KR20140027775A - 용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

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KR20140027775A
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Abstract

용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극집전체, 음극집전체, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 양극집전체 및 음극집전체로부터 연장되어 외부로 돌출된 각각의 전극탭; 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되는 전극리드; 를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 전극리드 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 엠보처리된 전극리드를 전극탭과 용접함으로써 전극탭과의 용접강도를 향상시킬 수 있고, 용접강도의 산포 역시 감소시킬 수 있고, 이렇게 엠보처리된 전극리드를 포함하는 이차전지는 전극탭과 전극리드간의 절단으로 인한 부분발열 및 이에 따른 전지의 성능저하 문제를 해소할 수 있다.

Description

용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지{Electrode Lead of Improved Welding Strength and Secondary Battery Comprising the Same}
용접강도가 향상된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극집전체, 음극집전체, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 양극집전체 및 음극집전체로부터 연장되어 외부로 돌출된 각각의 전극탭; 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되는 전극리드;를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 전극리드 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
최근, 충·방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
통상적으로 소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
또한, 모바일 기기들이 경박화되어 감에 따라 그에 사용되는 전지셀들 역시 더욱 가볍고 얇은 구조가 요구되고 있고, 또한 중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 전지셀이 요구되고 있다.
이러한 측면에서, 전지의 형상 면에서는 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 높으며, 구조 면에서는 다수의 양극 및 음극단위 셀들을 순차적으로 적층한 구조로서 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있는 스택형 또는 스택/폴딩형 구조에 대한 수요가 높다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가 낮은 제조비, 적은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
구체적으로, 도 1에는 종래의 파우치형 리튬 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(300), 전극조립체(300)로부터 연장되어 있는 다수의 전극 탭들(302, 304), 전극 탭들(302, 304)에 용접되어 있는 전극 리드(400, 410), 및 전극조립체(300)를 수용하는 케이스(200)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(300)는 분리막(330)이 개재된 상태에서 양극(310)과 음극(320)이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(302, 304)은 전극조립체(300)의 각 극판(310, 320)으로부터 연장되어 있고, 전극 리드(400, 410)는 각 극판(310, 320)으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(302, 304)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 케이스(200)의 외부로 일부가 노출되어 있다.
케이스(200)는 전극조립체(300)를 수용할 수 있는 수납공간을 제공하며 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극 탭들(302)과 다수의 음극 탭들(304)이 전극 리드(400, 410)에 함께 결합될 수 있도록, 케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 이격되어 있다.
