KR20130064091A - Secondary battery including fuse-inserted electrode lead - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A pouch type secondary battery is provided to block overcurrent to be independent of a protection circuit, by including a fuse in an electrode lead of the secondary battery. CONSTITUTION: A pouch type secondary battery comprises an electrode lead which includes two or more lead pieces aligned in one direction, and a fuse-connection part (32) which is continuously connected to the end of a neighboring lead piece, without steps; a cell assembly electrically connected to the electrode lead; and a pouch case sealing the cell assembly to expose the whole of the fuse connection part. The fuse-connecting part is bent. The fuse-connecting part is coupled to the end of the lead piece by welding.

Description

퓨즈 일체형 전극 리드를 구비하는 이차 전지{Secondary battery including fuse-inserted electrode lead}Secondary battery having a fuse-integrated electrode lead {Secondary battery including fuse-inserted electrode lead}

본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 퓨즈가 일체형으로 결합된 전극 리드를 구비하는 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having an electrode lead in which a fuse is integrally coupled.

일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.In general, a secondary battery, unlike a primary battery that cannot be charged, means a battery that can be charged and discharged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of about 3.6V, and has about three times the capacity of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for electronic equipment, and has a high energy density per unit weight. The degree is increasing rapidly.

이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 구조를 가진 단위 셀을 집합시킨 셀 어셈블리와, 셀 어셈블리를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재 케이스를 구비한다.Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively. The lithium secondary battery includes a cell assembly in which unit cells each having a structure in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an outer case housing sealingly storing the cell assembly together with the electrolyte solution Respectively.

리튬 이차 전지는 외장재 케이스의 형상에 따라, 셀 어셈블리가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 셀 어셈블리가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류된다. The lithium secondary battery is classified into a can-type secondary battery in which a cell assembly is embedded in a metal can, and a pouch-type secondary battery in which a cell assembly is embedded in a pouch case of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the casing.

파우치형 이차 전지는 제조 비용이 저렴하고 에너지 밀도가 높으며 직렬 또는 병렬 연결을 통해 대용량의 전지 팩을 구성하기 용이하다는 장점이 있어서 최근 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 전력 원으로 각광을 받고 있다.The pouch-type secondary battery has a low manufacturing cost, high energy density, and is easy to construct a battery pack of a large capacity through serial or parallel connection, and is recently attracting attention as a power source of an electric vehicle or a hybrid vehicle.

파우치형 이차 전지는 판형으로 이루어진 전극 리드가 접속된 셀 어셈블리가 파우치 케이스에 전해액과 함께 밀봉된 구조를 가진다. 전극 리드의 일부는 파우치 케이스 외부로 노출되며, 노출된 전극 리드는 이차 전지가 장착되는 장치에 전기적으로 연결되거나, 이차 전지 상호 간을 전기적으로 연결하는데 사용된다.The pouch type secondary battery has a structure in which a cell assembly to which an electrode lead made of a plate shape is connected is sealed together with an electrolyte solution in a pouch case. A part of the electrode lead is exposed to the outside of the pouch case, and the exposed electrode lead is electrically connected to the device in which the secondary battery is mounted or used to electrically connect the secondary batteries.

한편, 이차 전지는 과충전, 과방전, 과열, 과전류 등의 이상 상황으로부터 이차 전지를 보호하기 위해 보호회로와 결합되어 사용된다. 이상 상황을 유발하는 여러 가지 원인 중, 과전류는 이차 전지 내부 또는 외부의 충전 장치에서 단락이 생긴 경우 주로 발생한다. 이차 전지에 과전류가 흐르게 되면 저항 발열에 의해 이차 전지의 온도가 급속하게 상승한다. 그러면 전해액으로부터 가스가 발생되어 외장재 케이스의 내부 압력이 상승하며, 내부 압력이 외장재 케이스의 밀봉 강도 이상이 되면 이차 전지가 폭발하거나 화재 사고로까지 이어지게 된다. 따라서 이차 전지의 보호 회로에는 과전류가 발생되었을 때 충전 또는 방전전류가 흐르는 주 선로를 비가역적으로 단선시키는 퓨즈 소자가 사용되고 있다. On the other hand, the secondary battery is used in combination with the protection circuit to protect the secondary battery from abnormal situations such as overcharge, overdischarge, overheat, overcurrent. Among the various causes of the abnormal situation, overcurrent mainly occurs when a short circuit occurs in the charging device inside or outside the secondary battery. When an overcurrent flows in the secondary battery, the temperature of the secondary battery rapidly increases due to resistance heating. Then, the gas is generated from the electrolyte to increase the internal pressure of the outer case, and when the inner pressure exceeds the sealing strength of the outer case, the secondary battery may explode or lead to a fire accident. Therefore, a fuse element for irreversibly disconnecting the main line through which charging or discharging current flows is used as a protection circuit of a secondary battery.

도 1은 이차 전지 보호회로의 구성 중 퓨즈 소자의 배치 구조와 동작 메커니즘을 설명하기 위한 회로도이다.1 is a circuit diagram for describing an arrangement structure and an operation mechanism of a fuse element among the secondary battery protection circuits.

