KR20080040822A - Secondary battery having reinforced electrode tap-lead joint portion - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 및 도 2는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 파우치형 리튬 이차전지의 일반적인 구조에 대한 모식도들이다;1 and 2 are schematic diagrams of a general structure of a representative pouch-type lithium secondary battery including a stacked electrode assembly;
도 3은 파우치형 리튬 이차전지 전극조립체 상단부의 모식도이다;3 is a schematic view of the upper end of the pouch-type lithium secondary battery electrode assembly;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극탭-리드 결합부에 열수축성 튜브를 밀착한 구조로 이루어진 이차전지의 모식도이다.4 is a schematic view of a secondary battery having a structure in which a heat shrinkable tube is in close contact with an electrode tab-lead coupling part according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 전극탭-리드 결합부를 강화시킨 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하고 전극조립체의 전극탭을 전극리드에 결합시켜 외부로 돌출되도록 밀봉한 구조의 이차전지로서, 상기 전극탭과 전극리드의 결합부('전극탭-리드 결합부')를 감싸도록 열수축성 튜브를 위치시킨 후 소정의 열을 가하여 밀착시킴으로써, 종래 전지케이스 내에서 상기 결합부위가 노출되는 전지와 달리, 열수축성 튜브가 상기 결합부위를 밀착하고 있어서, 낙하 등 외부의 충격으로부터 전극리드를 보호하여 내부단락이 일어나지 않는 등 안전성이 매우 향상되는 효과가 있는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery having a reinforced electrode tab-lead coupling portion, and more particularly, an electrode assembly of a cathode / separator / cathode is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and an electrode of an electrode assembly. A secondary battery having a structure in which a tab is coupled to an electrode lead and sealed to protrude to the outside, and a heat shrinkable tube is disposed to surround a coupling portion ('electrode tab-lead coupling portion') of the electrode tab and the electrode lead. Unlike a battery in which the bonding portion is exposed in a conventional battery case by applying heat, the heat-shrinkable tube is in close contact with the bonding portion, so that the electrode lead is protected from an external shock such as a drop so that an internal short circuit does not occur. The present invention relates to a secondary battery having an effect of greatly improving safety.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries that can meet various demands have been conducted.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다. Representatively, there is a high demand for square and pouch type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of shape of batteries, and high energy density, discharge voltage, and output stability in terms of materials. Demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries is high.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.In addition, secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure. Representatively, a jelly having a structure in which long sheet-shaped anodes and cathodes are wound with a separator interposed therebetween -Roll (electrode) electrode assembly, a stack (stacked type) electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator, and the positive and negative electrodes of a predetermined unit are interposed through a separator And a stacked / folding electrode assembly having a structure in which a bi-cell or full cells stacked in a state are wound.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 적은 중 량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다. Recently, a pouch-type battery having a structure in which a stack type or a stack / fold type electrode assembly is incorporated in a pouch type battery case of an aluminum laminate sheet has attracted much attention due to its low manufacturing cost, low weight, and easy shape deformation. And its usage is gradually increasing.
도 1 및 2에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 파우치형 리튬 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.1 and 2 schematically show a general structure of a typical pouch-type lithium secondary battery including a stacked electrode assembly.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 리튬 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극탭들(40, 50), 전극탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to these drawings, the pouch-type lithium
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수개의 전극탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.The
케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 수납 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(30)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20) 내부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.The
이러한 파우치형 리튬 이차전지는 고온에 노출되거나, 과충전, 외부단락, 침상(nail) 관통, 국부적 손상(local crush), 낙하 등에 의해 단락이 유발되어 짧은 시간 내에 많은 전류가 흐르게 될 경우, IR 발열에 의해 전지가 가열되면서 발화/폭발의 위험성이 있다. 전지의 온도가 상승하면 전해액과 전극 사이의 반응이 촉진된다. 그 결과, 반응열이 발생하여 전지의 온도는 추가적으로 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 따라서, 전지의 온도가 급격히 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 이러한 악순환에 의해, 전지의 온도가 급격히 상승하는 열폭주 현상이 일어나게 되고 온도가 일정 이상까지 상승하면 전지의 발화가 일어날 수 있다. The pouch-type lithium secondary battery is exposed to high temperatures, short-circuit caused by overcharge, external short circuit, nail penetration, local crush, drop, etc. As the battery heats up, there is a risk of fire / explosion. As the temperature of the battery rises, the reaction between the electrolyte and the electrode is accelerated. As a result, heat of reaction is generated to further increase the temperature of the battery, which in turn accelerates the reaction between the electrolyte and the electrode. Thus, the temperature of the battery rises rapidly, which in turn accelerates the reaction between the electrolyte and the electrode. Due to such a vicious cycle, a thermal runaway phenomenon in which the temperature of the battery rises rapidly occurs, and when the temperature rises to a certain level or more, the battery may ignite.
