KR20150034497A - 개선된 탭-리드 결합 구조를 갖는 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 복수의 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 상기 전극 탭에 연결되는 전극 리드; 및 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스를 포함하는 것으로서, 상기 복수의 전극 탭 중 상대적으로 상부에 위치하는 전극 탭들로 이루어지는 제1 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 상면에 결합되고, 상기 복수의 전극 탭 중 상대적으로 하부에 위치하는 전극 탭들로 이루어지는 제2 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 하면에 결합되며, 상기 복수의 전극 탭은 상기 전극 리드로부터 멀리 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 갖는다.
Description
본 발명은 전극 탭과 전극 리드 사이의 결합 구조가 개선된 이차전지에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수의 전극 탭 중 일부는 전극 리드의 일 면에 부착되고 나머지는 타 면에 부착되는 구조를 가지며, 복수의 전극 탭의 폭이 서로 상이하게 형성된 구조를 갖는 이차전지에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
상기 이차 전지(셀)는 외장의 종류, 구조 등에 따라 파우치형, 캔형, 각형 등으로 분류될 수 있으며, 전극구조체의 구조적 특성에 따라 젤리-롤형(권취형), 스택형, 스택/폴딩형 등으로 구분되기도 한다.
최근, 하이브리드 전기 자동차(HV), 전기 자동차(EV)나 전력 저장 등에도 이차전지가 사용되면서 대용량 환경에 따른 이차전지의 사용이 필요하게 되고, 이에 따라 전지의 크기 및 용량도 계속 증가하고 있는 추세이다.
이차전지는 내부의 전기 화학적 반응에 의하여 충전 또는 방전이 끊임없이 반복적으로 일어나므로 이와 같이 이차전지가 고용량화되는 경우 상기 충방전에 따른 발열이 비약적으로 증가하게 된다. 이와 같은 비약적인 발열 증가는 전기 화학적 반응을 일으키는 이차전지에 치명적인 성능 저하를 초래할 수 있다.
이러한 이차전지의 고용량 환경에 적응하기 위하여 탭과 리드의 개수를 늘리고, 크기를 증가시키는 기법이 종래 적용되어 왔으나, 이와 같이 단순히 탭과 리드의 개수 및/또는 크기를 증가시키는 방법만으로는 탭과 리드 간의 안정적이고 신뢰성 있는 결합을 보장하기 어려운 면이 있다.
또한, 탭과 리드의 개수가 증가되는 만큼 접합부의 개수가 증가되는데, 이와 같이 부품 상호 간의 결합을 위한 접합부가 증가하게 되는 경우 제조 공정이 복잡해짐은 물론, 전기 저항의 불균일성이 발생될 뿐만 아니라 전체적인 저항 값이 증가되는 등의 부정적인 효과가 발생될 수 있다. 이러한 부정적인 효과는 이차 전지가 정상적인 성능을 지속적으로 유지하는데 상당한 저해 요인으로 작용될 수 있다.
이러한 저항의 불균일 현상 및 저항 값의 증가 현상은 국소적으로 발열의 불균일 현상 또는 부반응 현상을 발생시키게 되며, 이러한 발명의 불균일 현상 및 부반응 현상은 이차 전지의 퇴화속도를 더욱 가속화시킬 수 있어 이에 대한 개선책의 마련이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상술한 기술적 요구를 감안하여 창안된 것으로서, 이차전지에 있어서 전극 탭과 전극 리드 사이의 연결 구조 및 전극 탭의 폭 변경을 통해 이차전지 자체가 갖는 전기저항을 최소화 할 뿐만 아니라, 이차전지의 제조공정 상의 편의를 도모하여 수율을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 위에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 복수의 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 상기 전극 탭에 연결되는 전극 리드; 및 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스를 포함하는 것으로서, 상기 복수의 전극 탭 중 상대적으로 상부에 위치하는 전극 탭들로 이루어지는 제1 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 상면에 결합되고, 상기 복수의 전극 탭 중 상대적으로 하부에 위치하는 전극 탭들로 이루어지는 제2 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 하면에 결합되며, 상기 복수의 전극 탭은 상기 전극 리드로부터 멀리 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 갖는다.
