KR20060085874A - Molding-typed ptc device and secondary battery having the same - Google Patents

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KR20060085874A
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Abstract

본 발명은 양극, 음극, 분리막 및 전해질로 구성된 발전요소와의 전기적 연결을 위한 제 1 금속 탭과 전극 단자의 전기적 연결을 위한 제 2 금속 탭이 상호 이격된 상태에서 PTC 특성을 나타내는 고분자 복합체에 의해 일체로 성형되어 있는 PTC 소자, 및 그것을 내장하고 있는 이차전지를 제공한다. The present invention provides a polymer composite exhibiting PTC characteristics in a state in which a first metal tab for electrical connection with a power generation element consisting of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte and a second metal tab for electrical connection of an electrode terminal are spaced apart from each other. Provided are a PTC element that is integrally molded, and a secondary battery having the same.

상기 PTC 소자는 PTC 고분자 복합체가 제 1 금속 탭과 제 2 금속 탭의 대면부를 감싸면서 그 사이와 외면에 일체로서 성형되어 있는 구조로 되어 있으므로, 높은 결합력과 함께 우수한 치수 정밀도를 나타내며, 전지의 조립 과정에서 외부의 물리적 힘에 대해 안정하고, PTC 결합부위가 고분자 복합체에 의해 감싸여 있으므로 화학적인 환경에 노출되더라도 안정하다는 장점을 가진다.
Since the PTC device has a structure in which the PTC polymer composite is formed integrally between the outer surface of the first metal tab and the second metal tab while being integrally formed therebetween, the PTC polymer composite exhibits high dimensional accuracy and excellent dimensional accuracy. It is stable against external physical forces in the process, and it is stable even when exposed to a chemical environment because the PTC binding site is surrounded by the polymer composite.

Description

몰딩형 PTC 소자 및 그것을 내장하고 있는 이차전지 {Molding-typed PTC Device And Secondary Battery Having The Same} Molded-type PTC Device and Secondary Battery Embedding It {Molding-typed PTC Device And Secondary Battery Having The Same}             

도 1은 하나의 종래기술에 따른 PTC 소자의 모식도이다;1 is a schematic diagram of a PTC device according to one prior art;

도 2는 또다른 종래기술에 따른 PTC 소자의 모식도이다;2 is a schematic diagram of another PTC device according to the prior art;

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PTC 소자의 모식도이다;3 is a schematic diagram of a PTC device according to one embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 PTC 소자를 적용한 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지의 분해 사시도이다;4 is an exploded perspective view of a pouch-type battery according to an embodiment to which the PTC device according to the present invention is applied;

도 5는 본 발명에 따른 PTC 소자를 적용한 하나의 실시예에 따른 각형 전지의 부분 조립 사시도이다.
5 is a partially assembled perspective view of a rectangular battery according to an embodiment to which a PTC device according to the present invention is applied.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100, 200, 300: PTC 소자100, 200, 300: PTC device

110, 210, 310: PTC 고분자 복합체110, 210, 310: PTC polymer composite

120, 220, 320: 제 1 금속 탭120, 220, 320: first metal tab

130, 230, 330: 제 2 금속 탭130, 230, 330: second metal tab

400: 파우치형 전지 400: pouch type battery                 

500: 각형 전지
500: square battery

본 발명은 몰딩형 PTC 소자와 그것이 내장되어 있는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극, 음극, 분리막 및 전해질로 구성된 발전요소와의 전기적 연결을 위한 제 1 금속 탭과 전극 단자의 전기적 연결을 위한 제 2 금속 탭이 상호 이격된 상태에서 PTC 특성을 나타내는 고분자 복합체에 의해 일체로 성형되어 있는 PTC 소자, 및 그것을 내장하고 있는 이차전지를 제공한다. The present invention relates to a molded PTC device and a secondary battery in which it is embedded. More particularly, the present invention provides an electrical connection between a first metal tab and an electrode terminal for electrical connection with a power generation element consisting of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte. Provided are a PTC device integrally molded by a polymer composite exhibiting PTC characteristics in a state in which second metal tabs are spaced apart from each other, and a secondary battery including the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되는데, 과전류 상태, 고온 상태 등의 비정상적인 작동 상태에 놓였을 때 이를 효과적으로 제어할 수 있는 다양한 안전소자들을 내장하고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Secondary batteries are classified into cylindrical batteries, square batteries, and pouch-type batteries according to their appearance, and have a variety of safety devices that can be effectively controlled when placed in abnormal operating conditions such as overcurrent and high temperature. .