또한, 전해액과 전극 사이의 반응 결과, 가스가 발생하여 전지 내압이 상승하게 되며, 일정 압력 이상에서 리튬 이차전지는 폭발하게 된다. 이와 같은 발화 및 폭발의 위험성은 리튬 이차전지가 가지고 있는 가장 치명적인 단점이라 할 수 있다. In addition, as a result of the reaction between the electrolyte and the electrode, gas is generated to increase the battery internal pressure, and the lithium secondary battery explodes above a certain pressure. The risk of ignition and explosion can be said to be the most fatal disadvantage of lithium secondary batteries.
특히, 파우치형 이차전지는 전지케이스가 강도가 약한 연포장재로 되어 있음으로 인해 낙하, 외부 충격 등에 의해 쉽게 변형된다. 도 2에서 보는 바와 같이, 전지케이스(20) 중 전극조립체(30)의 상단에는 전극탭들이 용접에 의해 전극리드(60, 70)에 연결되기 위한 공간(25)이 존재하는데, 낙하 등에 의해 전지의 상단 방향으로부터 충격이 가해지는 경우, 전극조립체(30)가 상단 공간(25)으로 이동하면서 전극리드(60, 70)의 용접부(주로, 양극 부위)가 전극조립체(30)의 최외곽 전극(주로, 음극 집전체) 또는 전극조립체 상단에 접촉되면서 내부 단락이 유발될 수 있다. 전지의 낙하는 전지의 사용 중에 자주 발생하는 현상이므로, 보다 효율적인 방법으로 전지의 안전성을 담보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.In particular, the pouch type secondary battery is easily deformed due to drop, external impact, etc., because the battery case is made of a soft packaging material having a weak strength. As shown in FIG. 2, there is a
따라서, 본 발명에서는 이후 설명하는 바와 같이 전극탭-리드 결합부를 전기절연성의 열수축 튜브로 감싸서 상기와 같은 문제점을 해결하는 기술을 제시하고 있다. Therefore, the present invention proposes a technique for solving the above problems by wrapping the electrode tab-lead coupling portion in an electrically insulating heat-shrink tube as described later.
이와 관련하여, 전지의 제조시 열수축 튜브를 사용하는 일부 기술들이 알려져 있다. 예를 들어, 일본 특허출원 공개 제1998-070053호는 양극과 음극 집전케이스의 전극리드부를 열수축 튜브로 피복하여 소정의 형상으로 포밍한 후 리드부에 대응하는 양극단자와 음극단자에 초음파 용접을 이용하여 접속하는 각형 전지의 구조를 개시하고 있고, 한국 등록특허 제0496433호는 양극과 음극리드에 열수축성 튜브를 삽입하고 열을 가하여 전극리드 부위를 실링하는 리튬이차전지의 내용을 개시하고 있다.In this regard, some techniques are known for using heat shrink tubes in the manufacture of batteries. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1998-070053 covers an electrode lead portion of a positive electrode and a negative electrode current collecting case with a heat shrink tube to form a predetermined shape, and then uses ultrasonic welding on the positive electrode terminal and the negative electrode terminal corresponding to the lead portion. The structure of a rectangular battery connected to each other is disclosed, and Korean Patent No. 0496433 discloses a content of a lithium secondary battery in which a heat shrinkable tube is inserted into a positive electrode and a negative electrode lead, and heat is applied to seal an electrode lead portion.
그러나, 상기 기술들은 전지케이스 외부로 노출되어 있는 전극리드 부위 만을 열수축 튜브로 피복하여 포밍 또는 실링하는 구조로서, 파우치형 이차전지에서의 전극조립체 상단부에 있는 전극탭들과 전극리드가 결합되는 부위에서 외력으로 인한 내부 단락이 많이 발생하는 현상을 효과적으로 방지하지 못하는 문제점이 있다.However, the above technology is a structure in which only the electrode lead portion exposed to the outside of the battery case is covered with a heat shrink tube to form or seal, and at the portion where the electrode tabs and the electrode lead at the upper end of the electrode assembly in the pouch type secondary battery are coupled to each other. There is a problem that does not effectively prevent the occurrence of a lot of internal short circuit due to external force.