도 2에는 도 1의 이차전지에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극 리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단의 부분 확대도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극조립체(300)의 양극 집전체(310)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극 탭들(302)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 융착부(322)의 형태로 양극 리드(400)에 연결된다. 그러한 양극 리드(400)는 양극 탭 융착부(322)가 연결되어 있는 대향 단부(402)가 노출된 상태로 전지케이스(200)에 의해 밀봉된다. 다수의 양극 탭들(302)이 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성함으로 인해, 전지케이스(200)의 내부 상단은 전극조립체(300)의 상단면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 융착부(322)의 양극 탭들(302)은 V자 형상을 이룬다.
따라서, 전지가 그것의 상단, 즉 양극리드(400)쪽으로 낙하되거나 전지의 상단에 물리적인 외력이 가해지는 경우에, 전극조립체(300)가 케이스(200)의 내면 상단으로 이동되거나 또는 상단이 짓눌려져서, 전극탭들(302, 304)과 그와 연결된 전극리드(400, 410)의 용접부위 접합력이 약화되어 그 일부 또는 전체가 절단되는 문제가 발생하게 되고, 이 상태에서 짧은 시간 내에 많은 전류가 흐르게 될 경우, IR 발열에 의해 전지가 가열되면서 발화/폭발의 위험성이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 방법으로서, 특허문헌에는 전극리드와 전극 탭의 용접성이 우수한 전극조립체에 대하여 기재하고 있는바, 구체적으로는 전극조립체의 최외곽에 위치하는 바이셀은 그것의 중간층 극판의 두께가 다른 바이셀들 상의 대응 극판보다 상대적으로 두꺼운 것을 특징으로 하는 전극조립체에 대하여 기재하고 있다.
그러나, 이 방법에 의하면, 최외곽에 위치하는 바이셀의 중간층 극판의 두께가 다른 바이셀들 상의 대응 극판보다 상대적으로 두꺼우므로, 다수의 전극 탭들과 전극리드의 연결 시, 전극 탭에 강한 힘이 가해지거나 높은 초음파 진동을 인가하는 용접 팁이 직접 접촉하게 되더라도, 상대적으로 두꺼운 상기 중간층 극판으로부터 돌출된 전극 탭의 손상이 최소화되고, 과융착에 따른 끊어짐 현상이 방지되므로 공정상 발생하는 전극탭의 파손문제는 해결할 수 있지만, 근본적으로 전극 탭과 전극리드의 끊어짐과 같은 문제를 개선할 수 있는 방안은 제시하지 못하고 있다.
예컨대, 일상적으로 발생되는 전지의 낙하나 물리적인 외력에 의하여 전극 탭과 전극리드의 용접부위 일부 또는 전체가 절단됨으로 해서 발생하는 고용량 이차전지의 부분발열 및 이에 따른 전지의 성능저하 문제를 해소할 수 있는 방안을 제시하지는 못하고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
한국 공개특허출원 제2008-0107047호
따라서, 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전극탭-전극리드의 용접강도를 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 전극리드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전극리드와 전극탭의 용접강도를 향상킴으로써 고용량 이차전지의 부분발열 및 이에 따른 전지의 성능저하 문제를 해소하여 안전성이 확보된 이차전지를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이차전지의 전극리드에 있어서, 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 전극리드를 제공한다.
또한, 본 발명은 양극집전체, 음극집전체, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 양극집전체 및 음극집전체로부터 연장되어 외부로 돌출된 각각의 전극탭; 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되는 전극리드;를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
본 발명에 의하면, 엠보처리된 전극리드를 전극탭과 용접함으로써 전극탭과의 용접강도를 향상시킬 수 있고, 용접강도의 산포 역시 감소시킬 수 있다.
이렇게 엠보처리된 전극리드를 포함하는 이차전지는 전극탭과 전극리드간의 절단으로 인한 부분발열 및 이에 따른 전지의 성능저하 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극 리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 분해 수직단면도이다.
도 4는 엠보부가 상측에 위치하는 전극리드의 수직단면도이다.
도 5는 엠보부가 상·하측에 위치하는 전극리드의 수직단면도이다.
도 6은 전극탭과 전극리드의 용접부위 전체가 엠보처리된 전극리드의 사시도이다.
도 7은 전극탭과 전극리드의 용접부위 일부가 엠보처리된 전극리드의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따라 엠보처리된 양극리드와 양극탭 간의 용접강도를 나타내는 공정능력 그래프이다.
도 9는 종래의 양극리드와 양극탭 간의 용접강도를 나타내는 공정능력 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전극조립체(300)에는 양극(310) 및 음극(320) 사이에 분리막(330)이 개재되어 있고, 최외각 전극이 음극(320)으로 구성되어 있다. 전극조립체(300)에서, 분리막(330)은 안전성 측면에서 음극(320)보다 크고, 음극(320)은 전지 설계 밸런스 측면에서 양극(310)보다 크게 구성되어 있고, 상기 양극(310)으로부터 돌출된 다수의 양극 탭들(302)은 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성하며, 상기 융착부(322) 상단으로 엠보처리된 양극 리드(400)가 용접에 의해 전기적으로 연결된다.
예컨대, 상기 용접방법으로서 초음파용접을 일례로 들어 설명하면, 초음파 진동이 가해지면 마찰열에 의해 소성변형되면서 양극 탭들(302)이 일체로 결합되어 형성된 융착부(322)로 엠보처리된 양극리드(400)의 볼록부(401a)가 파고들면서 밀착되고, 동시에 상기 양극리드(400)의 볼록부(401a)와 볼록부(401a)의 사이(401b)로 상기 융착부(322)가 침투하면서 밀착되어 단시간에 접합됨으로써 양극탭(302)과 양극리드(400) 간의 접촉면적이 넓어지게 되고, 또한 초음파 용접시 Horn/Anvil 진동에 의한 피용접물의 흔들림을 양극리드(400) 상의 엠보부(401)가 잡아주므로 피용접물이 좌우로 흔들리지 않고 고정된 상태로 더 많은 양의 초음파 에너지가 피용접물에 전달된다. 따라서, 평면구조를 갖는 종래의 양극리드(400)에 비해 낮은 초음파 진동을 인가하여도 양극탭(302)-양극리드(400)간에 우수한 용접강도를 부여할 수 있으므로 용접과정에서 야기되는 전극탭 파손의 문제도 해소할 수 있다.
이상, 도 3을 이용하여 엠보처리된 양극리드의 경우를 일례로 들어 설명하였지만, 본 발명에 따르면 엠보처리된 전극리드는 양극리드 또는 음극리드 일 수 있고, 바람직하게는 양극리드인 것을 특징으로 한다. 엠보처리된 음극 리드의 경우도 음극 탭과의 전기적 연결에 있어서 상기한 양극리드와 동일하게 적용가능하다.
상기 양극리드는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 알루미늄, 스테인레스스틸, 동, 니켈, 티탄, 탄탈, 니오브 및 이들의 합금 재질 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다. 상기 양극리드 및 이와 용접되는 양극탭은 같은 재질인 것을 사용하면 용접과정에서 소요되는 초음파 진동을 더 낮출 수 있으므로 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 양극리드 및 이와 용접되는 양극탭의 재질은 알루미늄인 것을 사용한다.
특히, 엠보처리된 양극리드와 양극탭의 재질로서 알루미늄을 사용하여 초음파 용접한 경우, 용접강도는 51.2 ~ 62.2kg·f이고, 이는 엠보처리하지 않은 경우에 비하여 용접강도가 9.19% 향상된 것이며, 상기 용접강도의 Cpk(공정능력지수)도 3.83으로 기존에 비해 우수한 수치를 나타낸다.
여기서, Cpk란 생산되는 제품의 품질변동이 어느 정도인가를 나타내는 지표인 공정능력지수(Process Capability Index, Cp)의 일종으로, 공정의 산포만을 반영하는 Cp만으로는 공정능력의 정확도를 제대로 반영하지 못하는 단점이 있으므로 공정능력이 산포의 중심에서 벗어난 정도를 반영하여 Cp에서 이러한 치우침만큼 보정해 주는 지수가 필요한데, 이것을 Cpk라고 한다.
그리고, 상기 음극리드는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한 되는 것은 아니며, 예를 들어 구리, 니켈, 스테인레스스틸 및 이들의 합금 재질 중에서 선택되는 것을 사용할 수 있고, 상기 음극리드 및 이와 용접되는 음극탭은 동종의 금속을 사용하는 것이 바람직하나, 이종의 금속을 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에서는 엠보처리된 상기 음극리드로서 Ni-Cu, 이와 용접되는 음극탭으로서 Cu인 것을 사용하였으며, 이 경우 상기 음극리드와 음극탭 간의 용접강도는 57 ~ 87.7kg·f이며, 이들 간의 용접강도 Cpk는 1.36으로 나타났다. 음극리드의 경우에는 엠보처리를 하지 않는 기존의 음극리드도 우수한 용접강도를 나타내고 있었으므로 엠보처리로 인한 용접강도 면에서의 효과는 눈에 띄지는 않았으나, 불안정한 용접조건에 따라 발생하는 용접강도 저하는 방지할 수 있을 것으로 판단된다. 즉, 공정상 발생할 수 있는 불안정한 상황에도 안정적으로 균일한 공정품질을 확보할 수 있다.
한편, 상기 전극리드는 적층되어 있는 상기 전극탭의 일측에서 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 상기 전극리드의 일측부분이 엠보처리된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 전극리드는 적층되어 있는 상기 전극탭의 사이에 개재되어 상기 전극탭의 상측 및 하측에서 전기적으로 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 상기 전극리드의 상·하측에 엠보처리 된 것을 특징으로 한다.
좀 더 구체적으로 도 3을 참조하여 설명하면, 양극리드(400)는 그 하측에 엠보부(401)을 갖고 있으며, 상기 엠보부(401)는 양극탭(302)의 융착부(322)의 상측과 용접되어 전기적으로 연결된다. 또한, 본 발명의 다른 실시예로서 엠보부(401) 위치에 따른 전극리드의 단면도를 도 4 및 5에 모식적으로 도시하였으며, 도 4의 양극리드(400)는 그 상측에 엠보부(401)를 갖고 있으며, 이 경우에는 융착부(322)의 하측으로 양극리드(400)가 용접되고, 도 5의 양극리드(400)는 그 상·하측에 엠보부(401)를 가지고 있으며, 양극리드(400)는 적층되어 있는 양극탭(302)의 사이에 개재되어 양극탭의 상측 및 하측에서 용접된다. 이는 도면으로 도시하지 않았을 뿐, 음극리드(410)에도 동일하게 적용된다.
또한, 상기 엠보처리부분이 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분의 일부 또는 전체일 수 있으며, 도 6 및 7은 엠보부(401) 형태에 따른 평면도를 모식적으로 도시한 것으로, 도 6에는 양극탭(302)과 양극리드(400)의 용접부위 전체가 엠보처리된 것을 도시하였고, 도 7에는 용접부위 중 일부만이 엠보처리 된 것을 도시하였다. 이 또한 도면으로 도시하지 않았을 뿐 음극리드(410)에도 동일하게 적용된다.
본 발명에서 사용되는 전극탭과 전극리드의 용접방법은 초음파용접, 레이저용접, 냉간압접 중 선택된방법을 사용할 수 있으며 전극탭과 전극리드를 전기적으로 연결하며 용접시킬 수 있는 방법이라면 제한을 받지 않으나, 가장 바람직한 방법은 초음파용접일 수 있고, 이때 인가되는 초음파 진동수는 20~40 kHz인 것을 특징으로 한다.
이하, 구체적인 실시예로서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예 1
알루미늄으로 이루어진 양극(310)으로부터 돌출된 다수의 양극 탭들(302)은 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성하고, 상기 융착부(322)와 용접될 위치의 알루미늄 양극리드(400) 부분 전체를 엠보처리한 후, 상기 융착부(322)와 상기 엠보처리된 알루미늄 양극리드(400)를 40㎑의 초음파 진동에 의해 융착시켜 전극조립체를 제조하였다.
실시예 2
Cu로 이루어진 음극(320)으로부터 돌출된 다수의 음극 탭들(304)은 일체로 결합되어 융착부를 형성하고, 상기 융착부와 용접될 위치의 Ni-Cu로 이루어진 음극리드(410) 부분 전체를 엠보처리한 후, 상기 융착부와 상기 엠보처리된 음극리드(410)를 40㎑의 초음파 진동에 의해 융착시켜 전극조립체를 제조하였다.
비교예1
양극리드(400)를 엠보처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.
비교예 2
음극리드(410)를 엠보처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예2과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.
실시예1 및 2와 같은 방법으로 29개의 전극조립체를 제조하고, 비교예 1 및 2와 같은 방법으로 30개의 전극조립체를 제조한 후, 인장강도 측정기를 사용하여 전극리드와 전극탭을 그립퍼(gripper)로 잡은 후 최대 전단응력을 측정하여 용접강도를 측정한 후, 그 평균, 최대값, 최소값, 표준편차 및 Cpk를 계산하여 하기의 표 1에 나타내고, 도 8 및 9에 실시예 1 및 2의 공정능력을 나타내는 그래프를 도시하였다.
실시예1 비교예1 실시예2 비교예2
용접강도
(kg·f)		 평 균 56.92 52.13 72.02 74.52
최대값 62.2 56.6 87.7 85
최소값 51.2 45.1 57 58.1
표준편차 2.34 3.42 7.9 8.4
Cpk 3.83 2.16 1.35 1.36
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 의한 방법으로 엠보처리된 양극리드와 동종금속으로 구성된 양극탭을 용접시킨 실시예1의 경우 엠보처리하지 않은 양극리드를 사용한 비교예1에 비하여 용접강도의 평균이 9.19% 향상되었고, 산포의 척도가 되는 표준편차도 현저히 줄어들었으며 Cpk 또한 향상되었음을 알 수 있으며, 이는 실시예1 및 비교예1의 공정능력을 각각 나타내는 그래프 8 및 9를 참조하면 더욱 명확히 알 수 있다.
또한, 엠보처리된 음극리드를 사용하는 실시예2의 경우 비교예2에 비해 현저하게 우수한 효과를 나타내지는 않았지만, 이는 엠보처리하지 않은 기존의 방법에서도 우수한 용접강도를 가지고 있었기 때문으로 판단된다.
이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 이차전지 200 : 전지케이스
300 : 전극조립체 302 : 양극탭
304 : 음극탭 322 : 융착부
310 : 양극판 320 : 음극판
330 : 분리막 400 : 양극리드
401a : 양극리드 볼록부 401 : 양극리드 엠보부
410 : 음극리드