도면에 도시된 바와 같이, 이차 전지 보호회로는 과전류 발생 시 이차 전지를 보호하기 위해 퓨즈 소자(10), 과전류 센싱을 위한 센스 저항(20), 과전류 발생을 모니터하여 과전류 발생 시 퓨즈 소자(10)를 동작시키는 마이크로컨트롤러(30) 및 상기 퓨즈 소자(10)에 동작 전류의 유입을 스위칭하는 스위치(40)를 포함한다.
As shown in the figure, the secondary battery protection circuit to protect the secondary battery in the event of an overcurrent fuse element 10, the sense resistor 20 for sensing the overcurrent, the overcurrent by monitoring the occurrence of overcurrent fuse element 10 It includes a microcontroller 30 for operating the switch and the switch 40 for switching the inflow of the operating current to the fuse element (10).

퓨즈 소자(10)는 셀 어셈블리(20)의 최 외측 단자에 연결된 주 선로에 설치된다. 주 선로는 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 배선을 말한다. 도면에는, 퓨즈 소자(10)가 고전위 선로(Pack+)에 설치된 것으로 도시되어 있다. The fuse element 10 is installed on a main line connected to the outermost terminal of the cell assembly 20. The main line refers to a wiring through which charging current or discharging current flows. In the figure, the fuse element 10 is shown mounted on a high potential line (Pack +).

퓨즈 소자(10)는 3단자 소자 부품으로 2개의 단자는 충전 또는 방전 전류가 흐르는 주 선로에, 1개의 단자는 스위치(40)와 접속된다. 그리고 내부에는 주 선로와 직렬 연결되며 특정 온도에서 융단이 이루어지는 퓨즈(11)와, 상기 퓨즈(11)에 열을 인가하는 저항(12)이 포함되어 있다.The fuse element 10 is a three-terminal element part, two terminals are connected to the main line through which a charging or discharging current flows, and one terminal is connected to the switch 40. [ And a fuse 11 connected in series with the main line and performing the fusing at a specific temperature and a resistor 12 for applying heat to the fuse 11.

상기 마이크로컨트롤러(30)는 센스 저항(20) 양단의 전압을 주기적으로 검출하여 과전류 발생 여부를 모니터하며, 고전류가 발생된 것으로 판단되면 스위치(40)를 턴온시킨다. 그러면 주 선로에 흐르는 전류가 퓨즈 소자(10) 측으로 바이패스되어 저항(12)에 인가된다. 이에 따라, 저항(12)에서 발생된 주울열이 퓨즈(11)에 전도되어 퓨즈(11)의 온도를 상승시키며, 퓨즈(11)의 온도가 융단 온도까지 오르게 되면 퓨즈(11)가 융단됨으로써 주 선로가 비가역적으로 단선된다. 주 선로가 단선되면 과전류가 더 이상 흐르지 않게 되므로 과전류로부터 비롯되는 문제를 해소할 수 있다. The microcontroller 30 periodically detects the voltage across the sense resistor 20 to monitor whether overcurrent occurs, and turns on the switch 40 when it is determined that a high current has occurred. Then, a current flowing in the main line is bypassed to the fuse element 10 side and applied to the resistor 12. Accordingly, the joule heat generated by the resistor 12 is conducted to the fuse 11 to raise the temperature of the fuse 11, and when the temperature of the fuse 11 rises to the melting temperature, the fuse 11 is melted, thereby causing the main heat. The track is irreversibly disconnected. When the main line is disconnected, the overcurrent does not flow any more, so that the problem caused by the overcurrent can be solved.

그런데, 위와 같은 종래 기술은 여러 가지 문제점을 안고 있다. 즉, 마이크로컨트롤러(30)에서 고장이 생기면 과전류가 발생된 상황에서도 스위치(40)가 턴온되지 않는다. 이런 경우 퓨즈 소자(10)의 저항(12)으로 전류가 유입되지 않으므로 퓨즈 소자(10)가 동작을 하지 않는 문제가 있다. 또한 보호회로 내에 퓨즈 소자(10)의 배치를 위한 공간이 별도로 필요하고 퓨즈 소자(10)의 동작 제어를 위한 프로그램 알고리즘이 마이크로컨트롤러(30)에 반드시 적재되어야 한다. 따라서 보호회로의 공간 효율성이 저하되고 마이크로컨트롤러(30)의 부하를 증가시키는 단점이 있다.However, the above-described conventional techniques have various problems. That is, if a failure occurs in the microcontroller 30, the switch 40 is not turned on even in a situation in which an overcurrent occurs. In this case, since the current does not flow into the resistor 12 of the fuse element 10, there is a problem that the fuse element 10 does not operate. In addition, a space for arranging the fuse element 10 in the protection circuit is separately required, and a program algorithm for controlling the operation of the fuse element 10 must be loaded in the microcontroller 30. Therefore, there is a disadvantage in that the space efficiency of the protection circuit is lowered and the load of the microcontroller 30 is increased.

한편, 파우치형 이차 전지를 사용하여 대용량의 전지 팩을 구성하기 위해서는 복수의 전지를 전기적으로 연결할 필요가 있다.On the other hand, in order to configure a large capacity battery pack using a pouch type secondary battery, it is necessary to electrically connect a plurality of batteries.