또한, 일본 특허출원 공개 제2000-100450호는 단위전지들을 복수개 적층한 후 최외곽부의 전극 집전판 위에 왁스층을 형성하고, 열수축성 수지 튜브로 왁스층 위를 피복한 적층형 건전지(일차전지)의 구조를 개시하고 있다. 그러나, 상기 기 술에서의 열수축성 수지 튜브는 집전판내의 전해액을 보호하기 위하여 상기 왁스층을 감싸면서 피복한 것으로서, 앞서 설명한 바와 같은 전극탭이나 전극리드의 단락을 방지하지는 못하는 단점이 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-100450 discloses a structure of a laminated battery (primary battery) in which a plurality of unit cells are stacked, a wax layer is formed on the outermost electrode current collector plate, and the wax layer is coated with a heat shrinkable resin tube. It is starting. However, the heat-shrinkable resin tube in the above technique is a coating covering the wax layer to protect the electrolyte solution in the current collector plate, which does not prevent the short circuit of the electrode tab or electrode lead as described above.
또한, 일부 선행기술 중에는 전극조립체의 이동으로 인한 내부 단락을 방지하기 위하여, 점착식 테이프를 전극조립체의 일부에 부착하거나 전극조립체의 상부 공간에 이물질을 삽입하는 방식을 제안하고 있으나, 이들은 전해액 등과 바람직하지 못한 화학반응을 유발하여 전지의 성능을 감소시키는 문제점을 가지고 있다. In addition, some prior art proposes a method of attaching an adhesive tape to a part of the electrode assembly or inserting a foreign material into the upper space of the electrode assembly in order to prevent an internal short circuit due to the movement of the electrode assembly. There is a problem of reducing the performance of the battery by causing an unsuccessful chemical reaction.
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 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험들을 계속한 끝에, 전극조립체가 내장되어 있는 이차전지에서, 열수축성 튜브로 전극탭과 전극리드의 결합부를 감싼 후 열수축성 튜브에 소정의 열을 가하여 전극탭-리드 결합부와 밀착시킴으로써, 진동 또는 낙하 등의 외부충격에 의한 내부단락을 방지하여 안전성을 더욱 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After further research and various experiments, the inventors of the present application, in a secondary battery in which an electrode assembly is embedded, wrap a joint of an electrode tab and an electrode lead with a heat shrinkable tube, and then apply a predetermined heat to the heat shrinkable tube. By adhering to the tab-lead coupling part, it was confirmed that the internal short circuit caused by external shock such as vibration or dropping could be further improved, and thus the present invention was completed.
따라서, 본 발명의 이차전지는 수지층 및 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극의 전극조립체를 내장하고 전극조립체의 전극 탭을 전극리드에 결합시켜 외부로 돌출되도록 밀봉한 구조의 이차전지로서, 상기 전극탭과 전극리드의 결합부('전극탭-리드 결합부')를 감싸도록 열수축성 튜브를 위치시킨 후 소정의 열을 가하여 밀착시킨 것으로 구성되어 있다. Accordingly, the secondary battery of the present invention has a structure in which an electrode assembly of a cathode / separation membrane / cathode is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and the electrode tab of the electrode assembly is bonded to an electrode lead and sealed to protrude outward. The secondary battery of the present invention comprises a heat shrinkable tube positioned to surround a coupling portion ('electrode tab-lead coupling portion') of the electrode tab and the electrode lead, and is configured to be in close contact with a predetermined heat.
본 발명자들이 행한 실험에 따르면, 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 전지에서, 전극조립체의 이동으로 인한 내부 단락은, 주로 전극탭과 전극리드의 결합부위가 전극조립체와의 접촉, 특히, 전극조립체의 최외곽 전극과 접촉함으로써 발생하는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전극탭과 전극리드의 결합부위, 즉, 전극리드의 하단 또는 전극탭의 상단에 밀착되는 열수축성 튜브에 의해 상기 결합부위와 전극조립체의 접촉을 방지함으로써 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. According to an experiment conducted by the present inventors, in a battery in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet, an internal short circuit caused by movement of the electrode assembly mainly includes contact between the electrode tab and the electrode lead, in particular, the electrode assembly. It has been confirmed that it occurs by contact with the outermost electrode of the electrode assembly. Accordingly, the secondary battery according to the present invention prevents contact between the coupling portion and the electrode assembly by a heat-shrinkable tube in close contact with the coupling portion of the electrode tab and the electrode lead, that is, the lower end of the electrode lead or the upper end of the electrode tab. It can improve safety.
전극탭이 전극리드와 결합되는 구조의 전극조립체로는 대표적으로 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 들 수 있으며, 이러한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체에서는 다수의 전극탭들(양극탭 또는 음극탭)을 하나의 전극리드(양극리드 또는 음극리드)에 초음파 융착에 의해 결합시킨다. 이 경우, 결합부위는 초음파 융착부를 의미하므로, 이러한 초음파 융착부 상에 밀착되는 열수축성 튜브는 적어도 상기 초음파 융착부를 감싸는 길이를 가진다.An electrode assembly having a structure in which an electrode tab is coupled to an electrode lead is typically a stacked or stacked / folding electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween. In the folding type electrode assembly, a plurality of electrode tabs (anode tabs or negative electrode tabs) are bonded to one electrode lead (anode lead or cathode lead) by ultrasonic welding. In this case, since the bonding portion means the ultrasonic welding portion, the heat shrinkable tube in close contact with the ultrasonic welding portion has a length surrounding at least the ultrasonic welding portion.
상기와 같은 전극조립체를 내장하고 있는 전지는, 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 일반적으로 전극리드와 전지케이스의 접촉부위에 절연필름이 부착되므로, 이 경우 본 발명의 열수축성 튜브는 상기 절연필름의 아래쪽에 연속하여 또는 다소 이격된 상태로 전극탭-리드 결합부위에 밀착될 수 있다. As described above with reference to FIGS. 1 and 2, a battery having an electrode assembly as described above generally has an insulating film attached to a contact portion between an electrode lead and a battery case. In this case, the heat-shrinkable tube of the invention It may be in close contact with the electrode tab-lead coupling portion continuously or slightly spaced below the film.
상기 열수축성 튜브는 전기절연성 소재로서 전지의 작동에 영향을 주지 않는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 또는 네오펜틸글리콜 등의 고분자 소재가 사용될 수 있다. 이러한 소재로 제작된 열수축성 튜브는 열을 가했을 때, 수축됨으로써 전지의 탭-리드 결합부위를 완전히 감싸게 된다. The heat shrinkable tube is not particularly limited as long as it does not affect the operation of the battery as an electrically insulating material. For example, a polymer material such as polyester, polypropylene, polyvinyl chloride, or neopentyl glycol may be used. . The heat shrinkable tube made of such a material shrinks when heat is applied to completely cover the tab-lead coupling part of the battery.
본 발명에 있어서, 열수축성 튜브를 전극탭-리드 결합부위에 밀착시키는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 하나의 바람직한 예로서, 열수축성 튜브를 납작한 타원 형상으로 눌러, 이차전지의 상부로부터 절연필름을 거쳐 전극탭-리드 결합부 상에 위치시킨 후, 소정의 열을 가하여 상기 결합부에 밀착시킴으로써, 열수축성 튜브와 전극탭-리드 결합부의 결합을 더욱 공고히 할 수 있다. In the present invention, there may be a number of methods for bringing the heat shrinkable tube into close contact with the electrode tab-lead coupling portion. However, as one preferred example, the heat shrinkable tube is pressed into a flat ellipse shape to form an insulating film from the top of the secondary battery. After placing the film on the electrode tab-lead coupling part, the heat shrinkable tube and the electrode tab-lead coupling part can be further firmly attached to each other by applying a predetermined heat to the coupling part.
일부 선행기술 중에는 전극탭-리드 결합부위에 절연성의 접착 테이프를 권취하여 부착하는 기술이 제시되어 있기도 하다. 그러나, 이러한 테이프에 도포되어 있는 접착제는 높은 극성의 전해액(예를 들어, 카보네이트계 화합물)에 의해 용해되면서 접착력을 상실하므로, 전지의 사용 중에 상기 결합부위로부터 탈리되는 경향이 있으며, 탈리된 테이프는 전지의 작동을 방해하는 이물질로 작용하는 문제점을 가지고 있다. 또한, 접착 테이프의 권취 과정은 전지의 제조공정의 자동화를 어렵게 만들고, 매우 번거롭다는 단점을 가지고 있다. Some of the prior art also has a technique for winding and attaching an insulating adhesive tape to the electrode tab-lead coupling portion. However, since the adhesive applied to such a tape loses adhesive strength while being dissolved by a highly polar electrolyte solution (for example, a carbonate compound), it tends to detach from the bonding portion during use of the battery, and the detached tape is There is a problem that acts as a foreign matter that interferes with the operation of the battery. In addition, the winding process of the adhesive tape makes it difficult to automate the manufacturing process of the battery, and has the disadvantage of being very cumbersome.
반면에, 본 발명의 열수축성 튜브는 전지의 사용 중에 탈리될 가능성이 없으며, 해당 부위에 대한 밀착 과정도 매우 간단하므로, 종래기술의 단점들을 모두 해 결한다. On the other hand, the heat-shrinkable tube of the present invention is unlikely to be detached during use of the battery, and the adhesion process to the site is also very simple, thus solving all the disadvantages of the prior art.
본 발명에 따른 전지는 상기와 같은 내부 구조를 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 리튬이온 폴리머 전지에 적용될 수 있다.The battery according to the present invention is not particularly limited as long as it has the above internal structure, and preferably may be applied to a lithium ion polymer battery.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 파우치형 이차전지의 전극조립체 상단부가 모식적으로 도시되어 있다.3 schematically illustrates an upper end of the electrode assembly of the pouch type secondary battery.
도 3을 참조하면, 전극 활물질이 양면에 각각 도포되어 있는 양극 집전체와 음극 집전체 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(30)는 다수의 전극판으로 구성되어 있고, 전극판들에서 돌출된 전극탭(40)들이 전극리드(60) 상에 용접에 의해 부착되어 전극탭-리드 결합부(90)를 형성한다. Referring to FIG. 3, the
이러한 전극탭-리드 결합부(90)는, 예를 들어, 전지가 낙하되어 전극조립체(30)가 상부로 이동하는 경우, 전극조립체(30)의 상단 또는 최외곽 전극(주로 음극 집전체)에 접촉하면서 내부 단락을 유발한다. 본 발명에 따르면, 이러한 전극탭-리드 결합부(90)에 열수축성 튜브(도시하지 않음)가 부가된다. The electrode tab-
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극탭-리드 결합부에 열수축성 튜브를 밀착한 구조로 이루어진 이차전지의 모식도이다.4 is a schematic view of a secondary battery having a structure in which a heat shrinkable tube is in close contact with an electrode tab-lead coupling part according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 전극조립체(30)는 다수의 양극과 음극으로 구성되어 있으 므로, 다수의 양극탭들(40)과 음극탭들(50)은 각각 양극리드(60)와 음극리드(70)에 초음파 융착되어 결합된다. 따라서, 전극리드(60, 70)의 하단과 전극탭의 상단에는 도 3에서와 같이 전극탭-리드 결합부(90)가 형성된다. Referring to FIG. 4, since the
이러한 양극과 음극 두 개의 전극탭-리드 결합부(90)에 열수축성 튜브(100, 102)를 각각 삽입한 후, 히팅 건(Heating Gun: 도시하지 않음)을 이용하여 약 80 내지 90℃ 로 열수축성 튜브(100, 102)를 가열하면, 튜브가 열수축되면서 각각의 전극탭-리드 결합부(90)에 밀착됨으로써, 도 3의 전극탭-리드 결합부(90)를 낙하와 같은 외력으로부터 안전하게 보호를 하게 된다. After inserting the heat-
이하의 실시예, 비교예 및 실험예에서 본 발명의 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.In the following Examples, Comparative Examples and Experimental Examples, the content of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited thereto.
[실시예 1]Example 1
양극 활물질로서 LiCoO2 95 중량%, Super-P(도전제) 2.5 중량% 및 PVdF(결합제) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하고, 음극 활물질로서 인조흑연 95 중량%, Super-P(도전제) 1 중량% 및 PVdF(결합제) 4 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하여, 알루미늄 호일과 구리 호일에 각각 도포하였다.95% by weight of LiCoO 2 , 2.5% by weight of Super-P (conductor) and 2.5% by weight of PVdF (binder) were added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as a cathode active material to prepare a cathode mixture slurry. 95% by weight of artificial graphite, 1% by weight of Super-P (conductive agent) and 4% by weight of PVdF (binder) were added to NMP as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry, which was applied to aluminum foil and copper foil, respectively. .