Claims (17)

  1. 이차전지의 전극리드에 있어서,
    전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 전극리드.
  2. 양극집전체, 음극집전체, 및 이들 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 양극집전체 및 음극집전체로부터 연장되어 외부로 돌출된 각각의 전극탭; 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되는 전극리드;를 포함하는 이차전지에 있어서,
    상기 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 엠보처리된 전극리드는 양극리드 또는 음극리드인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 양극리드는 알루미늄, 스테인레스스틸, 동, 니켈, 티탄, 탄탈, 니오브, 및 이들의 합금 재질 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 양극리드 및 이와 용접되는 양극탭은 같은 재질인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 양극리드 및 이와 용접되는 양극탭의 재질은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 양극리드와 양극탭 간의 용접강도는 51.2 ~ 62.2 kg·f인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 양극리드와 양극탭 간의 용접강도의 공정능력지수(Cpk)는 3.83인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 음극리드는 구리, 니켈, 스테인레스스틸, 및 이들의 합금 재질 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극리드는 적층되어 있는 상기 전극탭의 일측에서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 상기 전극리드의 일측부분이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극리드는 적층되어 있는 상기 전극탭의 사이에 개재되어 상기 전극탭의 상측 및 하측에서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 상기 전극리드의 상·하측이 엠보처리된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 2 항에 있어서
    상기 엠보처리부분이 전극탭이 안착되어 용접되는 위치에 해당하는 상기 전극리드 부분의 일부 또는 전체인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 용접은 초음파용접, 레이저용접, 냉간압접 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 용접은 초음파 용접인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 초음파 용접시 인가되는 초음파 진동수는 20 ~ 40 kHz인 것을 특징으로 하는 이차전지.

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160049889A (ko) * 2014-10-28 2016-05-10 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지 및 그의 제조방법
KR20160071222A (ko) * 2014-12-11 2016-06-21 에스케이이노베이션 주식회사 전극 탭을 포함한 이차 전지
KR101698564B1 (ko) * 2016-05-02 2017-01-23 주식회사 티피에스 이차전지용 전극단자 및 이의 제조 방법
US10797338B2 (en) 2014-11-24 2020-10-06 Samung Sdi Co., Ltd. Flexible secondary battery
CN113557100A (zh) * 2019-01-21 2021-10-26 株式会社Lg新能源 焊头和焊接装置
CN113875085A (zh) * 2020-01-30 2021-12-31 株式会社Lg新能源 具有改进的可焊接性的电池单元及电池单元处理设备

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000215877A (ja) * 1999-01-20 2000-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 扁平電池
JP4060590B2 (ja) * 2001-05-02 2008-03-12 日本碍子株式会社 リチウム二次電池の製造方法
JP3891054B2 (ja) * 2002-06-28 2007-03-07 日産自動車株式会社 積層型電池の電極タブ取出し部構造
KR101302358B1 (ko) * 2011-01-31 2013-09-06 주식회사 엘지화학 연결 신뢰성이 향상된 전지셀 및 이를 포함하는 전지모듈

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160049889A (ko) * 2014-10-28 2016-05-10 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지 및 그의 제조방법
US10797338B2 (en) 2014-11-24 2020-10-06 Samung Sdi Co., Ltd. Flexible secondary battery
KR20160071222A (ko) * 2014-12-11 2016-06-21 에스케이이노베이션 주식회사 전극 탭을 포함한 이차 전지
KR101698564B1 (ko) * 2016-05-02 2017-01-23 주식회사 티피에스 이차전지용 전극단자 및 이의 제조 방법
CN113557100A (zh) * 2019-01-21 2021-10-26 株式会社Lg新能源 焊头和焊接装置
EP3895837A4 (en) * 2019-01-21 2022-02-16 Lg Energy Solution, Ltd. SONOTRODE AND WELDING DEVICE
CN113875085A (zh) * 2020-01-30 2021-12-31 株式会社Lg新能源 具有改进的可焊接性的电池单元及电池单元处理设备
EP3955373A4 (en) * 2020-01-30 2022-08-17 LG Energy Solution, Ltd. BATTERY ELEMENT HAVING ENHANCED SOLDERABILITY AND ASSOCIATED PROCESSING APPARATUS
CN113875085B (zh) * 2020-01-30 2024-05-14 株式会社Lg新能源 具有改进的可焊接性的电池单元及电池单元处理设备

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