그 중, PTC (positive temperature coefficient) 소자는, 발전요소와 전극 단자의 사이에서 전기적으로 연결되어 있으면서, 정상적인 작동 상태의 온도에서는 낮은 저항을 유지하여 전류를 흘러 보내고 과전류 또는 고온 등의 비정상적인 상태에서는 온도 상승에 따라 저항이 급격히 높아져 단전 또는 미량의 전류만을 흘러 보냄으로써 과열 발생으로 인한 전지 내압의 상승을 억제하는 역할을 한다. Among them, a PTC (positive temperature coefficient) element is electrically connected between a power generating element and an electrode terminal, and maintains a low resistance at a temperature in a normal operating state, and flows a current, and a temperature in an abnormal state such as overcurrent or high temperature. As the resistance increases rapidly, only a small current or a small amount of current flows, thereby suppressing an increase in the battery internal pressure due to overheating.                         

일반적으로 PTC 소자는 폴리올레핀계의 결정성 고분자 기재에 카본블랙, 금속 미립자 등이 분산되어 있는 PTC 특성을 나타내는 복합체에 전기적 연결을 위한 두 개의 금속 탭이 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다.In general, a PTC device has a structure in which two metal tabs for electrical connection are coupled to a composite having a PTC characteristic in which carbon black, metal fine particles and the like are dispersed in a polyolefin-based crystalline polymer substrate.

이러한 PTC 소자의 대표적인 구조가 한국 특허출원공개 제2004-16677호와 제2004-17095호에 개시되어 있다. 참고로, 도 1과 도 2에는 종래기술에 따른 PTC 소자들의 모식적 구조가 도시되어 있다.Representative structures of such PTC devices are disclosed in Korean Patent Application Publication Nos. 2004-16677 and 2004-17095. For reference, FIGS. 1 and 2 show typical structures of PTC devices according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 PTC 소자(100)는 PTC 특성을 나타내는 장방형의 고분자 복합체(이하에서는, 때때로 "PTC 고분자 복합체"로 약칭하기도 함)(110)의 상단과 하단에 각각 금속 탭들(120, 130)이 부착되어 있는 구조로 이루어져 있다. 또 다른 예로서, 도 2의 PTC 소자(200)는 PTC 고분자 복합체(210)와 금속 탭들(220, 230)의 결합 부위에 튜브(240)가 씌워져 있는 구조로 이루어져 있다. Referring to FIG. 1, the conventional PTC device 100 includes metal tabs 120 at the top and bottom of the rectangular polymer composite (hereinafter sometimes abbreviated as "PTC polymer composite") 110 exhibiting PTC characteristics. , 130) is attached. As another example, the PTC device 200 of FIG. 2 has a structure in which a tube 240 is covered at a bonding portion of the PTC polymer composite 210 and the metal tabs 220 and 230.

PTC 소자는 전지의 대용량화 및 소형화로 인해 더욱 작아지고 있으며, 전지의 조립 과정에서 그것의 금속 탭들을 전지의 해당 구성요소들에 용접하여 전지 내에 설치하게 되는데, 도 1 및 2의 PTC 소자들(100, 200)은 그러한 조립과정에서 무리한 힘을 받아 형태 변형에 의한 손상을 받기 쉽고 화학적 환경에 노출되었을 때 직접적인 영향을 받기 쉬운 구조로 되어 있다. 즉, PTC 고분자 복합체(110, 210)와 금속 탭들(120, 130, 220, 230)의 결합 부위가 각각 한쪽 면으로 한정되어 있고, 더욱이 결합 부위가 외부로 노출되어 있다. 도 2의 PTC 소자(200)는 도 1의 PTC 소자(100)와 비교하여 상대적으로 상기와 같은 문제점은 적지만 튜브(240)의 장착 과정에서 소자의 정밀도 내지 치수 안정성이 손상될 수 있으며, 제조공정이 추가되는 문제점을 가지고 있다. 또한, 도 1 및 도 2의 PTC 소자(100, 200)는 전지의 조립 과정에서, 예를 들어, 금속 탭들(120, 130, 220, 230)을 절곡하거나 기타 소자에 결합시키는 과정에서, PTC 고분자 복합체(110, 210)에 물리적 힘이 가해져 내부에 크랙이 발생하는 경우가 많은데, 이러한 크랙은 저항의 변화를 유발하여 PTC 소자 본래의 기능을 저해하는 요소로 작용하는 문제점도 가지고 있다.The PTC device is getting smaller due to the large capacity and miniaturization of the battery, and the metal tabs are welded to the corresponding components of the battery and installed in the battery during assembly of the battery. The PTC devices 100 of FIGS. , 200) is susceptible to damage caused by deformation due to excessive force in the assembly process, and is susceptible to direct effects when exposed to the chemical environment. That is, the bonding sites of the PTC polymer composites 110 and 210 and the metal tabs 120, 130, 220, and 230 are limited to one side, respectively, and the bonding sites are exposed to the outside. Compared to the PTC device 100 of FIG. 1, the PTC device 200 of FIG. 2 has a relatively small problem as described above. However, the precision or dimensional stability of the device may be impaired during the mounting of the tube 240. The problem is that the process is added. In addition, the PTC devices 100 and 200 of FIGS. 1 and 2 may be formed of, for example, a PTC polymer during bending of a battery, or in a process of bending or coupling metal tabs 120, 130, 220, and 230 to other devices. In many cases, a crack is generated in the interior due to a physical force applied to the composites 110 and 210. Such cracks also cause a change in resistance and thus act as an element that inhibits the original function of the PTC device.

