advance.
본 발명에 따르면, 파우치 단부가 드러나지 않도록 테이핑된 코아 팩 전지나 하드 팩 전지에서도 음극 단자와 양극 단자 사이의 전압을 혹은 전압 강하를 측정하는 것 만으로 전지 음극과 파우치 금속 포일 사이의 단락을 쉽게 즉시로 검출할 수 있다. According to the present invention, a short circuit between the battery negative electrode and the pouch metal foil can be easily and immediately detected by measuring the voltage or the voltage drop between the negative electrode terminal and the positive electrode terminal even in a core pack battery or a hard pack battery taped so that the pouch end is not exposed. can do.
따라서, 하드 팩 상태 이후 전지의 사용 단계에서 파우치 금속 포일이 부식되고, 전지의 이상이 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있으며, 전지가 사용되는 기기의 사용자에게 손해가 확대되는 것을 방지할 수 있다. Therefore, the pouch metal foil is corroded at the use stage of the battery after the hard pack state, and the abnormality of the battery can be prevented in advance, and the damage to the user of the apparatus in which the battery is used can be prevented from expanding.
도1은 파우치형 리튬 이차 전지의 일 예에서 파우치가 밀봉되기 전의 상태를 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing a state before a pouch is sealed in an example of a pouch-type lithium secondary battery;
도2는 본 발명의 일 실시예에 따라 베어 셀 상태의 전지에 보호회로 기판이 결합된 상태로 전극 탭이 펴진 상태를를 나타내는 개략적 사시도,2 is a schematic perspective view illustrating an electrode tab unfolded in a state in which a protection circuit board is coupled to a battery in a bare cell state according to an embodiment of the present invention;
도3은 도2의 실시예에서 전극 탭을 구부려 보호회로 기판이 180도 회전된 상태를 나타내는 개략적 사시도,3 is a schematic perspective view illustrating a state in which a protection circuit board is rotated 180 degrees by bending an electrode tab in the embodiment of FIG. 2;
도4는 도3의 상태에서 AA 방향으로 절단하여 본 부분 단면도, Figure 4 is a partial cross-sectional view cut in the AA direction in the state of Figure 3,
도5는 도3의 상태에서 B 화살표 방향으로 본 측면도이며,5 is a side view seen in the direction of the arrow B in the state of FIG.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따라 핀형 구조체가 마감된 상태를 나타내는 단면도이다. Figure 6 is a cross-sectional view showing a state in which the fin-shaped structure is finished in accordance with an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10: 파우치 상부 11: 내측 폴리머막10: upper pouch 11: inner polymer film
12: 금속 포일 20: 파우치 하부12: metal foil 20: lower pouch
21: 홈 23: 가장자리부21: groove 23: edge portion
30: 전극 조립체 30: electrode assembly
31: 양극 33: 세퍼레이터31: anode 33: separator
35: 음극 37,137: 양극 탭35: negative electrode 37,137: positive electrode tab
38,138: 음극 탭 39: 테이프38,138 negative electrode tab 39: tape
100: 파우치 111: 내층 폴리머막100: pouch 111: inner polymer film
113: 금속 포일층 115: 외층 폴리머막113: metal foil layer 115: outer polymer film
123: 가장자리부 125: 접속부 123: edge portion 125: connection portion
150: 보호회로 기판 151: 핀형 구조체 150: protective circuit board 151: fin structure
153: 용접부 160: 보호 테이프153: welded portion 160: protective tape
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0072345A KR100516774B1 (en) | 2003-10-16 | 2003-10-16 | Pouch type Lithium secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0072345A KR100516774B1 (en) | 2003-10-16 | 2003-10-16 | Pouch type Lithium secondary battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050036633A true KR20050036633A (en) | 2005-04-20 |
| KR100516774B1 KR100516774B1 (en) | 2005-09-22 |
Family
ID=37239815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0072345A KR100516774B1 (en) | 2003-10-16 | 2003-10-16 | Pouch type Lithium secondary battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100516774B1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100846074B1 (en) * | 2005-05-09 | 2008-07-14 | 주식회사 엘지화학 | Three-Dimensional Electrode Terminal For Pouch-Typed Battery |
| WO2012166310A1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | Apple Inc. | Battery cell with an integrated pouch metal foil terminal |
| EP2685541A1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-01-15 | Covidien LP | Devices, systems, and methods for battery cell fault detection |
| US9088034B2 (en) * | 2009-11-26 | 2015-07-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery and battery pack using the same |