도 2는 2개의 파우치형 이차 전지를 직렬로 연결하는 과정을 도시한 도면이다.2 is a view illustrating a process of connecting two pouch-type secondary batteries in series.

도면에 도시된 바와 같이, 파우치형 이차 전지(20)는 파우치 케이스(21) 외부로 인출된 전극 리드(22)를 구비한다. 전극 리드(22)는 전기적 극성에 따라 양극 리드와 음극 리드로 구분되며 파우치 케이스(23) 내에 밀봉되어 있는 셀 어셈블리(21)에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 양극 리드는 셀 어셈블리(21)의 양극판과, 음극 리드는 셀 어셈블리의 음극판에 전기적으로 접속되어 있다.As shown in the figure, the pouch type secondary battery 20 includes an electrode lead 22 drawn out of the pouch case 21. The electrode lead 22 is divided into a positive electrode lead and a negative electrode lead according to electrical polarity, and is electrically connected to the cell assembly 21 sealed in the pouch case 23. That is, the positive lead is electrically connected to the positive electrode plate of the cell assembly 21, and the negative electrode lead is electrically connected to the negative electrode plate of the cell assembly.

파우치형 이차 전지(20)가 직렬로 연결되는 방식에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 도 2는 전극 리드(22)를 절곡시킨 후 연결 바(24)를 사용하여 절곡된 전극 리드(22)를 용접하는 방식을 도시하고 있다. 이러한 방식은 전극 리드(22)를 직접 용접하는 방식에 비해 이차 전지(20)에 기계적 스트레스를 인가하지 않는다는 장점이 있다. 전극 리드(22)는 일정한 강도를 가진 금속 판으로 이루어지므로 연결 바(24) 없이 전극 리드(22)를 직접 용접하면 전극 리드(22)가 용접 부위를 향해 휘게 되어 전극 리드(22)의 휨에 의한 인장 스트레스가 발생되기 때문이다. 하지만 연결 바(24)를 이용한 접속 방식도 기계적 강도를 가진 전극 리드(22)를 절곡하는 과정에서 일시적으로 셀 어셈블리(21) 측으로 전극 리드(22)의 휨에 의한 인장 스트레스가 인가될 수 있다. 인장 스트레스가 인가되면 전극 리드(22)와 파우치 케이스(23)의 접합 면에 형성된 접착력이 약화될 수 있을 뿐만 아니라 전극 리드(22)와 셀 어셈블리(21)의 접합력을 약화시켜 접촉 저항을 증가시킬 가능성이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 전극 리드(22)의 연결 방식에 상관 없이 인장 스트레스가 셀 어셈블리(21) 측으로 인가되는 것을 방지할 수 있는 전극 리드의 구조적 개선이 반드시 필요하다.There may be a number of ways in which the pouch-type secondary battery 20 is connected in series. FIG. 2 illustrates the bending of the electrode lead 22 and then welding the bent electrode lead 22 using the connection bar 24. It shows how to do it. This method has an advantage that no mechanical stress is applied to the secondary battery 20 as compared with the method of directly welding the electrode lead 22. Since the electrode lead 22 is made of a metal plate having a certain strength, when the electrode lead 22 is directly welded without the connecting bar 24, the electrode lead 22 is bent toward the welding site and thus the bending of the electrode lead 22 is prevented. This is because tensile stress is generated. However, in the connection method using the connection bar 24, tensile stress due to bending of the electrode lead 22 may be temporarily applied to the cell assembly 21 in the process of bending the electrode lead 22 having mechanical strength. When tensile stress is applied, not only the adhesive force formed on the joint surface of the electrode lead 22 and the pouch case 23 can be weakened, but also the contact force of the electrode lead 22 and the cell assembly 21 can be weakened to increase the contact resistance. There is a possibility. In order to solve this problem, it is necessary to improve the structure of the electrode lead that can prevent the tensile stress is applied to the cell assembly 21, regardless of the connection method of the electrode lead 22.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 퓨즈를 자체 구비하여 과전류 발생 시 보호회로와는 독립적으로 과전류를 차단할 수 있는 파우치형 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, it is an object of the present invention to provide a pouch-type secondary battery that can block the over-current independently of the protection circuit when the over-current is provided by the fuse itself.

본 발명의 다른 목적은, 퓨즈의 장착을 위한 별도의 공간 할당이 필요하지 않은 설계 조건으로 퓨즈를 장착하고 있는 파우치형 이차 전지를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a pouch type secondary battery in which a fuse is mounted under design conditions in which a separate space allocation for mounting the fuse is not required.

본 발명의 또 다른 목적은, 복수의 파우치형 이차 전지를 전기적으로 연결하더라도 인장 스트레스가 유발되는 것을 방지할 수 있도록 퓨즈 장착 위치가 설계된 파우치형 이차 전지를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a pouch type secondary battery in which a fuse mounting position is designed to prevent tensile stress from being induced even when a plurality of pouch type secondary batteries are electrically connected.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention. In addition, the objects and advantages of the present invention can be realized by the configuration and combination of configurations shown in the claims.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 파우치형 이차 전지는, 일 방향으로 배치된 적어도 2개 이상의 리드편과 인접하는 리드편을 연결하는 퓨즈 연결부를 포함하는 전극 리드; 상기 전극 리드가 전기적으로 연결된 셀 어셈블리; 및 상기 퓨즈 연결부가 외부에 노출되도록 상기 셀 어셈블리를 밀봉하는 파우치 케이스를 포함하고, 상기 퓨즈 연결부는 절곡되어 있는 것을 특징으로 한다.Pouch-type secondary battery for achieving the above technical problem, the electrode lead including a fuse connecting portion for connecting at least two lead pieces and the adjacent lead piece arranged in one direction; A cell assembly to which the electrode leads are electrically connected; And a pouch case sealing the cell assembly such that the fuse connection part is exposed to the outside, wherein the fuse connection part is bent.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 퓨즈 연결부는 리드편의 단부와 용접에 의해 결합될 수 있다. 여기서, 상기 용접은 레이저 용접 또는 초음파 용접일 수 있다. According to one aspect of the invention, the fuse connection portion may be coupled by welding with the end of the lead piece. Here, the welding may be laser welding or ultrasonic welding.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 퓨즈 연결부는 리드편의 양측 단부로부터 연장되어 절곡된 가압 플랜지에 삽입되어 압착될 수 있다. 바람직하게, 상기 가압 플랜지에 의한 압착 부위에 용접이 이루어질 수 있다.According to another aspect of the present invention, the fuse connecting portion may be inserted into a pressing flange bent and extended from both ends of the lead piece to be compressed. Preferably, welding may be made to the pressing portion by the pressing flange.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 퓨즈 연결부는 리드편의 단부를 따라 형성된 홈에 삽입되어 압착된다. 바람직하게, 상기 홈의 압착 부위에 용접이 이루어진다.According to another aspect of the invention, the fuse connecting portion is inserted into the groove formed along the end of the lead piece is compressed. Preferably, the welding is made to the pressing portion of the groove.

선택적으로, 상기 퓨즈 연결부의 폭이 리드편의 폭보다 작을 수 있다. 또한, 상기 퓨즈 연결부가 2개 이상인 것이 가능하다. Optionally, the width of the fuse connection portion may be smaller than the width of the lead piece. It is also possible that there are two or more fuse connections.

본 발명에 있어서, 상기 퓨즈 연결부는 양극 또는 음극에 해당하는 전극 리드에 선택적으로 구비될 수 있다. 대안으로서, 상기 퓨즈 연결부는 양극 및 음극에 해당하는 전극 리드에 모두 구비될 수 있다. In the present invention, the fuse connecting portion may be selectively provided on the electrode lead corresponding to the positive electrode or the negative electrode. Alternatively, the fuse connection may be provided in both the electrode leads corresponding to the positive electrode and the negative electrode.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 리드 자체에 퓨즈가 장착되어 있으므로 과전류가 발생되면 전극 리드가 단선됨으로써 과전류가 차단되는 효과가 있다.According to an aspect of the present invention, since the fuse is mounted on the electrode lead itself, when the overcurrent is generated, the electrode lead is disconnected and thus the overcurrent is blocked.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극 리드 자체에 퓨즈가 장착되어 있으므로 퓨즈의 장착을 위해 별도의 공간을 할애하지 않아도 되는 장점이 있다.According to another aspect of the present invention, since the fuse is mounted on the electrode lead itself, there is an advantage of not having to devote a separate space for mounting the fuse.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전극 리드가 절곡되는 지점에 퓨즈가 구비될 경우 복수의 파우치형 이차 전지를 전기적으로 접속하더라도 인장 스트레스가 유발되는 것을 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, when a fuse is provided at a point at which the electrode lead is bent, even if a plurality of pouch-type secondary batteries are electrically connected, tensile stress may be prevented.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 이차 전지 보호회로에 포함된 퓨즈의 동작 메커니즘을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 2는 2개의 파우치형 이차 전지를 연결 바를 사용하여 전기적으로 접속한 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 전극 리드의 구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 제1실시 예에 따른 전극 리드 구조의 변형 예를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 전극 리드의 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 전극 리드의 구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 전극 리드의 구조를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 변형 예에 따른 전극 리드의 구조를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전극 리드가 퓨즈 연결부를 중심으로 1회 절곡된 모습을 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 전극 리드가 퓨즈 연결부를 중심으로 2회 절곡된 모습을 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 전극 리드가 구비된 파우치형 이차 전지의 예를 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 전극 리드가 구비된 파우치형 이차 전지의 다른 예를 도시한 평면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a circuit diagram illustrating an operation mechanism of a fuse included in a conventional secondary battery protection circuit.
2 is a perspective view illustrating a state in which two pouch type secondary batteries are electrically connected using a connection bar.
3 is a perspective view showing the structure of an electrode lead according to a first embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a modified example of the electrode lead structure according to the first embodiment.
5 is a perspective view illustrating a structure of an electrode lead according to a second exemplary embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a structure of an electrode lead according to a third exemplary embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing the structure of an electrode lead according to a modification of the present invention.
8 is a perspective view illustrating a structure of an electrode lead according to another modified example of the present invention.
9 is a perspective view showing a state in which the electrode lead is bent once around the fuse connection unit according to the present invention.
10 is a perspective view showing a state in which the electrode lead is bent twice around the fuse connecting portion according to the present invention.
11 is a plan view illustrating an example of a pouch type secondary battery provided with an electrode lead according to the present invention.
12 is a plan view illustrating another example of a pouch-type secondary battery provided with an electrode lead according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명에 따른 파우치형 이차 전지는, 적어도 2개 이상의 리드편과 이 리드편을 연결하는 퓨즈 연결부로 이루어진 전극 리드와, 전극 리드가 전기적으로 연결된 셀 어셈블리와, 상기 퓨즈 연결부가 외부에 노출되도록 상기 셀 어셈블리를 전해액과 함께 밀봉하는 파우치 케이스를 포함한다.The pouch type secondary battery according to the present invention includes an electrode lead including at least two lead pieces and a fuse connection part connecting the lead pieces, a cell assembly to which the electrode leads are electrically connected, and the fuse connection part exposed to the outside. And a pouch case for sealing the cell assembly with the electrolyte.

본 발명의 주요 특징은 전극 리드의 구조에 있으므로 이하에서는 전극 리드의 구조를 중심으로 본 발명의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.Since the main feature of the present invention is in the structure of the electrode lead, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the structure of the electrode lead.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 파우치형 이차 전지의 전극 리드 구조를 도시한 평면 도이다.3 is a plan view illustrating an electrode lead structure of the pouch type secondary battery according to the first embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 제1실시 예에 따른 전극 리드는 상부 리드편(30), 하부 리드 편(31), 그리고 상기 상부 및 하부 리드편(30, 31)을 연결하는 퓨즈 연결부(32)를 포함한다. Referring to the drawings, the electrode lead according to the first exemplary embodiment includes an upper lead piece 30, a lower lead piece 31, and a fuse connection part 32 connecting the upper and lower lead pieces 30 and 31. do.

상부 리드편(30)과 하부 리드편(31)의 단부는 중간의 퓨즈 연결부(32)와 레이저 용접에 의해 접합될 수 있다. 이런 경우, 상부 리드편(30)과 하부 리드편(31)의 단부와 퓨즈 연결부(32)의 단부가 직접적으로 접합되므로 접합 계면에 단차가 형성되지 않는다(A 참조).End portions of the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31 may be joined to the intermediate fuse connecting portion 32 by laser welding. In this case, since the end of the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31 and the end of the fuse connecting portion 32 are directly joined, no step is formed at the joining interface (see A).

대안으로서, 상부 리드편(30)과 하부 리드편(31)은 초음파 용접에 의해 퓨즈 연결부(32)와 접합될 수 있다. 이런 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 상부 리드편(30)과 하부 리드편(31)의 단부와 퓨즈 연결부(32)의 단부가 소정 폭 중첩된 접합 구조가 형성되며 단부 간의 중첩 부위에서 초음파 용접이 이루어진다(B 참조).As an alternative, the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31 may be joined to the fuse connecting portion 32 by ultrasonic welding. In this case, as shown in FIG. 4, a joining structure is formed in which the ends of the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31 and the ends of the fuse connecting portion 32 overlap a predetermined width, and are ultrasonically welded at the overlapping portions between the ends. This is done (see B).

상부 리드편(30)과 하부 리드편(31)은 금속판으로 이루어진다. 상기 금속판을 구성하는 물질은, 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스 스틸, 티타늄, 금 및 은으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 합금일 수 있다. 또한 필수적인 것은 아니지만 상기 금속판의 표면에는 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 표면 처리층이 구비될 수 있다. 하지만 본 발명은 금속판의 재질에 의해 한정되지 않으므로 도전성이 우수하고 부식 내성이 있다고 알려진 물질이라면 어떠한 것이라도 금속판의 재질로 채용이 가능하다.The upper lead piece 30 and the lower lead piece 31 are made of a metal plate. The material constituting the metal plate may be one or an alloy thereof selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, stainless steel, titanium, gold, and silver. In addition, although not essential, the surface of the metal plate may be provided with a surface treatment layer surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like. However, the present invention is not limited by the material of the metal plate, so any material known to have excellent conductivity and corrosion resistance may be employed as the material of the metal plate.

상기 퓨즈 연결부(32)는 이차 전지가 가진 규격 이내의 전류가 전극 리드에 흐를 때에는 전류 흐름 경로를 제공하지만 전극 리드를 통해 과전류가 흐를 때에는 저항 발열로 자체 온도가 융점 이상으로 급속하게 상승하면서 융단이 이루어진다. 상기 퓨즈 연결부(32)가 융단되면 전극 리드가 비가역적으로 단선된다. The fuse connection part 32 provides a current flow path when a current within the specification of the secondary battery flows through the electrode lead, but when the overcurrent flows through the electrode lead, the resistance heats rapidly rises above the melting point while the temperature rises above the melting point. Is done. When the fuse connector 32 is fused, the electrode lead is irreversibly disconnected.

본 발명은, 상기 퓨즈 연결부(32)를 전극 리드 구조에 도입함으로써 이차 전지 보호회로의 과전류 보호 동작과는 독립적으로 이차 전지에 과전류가 흐르는 것을 방지한다.The present invention prevents the overcurrent from flowing through the secondary battery independently of the overcurrent protection operation of the secondary battery protection circuit by introducing the fuse connecting portion 32 into the electrode lead structure.

바람직하게, 퓨즈 연결부(32)는 납과 주석의 합금, 또는 아연, 안티몬, 비스무쓰 등의 추가 성분이 첨가된 납과 주석의 합금 등으로 이루어질 수 있다. 퓨즈 연결부(32)의 융단 온도는 합금에 함유되는 물질의 조성에 의해 조절 가능한데, 본 발명이 퓨즈 연결부(32)의 구체적인 재질에 의해 한정되는 것은 아니다.Preferably, the fuse connection part 32 may be made of an alloy of lead and tin, or an alloy of lead and tin to which additional components such as zinc, antimony, bismuth, and the like are added. The melting temperature of the fuse connector 32 may be controlled by the composition of the material contained in the alloy, but the present invention is not limited to the specific material of the fuse connector 32.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 파우치형 이차 전지의 리드 구조를 도시한 사시도와 평면도이다.5 is a perspective view and a plan view illustrating a lead structure of a pouch type secondary battery according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제2실시 예에 따른 전극 리드는 퓨즈 연결부(32)가 상부 리드편(30) 및 하부 리드편(31)의 양측 단부로부터 좌우로 연장되어 절곡된 가압 플랜지(33)에 삽입된 후 기계적으로 압착된 구조를 가진다. 퓨즈 연결부(32)의 접합 강도를 향상시키기 위해, 가압 플랜지(33)에 퓨즈 연결부(32)를 압착 고정한 후 압착 고정 부위에 초음파 용접이 추가로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 5, an electrode lead according to the second embodiment may include a fuse connecting portion 32 extending from left and right sides of the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31 to the left and right by bending the bent flange 33. It has a mechanically compressed structure after being inserted. In order to improve the bonding strength of the fuse connecting portion 32, the welding of the fuse connecting portion 32 to the pressing flange 33 may be additionally ultrasonic welding to the crimp fixing portion.

가압 플랜지(33)는 상부 리드편(30)과 하부 리드편(31)을 퓨즈 연결부(32)와 전기적으로 연결하면서도 퓨즈 연결부(32)를 단단하게 결합 고정하는 역할을 한다. 가압 플랜지(33)의 형상은 특별히 제한되지 않으므로, 도면에 도시된 형상 이외에도 여러 가지 다른 형상이 채용될 수 있다.The pressurizing flange 33 electrically connects the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31 to the fuse connecting part 32 and serves to firmly fix the fuse connecting part 32. Since the shape of the pressing flange 33 is not particularly limited, various other shapes may be adopted in addition to the shape shown in the drawings.

도 6은 본 발명의 제3실시 예에 따른 파우치형 이차 전지의 리드 구조를 도시한 사시도와 평면도이다.6 is a perspective view and a plan view illustrating a lead structure of a pouch type secondary battery according to a third embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제3실시 예에 따른 전극 리드는 퓨즈 연결부(32)의 단부가 상부 리드편(30)과 하부 리드편(31)의 단부를 따라 형성된 U 자형 홈(34)에 삽입되어 압착된 구조를 가진다. 상기 퓨즈 연결부(32)의 접합 강도를 향상시키기 위해, 상기 퓨즈 연결부(32)를 상기 U 자형 홈(34)에 삽입하여 압착한 후 초음파 용접을 추가로 수행할 수 있다.Referring to FIG. 6, in the electrode lead according to the third exemplary embodiment, an end portion of the fuse connection part 32 is inserted into a U-shaped groove 34 formed along the end portions of the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31. It has a compressed structure. In order to improve the bonding strength of the fuse connector 32, the fuse connector 32 may be inserted into the U-shaped groove 34 and compressed, and then ultrasonic welding may be further performed.

한편, 전극 리드에 구비된 퓨즈 연결부(32)의 폭은 상부 리드편(30) 및 하부 리드편(31)의 폭과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 하지만 경우에 따라서는 도 7에 도시된 바와 같이 퓨즈 연결부(32)의 폭이 상부 리드편(30) 및 하부 리드편(31)의 폭보다 작은 것을 특별히 제한하지 않는다. 또한, 전극 리드에 구비된 퓨즈 연결부(32)는 도 8에 도시된 바와 같이 적어도 2개 이상 구비되어도 무방하다. 이러한 경우, 리드편은 3개 이상으로 증가한다. 이 경우에도 리드편과 퓨즈 연결부(32)의 접합 방식, 접합된 부위의 구조 등은 상술한 실시 예에서 설명된 구성이 모두 그대로 적용 가능하다. 즉 용접에 의한 결합 방식, 압착 플랜지와 압착 홈에 의한 결합 방식 등이 그대로 적용될 수 있고, 퓨즈 연결부(32)의 폭은 리드편의 폭과 동일할 수도 있고 작을 수도 있다.On the other hand, the width of the fuse connecting portion 32 provided in the electrode lead is preferably substantially the same as the width of the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31. However, in some cases, as shown in FIG. 7, the width of the fuse connecting portion 32 is not particularly limited to that of the upper lead piece 30 and the lower lead piece 31. In addition, as illustrated in FIG. 8, at least two fuse connecting portions 32 provided in the electrode lead may be provided. In this case, the number of lead pieces increases to three or more. Even in this case, all of the configurations described in the above-described embodiments may be applied to the method of joining the lead piece and the fuse connecting part 32 and the structure of the joined part. That is, a joining method by welding, a joining method by a crimping flange and a crimping groove, etc. may be applied as it is, and the width of the fuse connecting portion 32 may be the same as or smaller than the width of the lead piece.

상기 퓨즈 연결부(32)가 위치하는 지점은 전극 리드의 절곡 지점에 대응하는 것이 보다 바람직하다. 도 9는 퓨즈 연결부(32)가 하나인 경우 퓨즈 연결부(32)를 절곡 지점으로 하여 전극 리드를 한번 절곡하였을 때의 전극 리드 구조를 도시한다. 그리고, 도 10은 퓨즈 연결부(32)가 두 개인 경우 퓨즈 연결부(32)를 절곡 지점으로 하여 전극 리드를 두 번 절곡하였을 때의 전극 리드 구조를 도시한다. More preferably, the position where the fuse connection part 32 is located corresponds to the bending point of the electrode lead. FIG. 9 illustrates an electrode lead structure when the electrode lead is bent once with the fuse connector 32 as the bending point when there is one fuse connector 32. FIG. 10 illustrates an electrode lead structure when the electrode lead is bent twice using the fuse connecting portion 32 as a bending point when the fuse connecting portion 32 is two.

일 예로, 전극 리드의 절곡은 연결 바를 사용하여 파우치형 이차 전지 상호간을 직렬 또는 병렬로 접속할 때 이루어질 수 있다. 퓨즈 연결부(32)는 기계적 강도가 크지 않아 작은 힘으로도 형상 변형이 용이하다는 이점이 있다. 따라서 전극 리드를 절곡하는 과정에서 인장 스트레스가 유발되는 것을 최소화할 수 있고 나아가 절곡 가공이 완료된 이후에도 인장 스트레스가 잔류되는 것을 방지할 수 있다. For example, bending of the electrode lead may be performed when the pouch type secondary batteries are connected to each other in series or in parallel using a connection bar. The fuse connection part 32 has an advantage that the deformation of the shape is easy even with a small force because the mechanical strength is not large. Therefore, it is possible to minimize the occurrence of tensile stress in the process of bending the electrode lead, and furthermore, it is possible to prevent the tensile stress from remaining after the bending process is completed.

도 11과 도 12는 본 발명에 따른 전극 리드를 구비한 파우치형 이차 전지의 구조를 도시한 평면도이다.11 and 12 are plan views illustrating the structure of a pouch type secondary battery having an electrode lead according to the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 리드(50)는 하나 이상의 단위 셀이 집합된 셀 어셈블리(51)에 결합된 후 파우치 케이스(52) 내에 전해액과 함께 밀봉될 수 있다. 파우치 케이스(52)에 전극 리드(50가 결합된 셀 어셈블리(51)를 열 융착에 의해 밀봉하는 기술은 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.As shown in the figure, the electrode lead 50 according to the present invention may be sealed together with the electrolyte solution in the pouch case 52 after the one or more unit cells are coupled to the assembled cell assembly 51. Since the technique of sealing the cell assembly 51 having the electrode lead 50 coupled to the pouch case 52 by heat fusion is widely known, a detailed description thereof will be omitted.

퓨즈 연결부(53)가 구비된 전극 리드 구조는 도 11에 도시된 바와 같이 양극 리드 또는 음극 리드 중 어느 한 쪽에만 채용할 수도 있고, 도 12에 도시된 바와 같이 양극 리드 및 음극 리드에 모두 채용하는 것이 가능하다. As shown in FIG. 11, the electrode lead structure having the fuse connecting portion 53 may be employed only in either the positive electrode lead or the negative electrode lead, and as shown in FIG. 12, the electrode lead structure may be employed in both the positive electrode lead and the negative electrode lead. It is possible.

전극 리드(50)는 셀 어셈블리(51)에 포함된 양극판과 음극판에 전기적으로 접속된다. 전기적 접속을 위해 양극판과 음극판에는 양극판과 음극판으로부터 연장된 구조로 형성된 전극 탭(55)이 구비될 수 있다. 이러한 경우 전극 리드(50)는 초음파 용접, 저항 용접, 레이저 용접, 도전성 접착제 등을 통해 전극 탭(55)에 접합될 수 있다. 파우치 케이스(52)와 전극 리드(50)의 접합 계면에는 절연 테이프(54)가 개재될 수 있다. 절연 테이프(54)는 파우치 케이스(52)와 전극 리드(50)의 접착력을 향상시키고 수분이 전극 리드(50) 부위를 통해 파우치 케이스(52) 내부로 침투하는 것을 방지한다. The electrode lead 50 is electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate included in the cell assembly 51. For the electrical connection, the positive electrode plate and the negative electrode plate may be provided with electrode tabs 55 formed in a structure extending from the positive electrode plate and the negative electrode plate. In this case, the electrode lead 50 may be bonded to the electrode tab 55 through ultrasonic welding, resistance welding, laser welding, conductive adhesive, or the like. An insulating tape 54 may be interposed between the pouch case 52 and the electrode lead 50. The insulating tape 54 improves adhesion between the pouch case 52 and the electrode lead 50 and prevents moisture from penetrating into the pouch case 52 through the electrode lead 50.