한편, 휴대폰 등과 같은 외부기기에 장착되는 이차전지는, 그것의 최종 적용시의 외부 형태에 따라 두가지 유형으로 구별된다. 즉, 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있는 단자("외부 단자")가 노출된 상태로 전지의 외면에 플라스틱 수지의 하우징이 일체로서 성형되어 있는 형태(일명, "하드팩 전지(hard pack battery)")와, 외부 단자가 노출된 상태로 전지의 외면에 플라스틱 수지의 하우징이 별도로 성형되어 있지 않은 형태(일명, "이너팩 전지(inner pack battery)")가 있다. 하드팩 전지는 그것이 외부기기에 장착된 상태에서 그것의 외면 일부가 노출되므로 적어도 노출되는 외면의 하우징은 일반적으로 외부기기의 하우징과 동일한 소재로 이루어져 있다. 따라서, 외부기기에 대한 전지의 장착이 매우 용이한 장점은 있지만, 외부기기의 형태 및 구조에 따라 그에 알맞도록 전지의 하우징이 제작되어야 하는 문제점을 가지고 있다. 반면에, 이너팩 전지는 외부기기에 장착된 상태에서 별도의 외장 케이스가 부착되므로, 하드팩 전지와 비교하여 장착이 번거로운 점은 있으나, 외부기기의 형태 및 구조에 관계없이 사용될 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 최근에는 외부기기의 형태 및 구조에 관계없이 사용될 수 있는 이너팩 전지로의 표준화 작업이 진행되고 있다. On the other hand, secondary batteries mounted on an external device such as a mobile phone, are divided into two types according to the external form in its final application. That is, the plastic resin housing is integrally molded on the outer surface of the battery while the terminal ("external terminal") which is electrically connected to the external device is exposed (called "hard pack battery"). ) And a form in which the housing of the plastic resin is not separately formed on the outer surface of the battery while the external terminal is exposed (called an "inner pack battery"). Since a hard pack battery is exposed to a part of its outer surface when it is mounted on an external device, at least the exposed outer housing is generally made of the same material as that of the external device. Therefore, the mounting of the battery to the external device is very easy, but according to the shape and structure of the external device has a problem that the housing of the battery to be made accordingly. On the other hand, since the inner pack battery is attached to an external case in a state where it is mounted on an external device, it may be cumbersome to install compared to a hard pack battery, but it may be used regardless of the shape and structure of the external device. have. Therefore, in recent years, the standardization work on the inner pack battery that can be used regardless of the shape and structure of the external device is in progress.                         

종래의 하드팩 전지에 사용되는 PTC 소자는 도 1 또는 2의 PTC 소자(100, 200)와 같이 전체적인 두께가 작은 구조가 바람직하다. 특히, 양극과 음극 단자들 중 하나를 전지의 하단으로부터 인출하는 전지 구조에서는 전지의 전체적인 크기(높이)를 가능한 한 작게 하기 위하여 작은 두께의 PTC 소자가 요구된다. 반면에, PTC 소자 뿐만 아니라 보호회로 모듈 등 캡 어셈블리 관련 소자들을 모두 전지의 상단에 설장하는 이너팩 전지에서는, 설장 소자들의 효율적인 배치와 안정적인 장착을 위한 캡 어셈블리 구조에서, 그러한 구조에 알맞은 PTC 소자가 요구된다. 따라서, 도 1 및 2의 PTC 소자(100, 200)와 같이 전체적으로 판상의 구조로 한정되는 PTC 소자는 상기와 같은 캡 어셈블리의 다양한 구조 변화에 적용함에 한계가 있다.
The PTC device used in the conventional hard pack battery is preferably a structure having a small overall thickness, such as the PTC devices 100 and 200 of FIG. 1 or 2. In particular, in a battery structure in which one of the positive and negative terminals is drawn out from the bottom of the battery, a PTC element of a small thickness is required in order to make the overall size (height) of the battery as small as possible. On the other hand, in an inner pack battery in which not only the PTC element but also the cap assembly-related elements such as the protection circuit module are mounted on the top of the cell, in the cap assembly structure for efficient arrangement and stable mounting of the device, a PTC element suitable for such a structure is provided. Required. Therefore, the PTC device, which is generally limited to a plate-like structure such as the PTC devices 100 and 200 of FIGS. 1 and 2, has a limitation in being applied to various structural changes of the cap assembly as described above.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

본 발명의 목적은 간단한 제조공정으로 물리적 또는 화학적 외력으로부터 안정적으로 보호될 수 있고 또한 외형의 변형이 가능한 PTC 소자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a PTC device which can be stably protected from physical or chemical external forces in a simple manufacturing process and can be deformed in appearance.

본 발명의 또다른 목적은 그러한 PTC 소자를 내장하고 있는 안전성이 우수한 이차전지를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a secondary battery having excellent safety incorporating such a PTC element.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PTC 소자는, PTC device according to the present invention for achieving this object,                     

(a) 양극, 음극, 분리막 및 전해질을 포함하고 있는 발전요소와 전기적으로 연결되는 제 1 금속 탭; (a) a first metal tab in electrical connection with a power generation element comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte;

(b) 상기 제 1 금속 탭으로부터 이격된 상태로 전극 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 금속 탭; 및 (b) a second metal tab electrically connected to the electrode terminal in a state spaced apart from the first metal tab; And

(c) 상기 제 1 금속 탭과 제 2 금속 탭의 대면 부위를 감싸면서 일체로 성형되어 있는 PTC 고분자 복합체;(c) a PTC polymer composite that is integrally formed while covering the facing portions of the first metal tab and the second metal tab;

를 포함하는 것으로 구성되어 있다.It is configured to include.

상기에서 "이격된 상태"란 제 1 금속 탭과 제 2 금속 탭이 일정한 거리만큼 서로 떨어져 있으며 그러한 이격 거리는 두 탭들 사이에 위치한 PTC 고분자 복합체가 소망하는 PTC 특성을 발휘한 수 있는 정도인 것을 의미한다. 여기서, PTC 특성이란, PTC 고분자 복합체가 온도의 상승에 따라 이른바 스위칭 온도인 특정 온도에서 전기저항이 급증하는 특성을 의미한다.As used herein, the "separated state" means that the first metal tab and the second metal tab are separated from each other by a predetermined distance, and the separation distance is such that the PTC polymer composite positioned between the two tabs can exhibit desired PTC properties. . Here, the PTC characteristic means a characteristic in which the electrical resistance rapidly increases at a specific temperature, which is a so-called switching temperature, as the PTC polymer composite increases in temperature.

발전요소는 외부요소와의 전기적 연결을 위해 양극과 음극의 탭이 외부로 노출되어 있으며, 상기 제 1 금속 탭은 그러한 양극 탭 또는 음극 탭(통칭하여 "전극 탭"이라 함)에 전기적으로 연결된다. 여기서, "전기적 연결"은 제 1 금속 탭이 전극 탭에 직접적으로 연결되는 경우뿐만 아니라 다른 구성 요소를 경유하여 간접적으로 연결되는 경우를 모두 포함한다. 상기에서 연결 방식은 일반적으로 용접에 의해 달성되지만 그것만으로 한정되는 것은 아니다.The power generating element is exposed to the outside of the positive and negative tabs for electrical connection with an external element, and the first metal tab is electrically connected to such positive or negative tab (collectively referred to as "electrode tab"). . Here, the "electrical connection" includes both the case where the first metal tab is directly connected to the electrode tab as well as the case where the first metal tab is indirectly connected through other components. In the above, the connection method is generally achieved by welding, but is not limited thereto.

이차전지는 외부 장치에 대한 전원으로 사용되기 위하여 양극 단자 또는 음극 단자(통칭하여 "전극 단자"라 함)를 전지의 외면에 포함하게 되는데, 상기 제 2 금속 탭은 그러한 전극 단자에 전기적으로 연결된다. 여기서, 전기적 연결 은 앞서 설명한 바와 같이 직접적인 연결뿐만 아니라 간접적인 연결을 모두 포함하는 개념이다.The secondary battery includes a positive electrode terminal or a negative electrode terminal (commonly referred to as an “electrode terminal”) on the outer surface of the battery for use as a power source for an external device, wherein the second metal tab is electrically connected to the electrode terminal. . Here, the electrical connection is a concept that includes both indirect connection as well as direct connection.

이와 같이, 전극 탭과의 전기적 연결을 위한 부위(제 1 금속 탭의 일부분)와 전극 단자와의 전기적 연결을 위한 부위(제 2 금속 탭의 일부분)를 제외하고, 제 1 금속 탭과 제 2 금속 탭은 중첩된 상태로 서로 대면하고 있다.As such, the first metal tab and the second metal, except for the portion (part of the first metal tab) for the electrical connection with the electrode tab and the portion (part of the second metal tab) for the electrical connection with the electrode terminal. The tabs face each other in a nested state.

도 3에 예시적으로 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 PTC 소자(300)는 PTC 고분자 복합체(310)가 제 1 금속 탭(320)과 제 2 금속 탭(330)의 대면부를 감싸면서 그 사이와 외면에 일체로서 성형되어 있다. 따라서, PTC 고분자 복합체(310)는 각각의 금속 탭(320, 330)의 상하 양면과 접촉면을 이루므로 높은 결합력과 함께 우수한 치수 정밀도를 나타내므로, 외부의 물리적 힘에 대해 안정하다. 또한, PTC 고분자 복합체(310)와 금속 탭(320, 330)의 결합부위가 PTC 고분자 복합체(310)에 의해 감싸여 있으므로 화학적인 환경에 노출되더라도 안정하다.As exemplarily shown in FIG. 3, in the PTC device 300 of the present invention, the PTC polymer composite 310 surrounds the facing portions of the first metal tab 320 and the second metal tab 330 therebetween. It is molded integrally with the outer surface. Thus, the PTC polymer composite 310 forms contact surfaces with the upper and lower surfaces of each of the metal tabs 320 and 330, and thus exhibits excellent dimensional accuracy with high bonding force, and thus is stable to external physical forces. In addition, since the bonding sites of the PTC polymer composite 310 and the metal tabs 320 and 330 are surrounded by the PTC polymer composite 310, the PTC polymer composite 310 is stable even when exposed to a chemical environment.

도 3에서는 PTC 고분자 복합체(310)의 형상이 장방형 형상으로 표현되어 있지만, 그것의 주변에 배치되는 기타 소자들과 체결되기 용이한 외면 형상 또는 그러한 구조에 안정적으로 장착될 수 있는 외면 형상으로 제작될 수도 있다.In FIG. 3, the shape of the PTC polymer composite 310 is represented by a rectangular shape, but may be manufactured in an outer shape that can be easily coupled to other elements disposed around it, or an outer shape that can be stably mounted on such a structure. It may be.

본 발명에서의 PTC 고분자 복합체는, 바람직하게는, 고분자 기재에 도전성 미립자가 분산되어 있는 구조로 이루어져 있다. The PTC polymer composite in the present invention preferably has a structure in which conductive fine particles are dispersed in a polymer substrate.

상기 고분자 기재는, 도전성 미립자가 분산되기 위한 3차원 매트릭스를 형성하는 성분으로서, 예를 들어, 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 에틸렌/프로필렌 공중합 체; 에틸렌-(메타)아크릴산 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 등의 에틸렌계 공중합체; 폴리염화비닐, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리불화비닐, 폴리비닐리덴플루오라이드 등의 폴리비닐계의 고분자; 기타 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 실리콘 수지, 폴리에스터, 개질 셀룰로우스, 폴리설폰 등의 기타 열가소성 고분자들이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 고분자 기재가 폴리올레핀계 결정성 중합체로 이루어져 있다.The polymer substrate is a component for forming a three-dimensional matrix for dispersing the conductive fine particles, for example, polyethylene; Polypropylene; Ethylene / propylene copolymers; Ethylene-based copolymers such as ethylene- (meth) acrylic acid copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-butyl acrylate copolymer and ethylene-vinylacetate copolymer; Polyvinyl polymers such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl fluoride, and polyvinylidene fluoride; Other thermoplastic polymers such as other polyamides, polystyrenes, polyacrylonitriles, silicone resins, polyesters, modified celluloses, polysulfones and the like can be used. Preferably, the polymer substrate is made of a polyolefin-based crystalline polymer.

상기 도전성 미립자는, PTC 고분자 복합체에 전기전도성을 제공하는 성분으로서, 예를 들어, 카본블랙, 아세틸렌블랙, 니켈, 구리, 금, 은 등의 금속, 이들 또는 기타 성분들의 합금 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 카본블랙을 사용할 수 있다. 도전성 미립자는 대략 10 내지 500 nm의 입경을 가진 것이 바람직하게 사용될 수 있지만, 그러한 범위만으로 한정되는 것은 아니며, 구상 이외에도 침상 등 다양한 형상의 것이 사용될 수도 있다. 도전성 미립자의 함량은 바람직하게는 복합체 전체 중량을 기준으로 5 내지 80 중량%의 범위에 있다.As the conductive fine particles, a component that provides electrical conductivity to the PTC polymer composite, for example, a metal such as carbon black, acetylene black, nickel, copper, gold, silver, or an alloy of these or other components may be used. Preferably carbon black can be used. The conductive fine particles may preferably be used having a particle diameter of approximately 10 to 500 nm, but are not limited only to such a range, and various shapes such as needles may be used in addition to spherical shapes. The content of the conductive fine particles is preferably in the range of 5 to 80% by weight based on the total weight of the composite.

본 발명에 따른 PTC 소자는 다양한 방법으로 제작될 수 있으며, 예를 들어, 고분자 기재를 용융한 상태에서 도전성 미립자를 첨가하여 분산시켜 복합체 용융물을 제조하고, 제 1 금속 탭과 제 2 금속 탭을 소정의 금형에 위치시킨 상태에서 상기 복합체 용융물을 주입하여 제조할 수 있다.The PTC device according to the present invention can be manufactured by various methods. For example, a composite melt is prepared by adding and dispersing conductive fine particles in a molten state of a polymer substrate, and preparing a first metal tab and a second metal tab. It can be prepared by injecting the composite melt in the state of being placed in the mold.

본 발명은 또한 상기 PTC 소자를 내장하고 있는 이차전지를 제공한다. 본 발명에 따른 PTC 소자는 특히 각형 전지와 파우치형 전지에 적합하게 사용될 수 있 다. 본 발명의 PTC 소자는 앞서 설명한 바와 같은 이너팩 전지에 특히 바람직하게 사용될 수 있다.The present invention also provides a secondary battery incorporating the PTC device. The PTC device according to the invention can be used particularly suited for square cells and pouch cells. The PTC device of the present invention can be particularly preferably used for the inner pack battery as described above.

참고로, 도 4와 도 5에는 본 발명에 따른 PTC 소자를 파우치형 전지와 각형 전지에 설치할 때의 하나의 예시적인 구성들이 도시되어 있다. 그러나, 이들 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 목적에서 제공되는 것이며, 본 발명의 범주가 그것에 의해 제한되는 것은 아니다.For reference, FIGS. 4 and 5 illustrate one exemplary configuration when the PTC device according to the present invention is installed in a pouch-type battery and a square battery. However, these drawings are provided for the purpose of understanding the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

파우치형 전지의 분해 사시도가 도시되어 있는 도 4를 참조하면, 파우치형 전지(400)는, 양극, 음극 및 분리막의 전극군과 전해질이 밀봉된 상태로 내장되어 있는 전지 팩(402), 전지 팩(402)을 수용하는 케이스 본체(404), 및 케이스 본체(404)에 결합되어 전지 팩(402)을 밀봉하는 상부 덮개(406)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 4, which shows an exploded perspective view of the pouch-type battery, the pouch-type battery 400 includes a battery pack 402 and a battery pack in which the electrode group and the electrolyte of the positive electrode, the negative electrode, and the separator are sealed. A case body 404 for accommodating 402, and an upper cover 406 coupled to the case body 404 to seal the battery pack 402.