| CN109216815A (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 北京小米移动软件有限公司 | Battery, electronic equipment, corrosion method for early warning and device, readable storage medium storing program for executing |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100601549B1 (en) * | 2004-06-28 | 2006-07-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | Pouch type lithium secondary battery |
| KR100891383B1 (en) | 2007-05-21 | 2009-04-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Pouch type secondary battery |
| KR102288121B1 (en) * | 2017-09-07 | 2021-08-11 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | The Pouch Type Secondary Battery |
| DE102022106690A1 (en) | 2022-03-22 | 2023-09-28 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Battery and battery stack with potential equalization to the enclosure |
-
2003
- 2003-10-16 KR KR10-2003-0072345A patent/KR100516774B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100846074B1 (en) * | 2005-05-09 | 2008-07-14 | 주식회사 엘지화학 | Three-Dimensional Electrode Terminal For Pouch-Typed Battery |
| US9088034B2 (en) * | 2009-11-26 | 2015-07-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery and battery pack using the same |
| WO2012166310A1 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | Apple Inc. | Battery cell with an integrated pouch metal foil terminal |
| US9136509B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-09-15 | Apple Inc. | Battery cell with an integrated pouch metal foil terminal |
| EP2685541A1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-01-15 | Covidien LP | Devices, systems, and methods for battery cell fault detection |
| CN109216815A (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 北京小米移动软件有限公司 | Battery, electronic equipment, corrosion method for early warning and device, readable storage medium storing program for executing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100516774B1 (en) | 2005-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5061698B2 (en) | Power storage device | |
| JP4121481B2 (en) | Pouch-type lithium secondary battery | |
| KR100561284B1 (en) | Pouch type lithium secondary battery | |
| KR100496305B1 (en) | Pouched-type lithium secondary battery and the fabrication method thereof | |
| JP4990757B2 (en) | Batteries with safety elements | |
| KR100839785B1 (en) | Rechargeable battery and Method of making the same | |
| KR101146465B1 (en) | Pouch type secondary battery and the fabrication method thereof | |
| KR100884474B1 (en) | Pouch type rechargeable battery and method of manufacturing the same | |
| KR100938896B1 (en) | Battery pack | |
| WO1997040539A1 (en) | Non-aqueous electrolyte cell | |
| KR20180079924A (en) | Battery Cell Capable of Measuring Inner Temperature thereof | |
| KR100516774B1 (en) | Pouch type Lithium secondary battery | |
| KR20140094205A (en) | Rechargeable battery | |
| KR100865399B1 (en) | Secondary battery | |
| US8039144B2 (en) | Electrochemical cell with singular coupling and method for making same | |
| KR100601549B1 (en) | Pouch type lithium secondary battery | |
| CN214254673U (en) | Battery module capable of preventing electrochemical corrosion | |
| KR100551886B1 (en) | Pouch type Lithium secondary battery | |
| KR100551395B1 (en) | Method of fabricating pouch type lithium secondary battery | |
| KR100530156B1 (en) | Pouch type lithium secondary battery | |
| KR100516773B1 (en) | Pouch type Lithium secondary battery | |
| KR100551397B1 (en) | Pouch type lithium secondary battery | |
| KR20160041255A (en) | Secondary Battery for Preventing Overcharge | |
| JP4224671B2 (en) | Power storage device and lead unit used therefor | |
| KR100624909B1 (en) | Can type rechargeable battery |
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 | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120823 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130827 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140822 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150820 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |