KR20130014250A - Secondary battery having improved safety, and battery pack using the same - Google Patents

Secondary battery having improved safety, and battery pack using the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A secondary battery is provided to cut a coupling between two electrode assemblies attached to a pouch exterior when the pouch exterior swells up by abnormal behavior of a battery, thereby being capable of fundamentally blocking the current flow from an external terminal into the electrode assemblies. CONSTITUTION: A secondary battery comprises a first electrode assembly(110a), a second electrode assembly(110b), and a connection part electrically connecting the first and second assemblies. In the connection part, a first electrode tab protruded from the first electrode assembly and a second electrode tab protruded from the second electrode assembly are electrically connected to each other. Each of the first electrode tab and second electrode tab comprises a first coupling part(122) and a second coupling part(123) which are respectively attached onto the first side and second side of a pouch exterior(120). One of the first side and second side of the pouch type exterior is the upper side of the pouch type exterior and the other one is the lower side of the pouch type exterior.

Description

안전성이 향상된 이차전지 및 이를 이용한 중대형 전지팩{SECONDARY BATTERY HAVING IMPROVED SAFETY, AND BATTERY PACK USING THE SAME}Secondary battery with improved safety and medium and large battery packs using same {SECONDARY BATTERY HAVING IMPROVED SAFETY, AND BATTERY PACK USING THE SAME}

본 발명은 안전성이 향상된 이차 전지 및 이를 이용한 중대형 전지 팩에 대한 것이다. The present invention relates to a secondary battery having improved safety and a medium-large battery pack using the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급증하고 있고, 그 중 고에너지 밀도와 높은 방전 전압을 나타내는 리튬 이차 전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있으며 상용화되어 널리 사용되고 있다. As the technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, many researches on lithium secondary batteries showing high energy density and high discharge voltage have been made and commercialized and widely used. .

이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하며, 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.
Secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly having a cathode / membrane / cathode structure. Typically, a long sheet-shaped cathode and an anode are wound in a state where a separator is interposed therein. Type) electrode assembly, stacked (multi-layer) electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut in a predetermined size unit are sequentially stacked with a separator, and the positive and negative electrodes of a predetermined unit are laminated with a separator And a stack / foldable electrode assembly having a structure in which one bi-cell or full cells are wound.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지(100)의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다. 1 schematically illustrates a general structure of a conventional representative pouch type secondary battery 100 as an exploded perspective view.

도 1을 참조하면, 종래의 파우치형 이차전지는 전극조립체(10) 및 파우치형 전지케이스(50)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the conventional pouch type secondary battery includes an electrode assembly 10 and a pouch type battery case 50.

상기 전극조립체(10)는 전극조립체(10)로부터 연장되어 있는 전극탭(20), 상기 전극탭에 용접되어 있는 전극리드(30a, 30b)가 연결된 것일 수 있으며, 상기 전극탭 또는 전극조립체는 동일한 방향으로 돌출되거나 서로 다른 방향으로 돌출되는 것일 수 있다. The electrode assembly 10 may include an electrode tab 20 extending from the electrode assembly 10 and electrode leads 30a and 30b welded to the electrode tab, and the electrode tab or the electrode assembly may be the same. It may protrude in the direction or may protrude in different directions.

상기 파우치형 전지케이스는 상부 전지케이스(50a) 및 하부전지케이스(50b)를 포함하는 것으로, 상기 파우치형 전지케이스는 상부 전지케이스(50a)와 하부 전지케이스(50b)가 분리되어 있는 구조 또는 4면 중 어느 한 면이 연결된 구조(미도시)인 것일 수 있다. 상기 하부 또는 상부 전지케이스 모두 또는 어느 하나에는 전극조립체를 수납하는 공간부가 형성될 수 있으며, 또한 상부 및 하부 전지케이스를 밀봉하기 위해 실링하는 실링부를 포함한다. The pouch-type battery case includes an upper battery case 50a and a lower battery case 50b, wherein the pouch-type battery case has a structure in which the upper battery case 50a and the lower battery case 50b are separated or 4 One of the faces may be of a connected structure (not shown). All or one of the lower or upper battery case may be formed with a space for accommodating the electrode assembly, and also includes a sealing portion for sealing the upper and lower battery case.

상기 공간부에 전극조립체(10)를 수납한 후에는 상부 전지케이스(50a) 및 하부 전지케이스(50b)의 실링부를 열융착에 의하여 실링하여 밀봉함으로써 파우치형 이차전지를 제조할 수 있다. After storing the electrode assembly 10 in the space, the pouch type secondary battery may be manufactured by sealing and sealing the sealing portions of the upper battery case 50a and the lower battery case 50b by thermal fusion.

도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(10)의 경우, 다수의 양극 탭들과 다수의 음극 탭들은, 예를 들어, 용접에 의하여 일체로 결합된 용착부의 형태로 전극리드(30a, 30b)에 연결된다. 이러한 전극리드(30a, 30b)는 전극탭 용착부가 연결되어 있는 대향 단부가 노출된 상태로 전지케이스(50a, 50b)에 의해 밀봉된다. In the case of the stacked electrode assembly 10 as shown in FIG. 1, the plurality of positive electrode tabs and the plurality of negative electrode tabs are connected to the electrode leads 30a and 30b in the form of welds integrally joined by, for example, welding. . The electrode leads 30a and 30b are sealed by the battery cases 50a and 50b in a state where the opposite ends to which the electrode tab welding parts are connected are exposed.

이러한 이차전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 안전성을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 이차전지는 내부 단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전 상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부 충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다. 이와 같은 폭발의 위험성은 리튬 이차전지가 가지고 있는 가장 치명적인 단점이라 할 수 있으며, 따라서 리튬 이차전지의 기술에 필수적으로 고려해야 할 사항은 안전성을 확보하는 것이다. One of the major research tasks in such secondary batteries is to improve safety. For example, secondary batteries may be subjected to high temperatures within the battery, which may be caused by abnormal operating conditions of the battery, such as internal short circuits, overcharge conditions exceeding the allowed currents and voltages, exposure to high temperatures, deformation due to drops or external shocks, and High pressure can cause the battery to explode. The risk of explosion can be said to be the most fatal drawback of lithium secondary batteries. Therefore, the essential consideration for the technology of lithium secondary batteries is to ensure safety.

특히 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 전원으로서 중대형 전지 팩에 사용되는 이차전지는 장기간의 수명이 요구되고 다수의 전지 셀들이 밀집되는 특성상 안전성 확보가 매우 중요하다. In particular, secondary batteries used in medium and large battery packs as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles require long-term lifespan, and safety is very important in view of the fact that many battery cells are concentrated.

따라서 전지의 사용에 따라 가스의 발생 또는 예기치 못한 상황의 전개로 인해 발생할 수 있는 고압가스에 의하여 전지 셀의 발화 내지 폭발을 미연에 방지하여 전지의 수명 및 안전성을 확보할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다. Therefore, there is a need for a technology that can secure the life and safety of the battery by preventing the ignition or explosion of the battery cell due to the high pressure gas that may occur due to the generation of gas or the unexpected development of the gas depending on the use of the battery. High situation.

종래 기술들에서, 이러한 전지의 이상 현상 발생시 강제로 전해액을 방출시키거나, 또는 전지에 연결된 PTC 회로에서 보호하는 기능을 포함하고 있으나, 여전히 오작동의 문제가 남아 있다.
In the prior arts, there is a function of forcibly releasing electrolyte or protecting a PTC circuit connected to the battery when an abnormality occurs in such a battery, but a problem of malfunction still remains.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 종래 파우치형 이차전지는 전지 내부의 고온 고압에 따른 전지의 부풀림 현상 및 이로 인한 전지의 폭발 등을 방지하여 전류의 흐름을 원천적으로 차단시켜 안전성이 향상된 이차 전지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, the conventional pouch type secondary battery prevents the swelling of the battery due to the high temperature and high pressure inside the battery and thereby prevents the explosion of the battery caused by the flow of current It is an object of the present invention to provide a secondary battery having improved safety by blocking the same.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 안전성이 향상된 이차 전지의 제조방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention to provide a method for manufacturing a secondary battery with improved safety.

본 발명은 또한 상기 이차 전지를 다수 포함하는 중대형 전지 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a medium-large battery module including a plurality of the secondary batteries.

본 발명은 또한 상기 중대형 전지 모듈을 다수 포함하는 중대형 전지 팩을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a medium to large battery pack including a plurality of the medium and large battery modules.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명에 따른 이차전지는 제1전극조립체, 제2전극조립체 및 이들을 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 연결부는 제1전극조립체에서 돌출된 제1전극탭과, 제2전극조립체에서 돌출된 제2전극탭이 전기적으로 연결된 것으로, 상기 제1전극탭과 제2전극탭은 각각 파우치 외장재의 제1면과 제2면에 접합된 제1접합부와 제2접합부를 포함하며, 상기 파우치 외장재의 제1면과 제2면 중 어느 하나는 파우치 외장재의 상부면이고, 다른 하나는 파우치 외장재의 하부면인 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다. The present invention is designed to solve the problems of the prior art as described above, the secondary battery according to the present invention includes a first electrode assembly, a second electrode assembly and a connecting portion for electrically connecting them, the connecting portion is a first electrode The first electrode tab protruding from the assembly and the second electrode tab protruding from the second electrode assembly are electrically connected to each other. The first electrode tab and the second electrode tab are respectively provided on the first and second surfaces of the pouch case. A secondary battery comprising a bonded first junction and a second junction, wherein one of the first and second surfaces of the pouch case is an upper surface of the pouch case and the other is a lower surface of the pouch case. To provide.

본 발명에 일 구현예에서 상기 제1전극조립체와 제2전극조립체는 병렬 연결된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first electrode assembly and the second electrode assembly may be connected in parallel.

본 발명에 다른 일 구현예에서 상기 병렬 연결은 제1 전극조립체로부터 돌출된 제1전극탭과 제2전극 조립체로부터 돌출된 제2전극탭이 각각 2개 이상인 것으로, 이들이 전기적으로 연결된 2개 이상의 연결부를 포함하는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the parallel connection includes two or more first electrode tabs protruding from the first electrode assembly and two or more second electrode tabs protruding from the second electrode assembly. It may be to include.

본 발명에 다른 일 구현예에서 상기 제1 전극조립체와 제2 전극조립체는 외부 단자와 연결하기 위한 제1 전극리드와 제2 전극리드를 포함하는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the first electrode assembly and the second electrode assembly may include a first electrode lead and a second electrode lead for connecting to an external terminal.

본 발명의 다른 일 구현예에서 제1 전극리드와 제2 전극리드 중 어느 하나는 양극리드, 다른 하나는 음극리드인 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, any one of the first electrode lead and the second electrode lead may be an anode lead, and the other may be a cathode lead.

본 발명의 다른 일 구현예에서 상기 연결부는 납땜 또는 초음파 접합에 의해 제1 전극탭과 제2 전극탭을 전기적으로 연결한 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the connection part may be electrically connected to the first electrode tab and the second electrode tab by soldering or ultrasonic bonding.

또한, 상기 제1 접합부 또는 제2접합부는 전기전도성을 갖는 금속 재질로 접합되는 것일 수 있다.In addition, the first junction portion or the second junction portion may be bonded to a metal material having electrical conductivity.

본 발명의 다른 일 구현예에서 상기 전기전도성을 갖는 금속 재질은 알루미늄(Al), 또는 구리, 또는 철 중 어느 하나 인 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the electrically conductive metal material may be one of aluminum (Al), copper, or iron.

본 발명의 다른 일 구현예에서 상기 제1전극조립체는 상기 제1 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제1면과 접합되어 고정된 고정부를 더 포함하는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the first electrode assembly may further include a fixing part bonded to and fixed to the first surface of the pouch packaging material to which the first electrode tab is bonded.

본 발명의 다른 일 구현예에서 상기 제2전극조립체는 상기 제2 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제2면과 접합되어 고정된 고정부를 더 포함하는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the second electrode assembly may further include a fixing part fixed to the second surface of the pouch case in which the second electrode tab is bonded.

본 발명의 다른 일 구현예에서 상기 제1전극조립체가 상기 제1 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제1면과 접합되어 고정된 제1 고정부; 상기 제2전극조립체가 상기 제2 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제2면과 접합되어 고정된 제2 고정부; 를 더 포함하는 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the first electrode assembly is a first fixing portion bonded to and fixed to the first surface of the pouch packaging material to which the first electrode tab is bonded; A second fixing part in which the second electrode assembly is bonded to and fixed to a second surface of the pouch packaging material to which the second electrode tab is bonded; It may be to include more.

상기 이차 전지는 리튬 이차 전지일 수 있다. The secondary battery may be a lithium secondary battery.

본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위전지로 다수 포함하는 전지모듈 또는 전지팩을 더 제공한다. The present invention also provides a battery module or a battery pack including a plurality of the secondary battery as a unit battery.

상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차의 전원으로 사용되는 것일 수 있다. The battery module or battery pack includes a power tool; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; It may be used as a power source for an electric commercial vehicle.

본 발명은 또한, The present invention also provides

제1 전극조립체로부터 연장된 제1전극탭과 제2전극조립체로부터 연장된 제2전극탭을 전기적으로 연결시키는 연결부를 형성하는 단계; 및Forming a connection portion electrically connecting the first electrode tab extending from the first electrode assembly and the second electrode tab extending from the second electrode assembly; And

상기 제1전극탭과 제2전극탭을 각각 파우치 외장재의 제1면또는 제2면에 접합하는 접합부를 형성하는 단계를 포함하는 것으로, And forming a bonding portion for bonding the first electrode tab and the second electrode tab to the first surface or the second surface of the pouch packaging material, respectively.

상기 파우치 외장재의 제1면과 제2면 중 어느 하나는 파우치 외장재의 상부면이고, 다른 하나는 파우치 외장재의 하부면인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법을 더 제공한다. One of the first surface and the second surface of the pouch packaging material further provides a secondary battery manufacturing method, characterized in that the upper surface of the pouch packaging material, the other is the lower surface of the pouch packaging material.

본 발명의 일 구현예에서 상기 연결부를 형성하는 단계는 납땜 또는 초음파 접합 방법을 이용하는 것일 수 있으며, In one embodiment of the present invention, the step of forming the connection may be to use a soldering or ultrasonic bonding method,

상기 접합부는 전도성을 갖는 금속 재질로 형성되는 것일 수 있다. The junction part may be formed of a metal material having conductivity.

본 발명의 다른 일 구현예에서 상기 전기전도성을 갖는 금속 재질은 알루미늄(Al), 또는 구리, 또는 철 중 어느 하나인 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the electrically conductive metal material may be any one of aluminum (Al), copper, or iron.

본 발명에 따른 이차전지는, 전지 내부에 가스 발생 또는 고온 및 고압에 의해 전지의 위험이 초래되는 경우, 상기 파우치 외장재가 부풀어 오르게 되고, 상기 파우치 외장재의 상부와 하부에 각각 접합 된 2개의 전극조립체 사이의 접합이 단락된다. 따라서, 외부 단자로부터 전극조립체 내부로의 전류의 흐름이 차단되어 원천적으로 차단되어 안전성이 우수한 이차전지를 제공할 수 있다. In the secondary battery according to the present invention, when the risk of the battery is caused by the generation of gas or high temperature and high pressure inside the battery, the pouch packaging material is swollen, and two electrode assemblies joined to the upper and lower portions of the pouch packaging material, respectively. The junction between them is shorted. Therefore, the flow of current from the external terminal to the inside of the electrode assembly is cut off at the source to provide a secondary battery having excellent safety.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 구조이고,
도 3은 상기 도 2의 파우치형 이차전지의 부분 확대도이고,
도 4는 전지 내부에 가스 발생 또는 고온 및 고압에 의해 전지의 위험이 초래되는 경우에 있어서, 본 발명에 따른 전극조립체 간의 연결부가 단락되는 형상을 나타낸 것이다. 1 is a perspective view of a general structure of a typical representative pouch type secondary battery,
2 is a structure of a pouch type secondary battery according to an embodiment of the present invention,
3 is a partially enlarged view of the pouch-type secondary battery of FIG. 2,
Figure 4 shows the shape of the short circuit between the connection between the electrode assembly according to the present invention, when the risk of the battery caused by gas generation or high temperature and high pressure inside the battery.

이하, 본 발명의 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 하기 도면들은 본 발명을 바람직한 실시예를 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들 도면에 형상만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, described in more detail with reference to the accompanying drawings of the present invention. However, the following drawings are intended to illustrate the preferred embodiment of the present invention, the scope of the present invention is not limited only to the shape in these drawings.

본 발명에 따른 이차 전지는 파우치 외장재 내부에 2 이상의 전극조립체를 전기적으로 연결하여 포함하며, 과충전 등의 원인으로 이차전지 내부에 가스가 발생하여 파우치 외장재의 형태가 변형되는 경우, 상기 2 이상의 전극조립체 간의 전기적 연결이 단절되어 전류의 흐름이 차단되도록 하는 것에 특징이 있다. The secondary battery according to the present invention includes two or more electrode assemblies electrically connected to the inside of the pouch case, and when the gas is generated in the secondary battery due to overcharge or the like, the shape of the pouch case is changed, the two or more electrode assemblies. The electrical connection between the disconnection is characterized by blocking the flow of current.

도 2는 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 이차전지의 일 실시예로서, 이를 참조하여 상세히 설명한다.
Figure 2 is an embodiment of a secondary battery according to the present invention having the above characteristics, it will be described in detail with reference to this.

먼저 본 발명에 따른 이차전지는 도 2와 같이 파우치 외장재(120) 내부에 2 이상의 전극조립체 및 이들을 전기적으로 연결한 연결부를 포함할 수 있다. First, the secondary battery according to the present invention may include two or more electrode assemblies and connection parts electrically connected to the inside of the pouch case 120 as shown in FIG. 2.

도 2에는 파우치 외장재 내부에 전극조립체가 2개 포함되나, 이에 한정되지 아니하여, 용량 및 용도, 크기에 따라 전극조립체를 다양하게 설계하여 포함할 수 있음은 물론이다. In FIG. 2, two electrode assemblies are included in the pouch sheath, but the present disclosure is not limited thereto, and the electrode assemblies may be variously designed and included according to their capacity, use, and size.

도 2에 도시된 바와 같이, 파우치 외장재 내부에 포함되는 제1 전극조립체(110a)와 제2전극조립체(110b)는 전기적으로 연결된 연결부를 갖는다. As illustrated in FIG. 2, the first electrode assembly 110a and the second electrode assembly 110b included in the pouch sheath have an electrically connected portion.

도 3은 상기 도 2의 이차전지를 A-A'를 기준으로 확대시킨 확대도로서, 상기 2 이상의 전극조립체 및 이들 간의 연결부를 포함하는 본 발명의 일 구현예에 따른 이차전지의 단면을 도시한 것이다. 3 is an enlarged view of the secondary battery of FIG. 2 based on A-A ', and illustrates a cross-sectional view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention including the two or more electrode assemblies and a connection therebetween. will be.

상기 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 제1전극조립체(110a), 제2전극조립체(110b) 및 이들을 전기적으로 연결하는 연결부(C)를 포함하는 구조로 이루어져 있다. Referring to FIG. 3, the pouch type secondary battery according to the present invention has a structure including a first electrode assembly 110a, a second electrode assembly 110b, and a connection part C electrically connecting them.

이때, 상기 연결부(C)는 상기 제1전극조립체(110a)에서 돌출된 제1전극탭(130a)과, 제2전극조립체(110b)에서 돌출된 제2전극탭(130b)이 전기적으로 연결된 것일 수 있으며, 상기 제1전극탭(130a)과 제2전극탭(130b)은 각각 파우치 외장재의 제1면과 제2면에 접합되며, In this case, the connection part C is that the first electrode tab 130a protruding from the first electrode assembly 110a and the second electrode tab 130b protruding from the second electrode assembly 110b are electrically connected. The first electrode tab 130a and the second electrode tab 130b may be bonded to the first and second surfaces of the pouch packaging material, respectively.

상기 파우치 외장재의 제1면과 제2면 중 어느 하나는 파우치 외장재의 상부면이고, 다른 하나는 이와 대응되는 파우치 외장재의 하부면으로 구성될 수 있다. One of the first surface and the second surface of the pouch packaging material may be an upper surface of the pouch packaging material, and the other may be configured as a lower surface of the pouch packaging material corresponding thereto.

상기 본 발명의 일 구현예에 따라 구성된 파우치형 이차전지는 바람직하게는 상기 제1전극조립체와 제2전극조립체가 병렬 연결된 것일 수 있다. In the pouch type secondary battery configured according to the embodiment of the present invention, the first electrode assembly and the second electrode assembly may be connected in parallel.

즉, 제1 전극조립체로부터 돌출된 제1전극탭과 제2전극 조립체로부터 돌출된 제2전극탭이 각각 2개 이상인 것으로, 이들이 전기적으로 연결된 2개 이상의 연결부를 포함하는 구조일 수 있다. That is, at least two first electrode tabs protruding from the first electrode assembly and at least two second electrode tabs protruding from the second electrode assembly may have two or more connecting parts electrically connected thereto.

이와 같이 병렬 연결되어 전지의 전압 및 용량 등이 일반적으로 하나의 전극조립체를 포함하는 이차전지의 그것과 동일할 수 있으므로, 전해액 등의 부반응이 발생하는 것을 예방할 수 있다. As such, since the voltage and capacity of the battery may be the same as those of the secondary battery including one electrode assembly, the side reactions such as electrolyte may be prevented from occurring in parallel.

상기 전극 리드 탭이 양극인 경우, 예를 들어, 알루미늄, 스텐레스, 동, 니켈, 티탄, 탄탈 및 니오브로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. When the electrode lead tab is a positive electrode, for example, the electrode lead tab may be formed of at least one metal selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, copper, nickel, titanium, tantalum, and niobium, but is not limited thereto.

또한, 상기 전극 리드 탭이 음극인 경우, 예를 들어, 구리, 니켈, 스테인레스스틸, 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 금속이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 그 접합 방법도 레이저나, 초음파 용접과 같은 공지된 방법을 사용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
In addition, when the electrode lead tab is a negative electrode, for example, at least one metal selected from the group consisting of copper, nickel, stainless steel, and alloys thereof is preferable, but is not limited thereto. The joining method can also use well-known methods, such as a laser and ultrasonic welding, and is not specifically limited.

한편, 상기 제1 전극조립체(110a)와 제2 전극조립체(110b)는 외부 단자와 연결하기 위한 제1 전극리드(230a)와 제2 전극리드(230b)를 포함하며, 상기 제1 전극리드와 제2 전극리드 중 어느 하나는 양극리드, 다른 하나는 음극리드이다. Meanwhile, the first electrode assembly 110a and the second electrode assembly 110b include a first electrode lead 230a and a second electrode lead 230b for connecting to an external terminal, and the first electrode lead and the first electrode lead 110a. One of the second electrode leads is an anode lead, and the other is a cathode lead.

따라서 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 외부적으로는 일반적인 파우치형 이차전지의 구조와 동일한 외형을 갖는 것일 수 있다.
Therefore, the pouch type secondary battery according to the present invention may have the same external appearance as the structure of a general pouch type secondary battery.

본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 내부에 전극조립체들 간의 연결부를 포함하는 구조로서, 전지의 반복되는 충방전에 따라 내부에 가스가 발생하거나 위급한 상황에 의하여 과충전 또는 과열에 의해 전지의 형태가 변형되는 경우, 연결부의 전기적 연결이 단절되는 구조인 것을 특징으로 한다. Pouch type secondary battery according to the present invention has a structure including a connection between the electrode assembly therein, the form of the battery due to overcharging or overheating due to the occurrence of gas or an emergency situation in accordance with repeated charging and discharging of the battery When deformed, the electrical connection of the connection is characterized in that the structure is disconnected.

도 4는 상기와 같은 이차전지의 형태 변형에 따른 연결부의 절연 형태를 모식적으로 도시한 단면이다. 4 is a cross-sectional view schematically showing the insulating form of the connection part according to the shape change of the secondary battery as described above.

즉, 전지 내부에 가스 등이 발생하면 파우치 외장재의 형태가 변형되고 이에 따라 파우치 외장재의 상부와 하부에 각각 접착되어 있는 제 1 접합부 및 제2 접합부는, 도 4와 같이, 파우치 외장재의 변형과 함께 각각 상반되는 방향으로 당겨지게 되며, 이에 따라 연결부의 전기적 연결이 단절되게 된다. That is, when gas or the like is generated in the battery, the shape of the pouch sheathing material is deformed, and accordingly, the first and second bonding parts adhered to the upper and lower portions of the pouch sheathing material, respectively, together with the deformation of the pouch sheathing material, as shown in FIG. 4. Each is pulled in opposite directions, thereby disconnecting the electrical connection of the connection.

따라서 전지의 비상 상황시 폭발 등의 위험이 발생하기 전에 전류의 흐름이 원천적으로 차단될 수 있도록 함으로써 보다 원천적으로 전지의 안전성을 확보할 수 있도록 한다. Therefore, it is possible to ensure the safety of the battery more fundamentally by allowing the current flow to be cut off at the source before the risk of explosion, etc. in case of emergency of the battery.

상기와 같이 절연이 된 연결부는 이 후, 파우치 내부의 가스를 빼내고 다시 연결함으로써 재사용이 가능할 수 있음은 물론이다. After the connection is insulated as described above, it can be reused by removing the gas inside the pouch and reconnecting.

상기와 같이 비상 상황 시 파우치의 형태 변형의 힘을 이용하여 연결부가 파단될 수 있도록 하기 위해서는 상기 연결부의 연결이 너무 강도가 강한 것은 바람직하지 아니하며, 파우치 및 전지의 크기 및 용량에 따라 다양한 방법으로 연결할 수 있다. 바람직하게는 상기 연결부는 납땜 또는 초음파 접합에 의해 제1 전극탭과 제2 전극탭을 전기적으로 연결한 것일 수 있다.
As described above, in order to allow the connection part to be broken by using the force of deformation of the pouch in an emergency situation, it is not preferable that the connection part is too strong, and connected in various ways according to the size and capacity of the pouch and the battery. Can be. Preferably, the connecting portion may be electrically connected to the first electrode tab and the second electrode tab by soldering or ultrasonic bonding.

한편, 상기 제1 접합부(122) 및 제2접합부(123)는 전기전도성을 갖는 금속 재질인 것이 바람직하다. 이와 같은 재질로 이루어지는 경우, 제1전극조립체 및 제2 전극조립체의 통전에 거의 영향을 주지 아니하면서 상기 역할을 수행할 수 있기 때문이다. 상기 전기전도성을 갖는 금속 재질로서 바람직하게는 알루미늄(Al), 또는 구리, 또는 철 중 어느 하나를 이용할 수 있다. On the other hand, the first junction portion 122 and the second junction portion 123 is preferably a metal material having electrical conductivity. This is because when the material is made of such a material, the above-described role can be performed without affecting the energization of the first electrode assembly and the second electrode assembly. As the metal material having electrical conductivity, any one of aluminum (Al), copper, or iron may be used.

나아가 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 제1전극조립체가 상기 제1 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제1면과 접합되어 고정된 고정부(B)를 더 포함하는 구조일 수 있으며, 이는 제2 전극조립체의 경우도 마찬가지로, 즉, 상기 제2전극조립체도 상기 제2 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제2면과 접합되어 고정된 고정부(B)를 더 포함하는 것일 수 있다. Furthermore, the pouch type secondary battery according to the present invention may have a structure in which the first electrode assembly further includes a fixing part B bonded to and fixed to the first surface of the pouch exterior material to which the first electrode tab is bonded. Likewise, in the case of the two-electrode assembly, that is, the second electrode assembly may further include a fixing part B bonded to and fixed to the second surface of the pouch packaging material to which the second electrode tab is bonded.

이와 같이 전극조립체와 파우치형 외장재가 접합 된 고정부(B)를 더 포함함으로써 파우치형 외장재의 형태 변형에 따른 힘이 연결부를 파단 하는데 더 잘 전달되어, 위험상황에 대해 보다 빠르게 대처할 수 있으며, 나아가 제1전극조립체(110a)와 제2전극조립체(110b)가 연결되는 면에서도 파우치 외장재의 상부 및 하부와 각각 접합 되어 있으므로, 전극조립체가 이동하거나 하는 문제를 발생시키지 않을 수 있으므로 바람직하다.
In this way, the electrode assembly and the pouch-type exterior member further include a fixing part B, and the force of the pouch-type exterior member is better transmitted to break the connection, so that it is possible to cope with a dangerous situation more quickly. Since the first electrode assembly 110a and the second electrode assembly 110b are connected to the upper and lower portions of the pouch case, respectively, the electrode assembly may not move or cause problems.

본 발명에 포함되는 상기 전극조립체의 형태는 특별히 한정하지 않으나, 폴딩형 전극조립체 즉, 젤리 롤형 전극조립체 또는 단일방향으로 권취된 스택(stack) & 폴딩(folding)형 전극조립체, 또는 지그재그 방향으로 권취된 Z-스택 & 폴딩형 전극조립체 중 어느 하나의 전극조립체를 이용할 수 있다. The shape of the electrode assembly included in the present invention is not particularly limited, but a folding electrode assembly, that is, a jelly roll electrode assembly or a stack & folding electrode assembly wound in a single direction, or wound in a zigzag direction The electrode assembly of any one of the Z-stack & folding electrode assembly can be used.

또한 상기 파우치형 외장재의 재질도 특별히 한정하지 아니하며, 공지의 파우치형 외장재를 이용할 수 있다.
In addition, the material of the pouch type exterior material is not particularly limited, and a known pouch type exterior material may be used.

이하, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 제조방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the pouch type secondary battery according to the present invention will be described.