상술한 본 발명의 구성에 의하면, 전극 리드 자체에 퓨즈가 장착되어 있으므로 과전류가 발생되면 전극 리드 자체가 단선됨으로써 이차 전지 보호회로와는 독립적으로 과전류가 차단되는 효과가 있다. 따라서 이차 전지 보호회로의 과전류 차단 기능이 동작하지 않더라도 과전류의 흐름을 차단하는 것이 가능하다. 또한, 전극 리드 자체에 퓨즈가 장착되어 있으므로 퓨즈의 장착을 위해 별도의 공간을 할애하지 않아도 되는 장점이 있다. 나아가, 전극 리드가 절곡될 지점에 퓨즈가 구비될 경우 전극 리드에 절곡 가공을 가하더라도 인장 스트레스가 유발되는 것을 최소화할 수 있다. According to the configuration of the present invention described above, since the fuse is mounted on the electrode lead itself, when the overcurrent is generated, the electrode lead itself is disconnected, and thus the overcurrent is cut off independently of the secondary battery protection circuit. Therefore, even if the overcurrent blocking function of the secondary battery protection circuit does not operate, it is possible to block the flow of the overcurrent. In addition, since the fuse is mounted on the electrode lead itself, there is an advantage that a separate space is not required for mounting the fuse. Furthermore, when the fuse is provided at the point where the electrode lead is to be bent, even if the electrode lead is bent, it is possible to minimize the occurrence of tensile stress.

본 발명은 파우치에 실장되는 셀 어셈블리의 구조, 셀 어셈블리를 구성하는 단위 셀의 구조, 단위 셀의 종류, 단위 셀을 구성하는데 사용한 물질의 종류, 파우치 케이스의 구조와 재질, 파우치 케이스의 실링 파라미터 등에 의해 한정되지 않음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.The present invention provides a structure of a cell assembly mounted on a pouch, a structure of a unit cell constituting the cell assembly, a type of unit cell, a kind of material used to form the unit cell, a structure and a material of the pouch case, a sealing parameter of the pouch case, and the like. It is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited thereto.

상술한 실시 예에서, 상부, 하부 또는 상하 등으로 표현된 용어는 구성요소를 상대적으로 구분하거나 정의하기 위한 도구적 개념일 뿐이며, 절대적인 기준에서 물리적인 구성을 구분하기 위하여 사용된 용어가 아님은 자명하다.In the above-described embodiment, terms expressed as top, bottom, or top and bottom are merely instrumental concepts for relatively classifying or defining components, and are not used to classify physical configurations in absolute terms. Do.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

21: 셀 어셈블리 23: 파우치 케이스
22: 전극 리드 24: 연결 바
30: 상부 리드 31: 하부 리드
32: 퓨즈 연결부 33: 가압 플랜지21: cell assembly 23: pouch case
22: electrode lead 24: connecting bar
30: upper lead 31: lower lead
32: fuse connection 33: pressurized flange

Claims (7)

일 방향으로 배치된 적어도 2개 이상의 리드편과, 인접하는 리드편의 단부와 단차 없이 연속적으로 연결된 퓨즈 연결부를 포함하는 전극 리드;
상기 전극 리드가 전기적으로 연결된 셀 어셈블리; 및
상기 퓨즈 연결부의 전체가 외부에 노출되도록 상기 셀 어셈블리를 밀봉하는 파우치 케이스를 포함하고,
상기 퓨즈 연결부는 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.An electrode lead including at least two lead pieces arranged in one direction and a fuse connection part continuously connected to an end portion of an adjacent lead piece without a step;
A cell assembly to which the electrode leads are electrically connected; And
A pouch case for sealing the cell assembly such that the entirety of the fuse connection part is exposed to the outside;
The fuse connection portion is pouch type secondary battery, characterized in that the bent. 제1항에 있어서,
상기 퓨즈 연결부는 리드편의 단부와 용접에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.The method of claim 1,
The fuse connection portion is a pouch type secondary battery, characterized in that coupled to the end of the lead piece by welding. 제2항에 있어서,
상기 용접은 레이저 용접 또는 초음파 용접인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.The method of claim 2,
The welding is a pouch type secondary battery, characterized in that the laser welding or ultrasonic welding. 제1항에 있어서,
상기 퓨즈 연결부의 폭이 리드편의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.The method of claim 1,
A pouch type secondary battery, wherein a width of the fuse connection portion is smaller than that of a lead piece. 제1항에 있어서,
상기 퓨즈 연결부가 2개 이상인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.The method of claim 1,
Pouch-type secondary battery, characterized in that two or more fuse connection. 제1항에 있어서,
상기 퓨즈 연결부는 양극 또는 음극에 해당하는 전극 리드에 선택적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.The method of claim 1,
The fuse connection part is a pouch type secondary battery, characterized in that selectively provided in the electrode lead corresponding to the positive electrode or the negative electrode. 제1항에 있어서,
상기 퓨즈 연결부는 양극 및 음극에 해당하는 전극 리드에 모두 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차 전지.The method of claim 1,
The fuse connection part is a pouch type secondary battery, characterized in that provided in both the electrode lead corresponding to the positive electrode and the negative electrode.
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