전지 팩(402)에는 양극 탭(410)과 음극 탭(412)이 노출되어 있고, 양극 탭(410)은 양극 리드(414)를 거쳐 보호회로 모듈(PCM: 420)에 접속되고, 음극 탭(412)은 본 발명에 따른 PTC 소자(300)에 연결되어 있는 음극 리드(416)를 거쳐 PCM(420)에 접속된다.The battery pack 402 is exposed with the positive electrode tab 410 and the negative electrode tab 412, and the positive electrode tab 410 is connected to the protection circuit module (PCM) 420 via the positive electrode lead 414, and the negative electrode tab ( 412 is connected to PCM 420 via a cathode lead 416 connected to PTC device 300 according to the present invention.

상부 덮개(406)가 스테인리스 스틸로 만들어진 경우, 그것이 PCM(420), 전극 리드(414, 416), PTC(300) 등과 접촉되면 전기 쇼트의 가능성이 있으므로, 그 사이에 절연부재(430)가 설치된다. 또한, 전지 팩(402)이 케이스 본체(404)와 상부 덮개(406) 안에 내장된 상태에서 안정적으로 고정될 수 있도록, 케이스 본체(404)와 전지 팩(402) 사이 및 상부 덮개(406)와 전지 팩(402) 사이에 양면 테이프(432)가 설치된다. If the top cover 406 is made of stainless steel, there is a possibility of an electric short when it comes in contact with the PCM 420, the electrode leads 414 and 416, the PTC 300, etc., so that the insulating member 430 is installed therebetween. do. In addition, between the case body 404 and the battery pack 402 and the top cover 406 so that the battery pack 402 can be stably fixed in a state in which the battery pack 402 is embedded in the case body 404 and the top cover 406. The double-sided tape 432 is provided between the battery packs 402.                     

상부 덮개(406)의 측면 단부에는 다수의 결착구들(440)이 케이스 본체(404)의 방향으로 형성되어 있고, 케이스 본체(404)에는 결착구들(440)의 대응 위치에 결착홈들(442)이 형성되어 있다. A plurality of fasteners 440 are formed at the side end of the upper cover 406 in the direction of the case body 404, and the fastening grooves 442 at the corresponding positions of the fasteners 440 at the case body 404. Is formed.

전극 탭(410, 412)과 전극 리드(414, 416)의 연결부 및 PCM(420)과 전극 리드(414, 416)의 연결부를 각각 용접하여, 전지 팩(402)을 케이스 본체(404)의 내부 공간에 안착시킨 상태에서, 상부 덮개(406)를 케이스 본체(404)에 위치시킨 후, 상부 덮개(406)의 결착구들(440)을 케이스 본체(404)의 대응 결착홈들(442)에 삽입함으로써, 조립을 행할 수 있다. 조립이 완료된 후 침수 라벨(450)을 케이스 본체(404)의 상단에 부착한다.The battery pack 402 is welded to the inside of the case body 404 by welding the connection portions of the electrode tabs 410 and 412 and the electrode leads 414 and 416, and the connection portions of the PCM 420 and the electrode leads 414 and 416, respectively. With the top cover 406 positioned in the case body 404 with it seated in the space, the fasteners 440 of the top cover 406 are inserted into the corresponding fastening grooves 442 of the case body 404. By this, assembling can be performed. After the assembly is completed, the immersion label 450 is attached to the top of the case body 404.

각형 전지의 일부 조립상태의 사시도가 도시되어 있는 도 5를 참조하면, 각형 전지(500)는 양극, 음극, 분리막 및 전해질로 이루어진 발전요소(도시하지 않음)가 각형의 캔(502)에 내장된 상태에서 상단에 캡 플레이트(504)가 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다. 발전요소 중 하나의 전극(예를 들어, 음극)은 그것의 탭이 상부로 돌출되어 캡 플레이트(504)에 설장된 PCM(506)에 전기적으로 연결되고, 나머지 전극(예를 들어, 양극)은 그것의 탭이 하부로 돌출되어 캡(502)에 전기적으로 연결됨으로써 캔(502) 자체가 단자 역할을 하게 된다. 본 발명에 따른 PTC 소자(300)는 제 1 금속 탭(320)을 캔(502)에, 예를 들어, 스폿 용접하고 제 2 금속 탭(330)을 니켈 리드(508)에 스폿 용접함으로써 설치한다. 니켈 리드(508)는 캡(502)과 절연된 상태로 PCM(506)에 연결된다.Referring to FIG. 5, in which a perspective view of a partially assembled state of a square battery is illustrated, a square battery 500 includes a power generation element (not shown) including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte embedded in a rectangular can 502. It is made of a structure that the cap plate 504 is coupled to the top in the state. An electrode (eg, a cathode) of one of the power generating elements is electrically connected to the PCM 506 mounted on the cap plate 504 with its tab protruding upwards, and the other electrode (eg, an anode) Its tab protrudes downwards and is electrically connected to the cap 502 so that the can 502 itself serves as a terminal. The PTC device 300 according to the present invention is installed by spot welding the first metal tab 320 to the can 502, for example by spot welding the second metal tab 330 to the nickel lead 508. . Nickel lead 508 is connected to PCM 506 insulated from cap 502.