상기 알루미늄 호일과 구리 호일을 일측에 전극탭이 형성되도록 각각 절취하 여 양극 판과 음극 판들을 제조하였다. 그런 다음, 분리막으로 셀가드TM(TONEN)를 사용하여, 양극 판과 음극 판을 순차적으로 적층하여 스택형 전극조립체를 제조하였다. The aluminum foil and the copper foil were cut to form electrode tabs on one side thereof, thereby preparing a positive electrode plate and a negative electrode plate. Then, using a Celgard TM (TONEN) as a separator, a positive electrode plate and a negative electrode plate were sequentially stacked to prepare a stacked electrode assembly.
상기 전극조립체의 전극탭과 전극리드를 초음파 융착시킨 후 전기 절연성을 가지는 고분자수지인 폴리비닐클로라이드로 이루어진 열수축성 튜브로 도 4에서와 같이 전극탭-리드 결합부를 감싸고, 히트 건(Heat gun)으로 약 85℃로 튜브를 가열하여 튜브를 결합부에 밀착시킨 후 전해액을 주입하여 전지를 완성하였다. Ultrasonic fusion of the electrode tab and the electrode lead of the electrode assembly with a heat shrinkable tube made of polyvinyl chloride, which is a polymer resin having electrical insulation, wraps the electrode tab-lead coupling portion as shown in FIG. 4, and then uses a heat gun. The tube was heated to about 85 ° C., the tube was brought into close contact with the joint, and the electrolyte was injected to complete the cell.
[비교예 1]Comparative Example 1
전극탭-리드 결합부에 전기 절연성의 열수축성 튜브를 감싸 밀착시키지 않았다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전지를 완성하였다.A battery was completed in the same manner as in Example 1, except that the electrode tab-lead joint was not closely wrapped to wrap the electrically insulating heat-shrinkable tube.
[실험예 1]Experimental Example 1
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 각각 제조된 20 개의 전지들을 대상으로, 1.5 m의 높이에서 전지의 전극리드 돌출 방향으로 전지 낙하 실험을 50 회 반복하여 수행한 후, 단락 여부를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.20 batteries prepared in Example 1 and Comparative Example 1, respectively, were repeatedly performed 50 times in the electrode lead protrusion direction of the battery at a height of 1.5 m, and then checked for short circuits. The results are shown in Table 1 below.
<표 1>TABLE 1
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 전지들은 전면 낙하 실험에서 20 개 전지 모두에서 단락이 유발되지 않았다. 반면에, 비교예 1의 전지들은 다수의 전지들에서 단락이 발생됨을 확인하였다.As shown in Table 1, the cells of Example 1 according to the present invention did not cause a short circuit in all 20 cells in the front drop experiment. On the other hand, the batteries of Comparative Example 1 was confirmed that the short circuit occurs in a plurality of batteries.
즉, 전지가 전극단자 방향으로 낙하하는 경우, 전극리드(주로 양극리드)가 전극조립체의 전극(주로 음극 집전체)에 접촉하면서 내부 단락이 유발되는데, 전기 절연성 열수축성 튜브로 전극탭-리드 결합부를 감싸고 있으므로 내부 단락을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하였다.That is, when the battery falls in the direction of the electrode terminal, an internal short circuit occurs while the electrode lead (mainly the anode lead) contacts the electrode (mainly the negative electrode current collector) of the electrode assembly, and the electrode tab-lead coupling is performed with an electrically insulating heat shrinkable tube. Since the part is wrapped, it was confirmed that the internal short circuit can be effectively prevented.
이상 본 발명의 내용을 도면들과 실험내용을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although the content of the present invention has been described above with reference to the drawings and experimental content, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above content. .
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전극리드와 전극탭의 결합부위를 열수축성 고분자 수지로 이루어진 튜브로 감싸고, 소정의 열을 가하여 전극탭-리드 결합부에 밀착시킴으로써, 낙하 등 외부 충격시 내부단락을 방지할 수 있어서, 전지의 안전성이 향상되는 효과가 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention wraps the coupling portion of the electrode lead and the electrode tab with a tube made of a heat-shrinkable polymer resin, and applies a predetermined heat to the electrode tab-lead coupling portion so as to adhere to the electrode tab-lead coupling portion, thereby causing external impact such as a drop When the internal short circuit can be prevented, there is an effect that the safety of the battery is improved.
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