본 발명의 파우치형 이차전지는, Pouch type secondary battery of the present invention,

제1 전극조립체(110a)로부터 연장된 제1전극탭(130a)과 제2전극조립체(110b)로부터 연장된 제2전극탭(130b)을 전기적으로 연결시키는 연결부(C)를 형성하는 단계; 및Forming a connection part C electrically connecting the first electrode tab 130a extending from the first electrode assembly 110a and the second electrode tab 130b extending from the second electrode assembly 110b; And

상기 제1전극탭(130a)과 제2전극탭(130b)을 각각 파우치 외장재의 제1면 또는 제2면에 접합하는 접합부(122, 123)를 형성하는 단계를 포함하는 것으로, Forming joints 122 and 123 for joining the first electrode tab 130a and the second electrode tab 130b to the first or second surface of the pouch packaging material, respectively.

상기 접합부 중 어느 하나는 파우치 외장재의 상부면에 접합하고 다른 하나는 파우치 외장재의 하부면에 접합하여 제조한다. One of the joints is manufactured by bonding to the upper surface of the pouch packaging material and the other to the lower surface of the pouch packaging material.

이때, 상기 연결부를 형성하는 단계는 상기한 바와 같이 납땜 또는 초음파 접합 방법과 같은 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 이는 상기 접합부를 파우치 외장재와 연결하는 경우에도 마찬가지이나, 그 방법에 특별히 한정되는 것은 아니다. At this time, the forming of the connecting portion may use a known method such as soldering or ultrasonic bonding method as described above, which is the same as in the case of connecting the bonding portion with the pouch case, but is not particularly limited thereto. .

이때, 상기 접합부는 전도성을 갖는 금속 재질을 이용하도록 하며, 바람직하게는 알루미늄(Al), 또는 구리, 또는 철 중 어느 하나를 이용하여 제조할 수 있다.
In this case, the junction portion is to use a conductive metal material, preferably can be manufactured using any one of aluminum (Al), copper, or iron.

본 발명에 따른 이차전지는 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는 이른바, 리튬 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
The secondary battery according to the present invention may preferably be a lithium secondary battery, and in particular, may be preferably applied to a so-called lithium polymer battery in which a lithium-containing electrolyte is impregnated into the electrode assembly in the form of a gel.

본 발명은 또한, 이차 전지가 단일로 사용되는 경우보다, 본 발명에 따른 이차전지를 단위전지로 하여 이들 단위전지들을 다수 적층하고 포장한 중대형 모듈, 또는 이와 같은 중대형 모듈을 포함하는 중대형 전지팩에 이용되는 경우에 효과적이다. The present invention also provides a medium-to-large battery pack including a medium-large module, or a medium-large module in which a plurality of these unit cells are stacked and packaged using the secondary battery according to the present invention as a unit cell, rather than a single secondary battery. It is effective when used.

상기 중대형 전지 팩은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차의 전원으로 사용될 수 있다.
The medium-large battery pack includes a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; It can be used as a power source for electric commercial vehicles.

이러한 중대형 전지 모듈 또는 중대형 전지팩의 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로 그에 대한 자세한 설명을 본 명세서에서는 생략한다. Since the structure and manufacturing method of such a medium-large battery module or a medium-large battery pack are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

110a: 제1전극조립체, 110b: 제2전극조립체,
C: 연결부,
130a: 제1 연결부, 130b: 제2 연결부,
120: 파우치 외장재,
122: 제1 접합부,
123: 제2 접합부,
230a: 제1 전극리드, 230b: 제2 전극리드
B, B': 고정부110a: first electrode assembly, 110b: second electrode assembly,
C: connection,
130a: first connection portion, 130b: second connection portion,
120: pouch sheath,
122: first junction,
123: second junction,
230a: first electrode lead, 230b: second electrode lead
B, B ': fixed part

Claims (18)