이상, 본 발명에 따른 몇몇 실시예들을 참조하여 발명의 내용을 상술하였지 만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
The foregoing has been described above with reference to some embodiments according to the present invention, but those skilled in the art to which the present invention pertains to various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents It will be possible.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 PTC 소자는 PTC 고분자 복합체가 제 1 금속 탭과 제 2 금속 탭의 대면부를 감싸면서 그 사이와 외면에 일체로서 성형되어 있는 구조로 되어 있으므로, 높은 결합력과 함께 우수한 치수 정밀도를 나타내며, 전지의 조립 과정에서 외부의 물리적 힘에 대해 안정하고, 결합부위가 PTC 고분자 복합체에 의해 감싸여 있으므로 화학적인 환경에 노출되더라도 안정하다는 장점을 가진다. 또한, PTC 소자의 구조적 특징으로 인해 제작이 매우 용이하고, 다양한 외면 형상으로 제작될 수 있으며, 정밀한 치수 안정성에 의해 그것을 내장한 이차전지는 우수한 안전성을 제공한다.As described above, the PTC device according to the present invention has a structure in which the PTC polymer composite is formed integrally between the outer surface of the first metal tab and the second metal tab while being integrally molded between the first metal tab and the second metal tab. It exhibits dimensional accuracy, and is stable to external physical force during battery assembly, and has a merit of being stable even when exposed to a chemical environment because the bonding site is surrounded by a PTC polymer composite. In addition, due to the structural features of the PTC device is very easy to manufacture, can be manufactured in a variety of outer surface shapes, by the dimensional stability of the secondary battery embedded therein provides excellent safety.

Claims (7)

(a) 양극, 음극, 분리막 및 전해질을 포함하고 있는 발전요소와 전기적으로 연결되는 제 1 금속 탭; (a) a first metal tab in electrical connection with a power generation element comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte; (b) 상기 제 1 금속 탭으로부터 이격된 상태로 전극 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 금속 탭; 및 (b) a second metal tab electrically connected to the electrode terminal in a state spaced apart from the first metal tab; And (c) 상기 제 1 금속 탭과 제 2 금속 탭의 대면 부위를 감싸면서 일체로 성형되어있는 PTC 고분자 복합체;(c) a PTC polymer composite that is integrally formed while covering the facing portions of the first metal tab and the second metal tab; 를 포함하는 것으로 구성되어 있는 PTC 소자. PTC element configured to include. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속 탭은 발전요소의 전극 탭에 직접적 또는 간접적으로 연결되어 있고, 상기 제 2 금속 탭은 전지의 전극 단자에 직접적 또는 간접적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.The PTC device according to claim 1, wherein the first metal tab is directly or indirectly connected to an electrode tab of a power generation element, and the second metal tab is directly or indirectly connected to an electrode terminal of a battery. . 제 1 항에 있어서, 상기 PCT 고분자 복합체는 폴리올레핀계 결정성 고분자 기재에 도전성 미립자로서의 카본블랙이 분산되어 있는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.The PTC device according to claim 1, wherein the PCT polymer composite has a structure in which carbon black as conductive fine particles is dispersed in a polyolefin-based crystalline polymer substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 PCT 고분자 복합체는 주변 소자들 또는 주변 구조에 체결 또는 결합이 용이한 외면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 PTC 소자.The PTC device according to claim 1, wherein the PCT polymer composite has an outer surface shape that is easy to fasten or couple to peripheral devices or peripheral structures. 제 1 항에 따른 PTC 소자를 내장하고 있는 이차전지.A secondary battery containing the PTC device according to claim 1. 제 5 항에 있어서, 상기 전지는 각형 전지 또는 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery according to claim 5, wherein the battery is a square battery or a pouch battery. 제 5 항에 있어서, 상기 전지는 이너팩 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery of claim 5, wherein the battery is an inner pack battery.
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