제1전극조립체, 제2전극조립체 및 이들을 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고,
상기 연결부는 제1전극조립체에서 돌출된 제1전극탭과, 제2전극조립체에서 돌출된 제2전극탭이 전기적으로 연결된 것으로,
상기 제1전극탭과 제2전극탭은 각각 파우치 외장재의 제1면과 제2면에 접합된 제1접합부와 제2접합부를 포함하며,
상기 파우치 외장재의 제1면과 제2면 중 어느 하나는 파우치 외장재의 상부면이고, 다른 하나는 파우치 외장재의 하부면인 것을 특징으로 하는 이차전지.
A first electrode assembly, a second electrode assembly, and a connection part for electrically connecting them;
The connection part may be electrically connected to the first electrode tab protruding from the first electrode assembly and the second electrode tab protruding from the second electrode assembly.
The first electrode tab and the second electrode tab respectively include a first junction portion and a second junction portion bonded to the first and second surfaces of the pouch packaging material.
Any one of the first surface and the second surface of the pouch packaging material is a top surface of the pouch packaging material, the secondary battery characterized in that the lower surface of the pouch packaging material.
제1항에 있어서,
상기 제1전극조립체와 제2전극조립체는 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 1,
The secondary battery of claim 1, wherein the first electrode assembly and the second electrode assembly are connected in parallel.
제2항에 있어서,
상기 병렬 연결은 제1 전극조립체로부터 돌출된 제1전극탭과 제2전극 조립체로부터 돌출된 제2전극탭이 각각 2개 이상인 것으로, 이들이 전기적으로 연결된 2개 이상의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 2,
The parallel connection may include two or more first electrode tabs protruding from the first electrode assembly and two or more second electrode tabs protruding from the second electrode assembly. The second connection may include two or more connection parts electrically connected to each other. battery.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극조립체와 제2 전극조립체는 외부 단자와 연결하기 위한 제1 전극리드와 제2 전극리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method of claim 1,
The first electrode assembly and the second electrode assembly is a secondary battery comprising a first electrode lead and a second electrode lead for connecting to an external terminal.
제 4항에 있어서,
제1 전극리드와 제2 전극리드 중 어느 하나는 양극리드, 다른 하나는 음극리드인 것을 특징으로 하는 이차전지.
5. The method of claim 4,
The secondary battery of any one of the first electrode lead and the second electrode lead is a positive electrode lead, the other is a negative electrode lead.
제 1항에 있어서,
상기 연결부는 납땜 또는 초음파 접합에 의해 제1 전극탭과 제2 전극탭을 전기적으로 연결한 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1,
The connection part is a secondary battery, characterized in that the first electrode tab and the second electrode tab electrically connected by soldering or ultrasonic bonding.
제 1항에 있어서,
상기 제1 접합부 또는 제2접합부는 전기전도성을 갖는 금속 재질로 접합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1,
The first junction portion or the second junction portion is a secondary battery, characterized in that bonded to a metal material having electrical conductivity.
제 7항에 있어서,
상기 전기전도성을 갖는 금속 재질은 알루미늄(Al), 또는 구리, 또는 철 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지.
8. The method of claim 7,
The secondary battery, characterized in that the metal material having electrical conductivity is any one of aluminum (Al), copper, or iron.
제1항에 있어서,
상기 제1전극조립체는 상기 제1 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제1면과 접합되어 고정된 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1,
The first electrode assembly further comprises a fixing part bonded to and fixed to the first surface of the pouch packaging material to which the first electrode tab is bonded.
제1항에 있어서,
상기 제2전극조립체는 상기 제2 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제2면과 접합되어 고정된 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1,
The second electrode assembly may further include a fixing part bonded to and fixed to a second surface of the pouch exterior material to which the second electrode tab is bonded.
제1항에 있어서, 상기 이차전지는
상기 제1전극조립체가 상기 제1 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제1면과 접합되어 고정된 제1 고정부;
상기 제2전극조립체가 상기 제2 전극탭이 접합된 파우치 외장재의 제2면과 접합되어 고정된 제2 고정부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
The method of claim 1, wherein the secondary battery
A first fixing part in which the first electrode assembly is bonded to and fixed to the first surface of the pouch packaging material to which the first electrode tab is bonded;
A second fixing part in which the second electrode assembly is bonded to and fixed to a second surface of the pouch packaging material to which the second electrode tab is bonded; Secondary battery characterized in that it further comprises.
제 1항에 있어서, 상기 이차 전지는 리튬 이차 전지인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The secondary battery of claim 1, wherein the secondary battery is a lithium secondary battery.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 이차전지를 단위전지로 다수 포함하는 전지모듈 또는 전지팩.
A battery module or battery pack including a plurality of secondary batteries according to any one of claims 1 to 12 as a unit battery.
제13항에 있어서,
상기 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차의 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 전지모듈 또는 전지팩. The method of claim 13,
The battery module or battery pack includes a power tool; Electric vehicles including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric two-wheeled vehicles including E-bikes and E-scooters; Electric golf carts; Electric trucks; Battery module or battery pack, characterized in that used as a power source for electric commercial vehicles. 제1 전극조립체로부터 연장된 제1전극탭과 제2전극조립체로부터 연장된 제2전극탭을 전기적으로 연결시키는 연결부를 형성하는 단계; 및
상기 제1전극탭과 제2전극탭을 각각 파우치 외장재의 제1면또는 제2면에 접합하는 접합부를 형성하는 단계를 포함하는 것으로,
상기 파우치 외장재의 제1면과 제2면 중 어느 하나는 파우치 외장재의 상부면이고, 다른 하나는 파우치 외장재의 하부면인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
Forming a connection portion electrically connecting the first electrode tab extending from the first electrode assembly and the second electrode tab extending from the second electrode assembly; And
And forming a bonding portion for bonding the first electrode tab and the second electrode tab to the first surface or the second surface of the pouch packaging material, respectively.
Any one of the first surface and the second surface of the pouch packaging material is a top surface of the pouch packaging material, the other is a secondary battery manufacturing method characterized in that the lower surface of the pouch packaging material.
제 15항에 있어서,
상기 연결부를 형성하는 단계는 납땜 또는 초음파 접합 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
16. The method of claim 15,
Forming the connection portion is a secondary battery manufacturing method, characterized in that using a soldering or ultrasonic bonding method.
제 15항에 있어서,
상기 접합부는 전도성을 갖는 금속 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
16. The method of claim 15,
The junction part is a secondary battery manufacturing method characterized in that formed of a conductive metal material.
제 17항에 있어서,
상기 전기전도성을 갖는 금속 재질은 알루미늄(Al), 또는 구리, 또는 철 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.18. The method of claim 17,
The electrically conductive metal material is aluminum (Al), or a secondary battery manufacturing method, characterized in that any one of copper or iron.
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