상기 제1 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭 중 상부에 위치하는 전극 탭은 하부에 위치하는 전극 탭을 감싸고, 상기 제2 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭 중 하부에 위치하는 전극 탭은 상부에 위치하는 전극 탭을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 전극 탭들은 모두 상기 전극 리드에 직접 부착될 수 있다.
상기 제1 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭의 개수와 상기 제2 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭의 개수는 동일할 수 있다.
상기 전극 탭은 양극 탭 및 음극 탭 중 적어도 어느 하나에 해당할 수 있다.
상기 전극 탭은 음극 탭이고, 상기 전극 리드는 음극 리드일 수 있다.
상기 음극 리드는 니켈이 코팅된 구리로 이루어질 수 있다.
상기 음극 리드의 표면 중 상기 음극 탭이 결합되는 영역은 상기 니켈로 이루어진 코팅 층이 제거될 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지는, 복수의 전극 탭으로 이루어지는 제3 전극 탭 집합체를 구비하는 제1 전극 조립체; 복수의 전극 탭으로 이루어지는 제4 전극 탭 집합체를 구비하는 제2 전극 조립체; 상기 전극 탭에 연결되는 전극 리드; 및 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스를 포함하는 것으로서, 상기 제3 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 상면에 결합되고, 상기 제4 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 하면에 결합되며, 상기 복수의 전극 탭은 상기 전극 리드로부터 멀리 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 갖는다.
상기 제3 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭 중 상부에 위치하는 전극 탭은 하부에 위치하는 전극 탭을 감싸고, 상기 제4 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭 중 하부에 위치하는 전극 탭은 상부에 위치하는 전극 탭을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 전극 탭들은 모두 상기 전극 리드에 직접 부착될 수 있다.
상기 전극 탭은 양극 탭 및 음극 탭 중 적어도 어느 하나에 해당할 수 있다.
상기 전극 탭은 음극 탭이고, 상기 전극 리드는 음극 리드일 수 있다.
상기 음극 리드는 니켈이 코팅된 구리로 이루어질 수 있다.
상기 음극 리드의 표면 중 상기 음극 탭이 결합되는 영역은 상기 니켈로 이루어진 코팅 층이 제거될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극 탭과 전극 리드 사이의 연결 구조 개선 및 전극 탭의 폭 변경 등으로 인해 이차전지 자체가 갖는 전기저항을 최소화 될 수 있을 뿐만 아니라, 전극 탭과 전극 리드 사이의 결합 공정에 대한 용이성을 확보함으로써 제조공정 상의 수율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이차전지에 채용된 전극 조립체와 전극 리드가 연결된 구조를 나타내는 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 X-X' 선을 따라 절단된 단면을 A방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 Y-Y' 선을 따라 절단된 단면을 A방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에 채용된 전극 조립체와 전극 리드가 연결된 구조를 나타내는 측 단면도이다.
도 6은 도 5의 Z-Z' 선을 따라 절단된 단면을 B방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 W-W' 선을 따라 절단된 단면을 B방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이차전지에 채용된 전극 조립체와 전극 리드가 연결된 구조를 나타내는 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 X-X' 선을 따라 절단된 단면을 A방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 Y-Y' 선을 따라 절단된 단면을 A방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에 채용된 전극 조립체와 전극 리드가 연결된 구조를 나타내는 측 단면도이다.
도 6은 도 5의 Z-Z' 선을 따라 절단된 단면을 B방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 W-W' 선을 따라 절단된 단면을 B방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 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.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 전체적인 구성을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이차전지에 채용된 전극 조립체와 전극 리드가 연결된 구조를 나타내는 측 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극 조립체(1), 한 쌍의 전극 리드(2) 및 파우치 케이스(3)를 포함한다.
상기 전극 조립체(11)는 양극(11a) 및 음극(11b) 사이에 분리막(11c)을 개재하여 형성된 단위 적층체를 복수개 포함하는 적층형 전극 조립체일 수 있다. 다만, 이로써 본 발명에 채용된 전극 조립체의 종류를 한정하는 것은 아니며, 젤리롤(jelly-roll)형의 전극 조립체가 적용될 수도 있음은 물론이다.
상기 양극(11a)은, 예를 들어, 알루미늄(Al) 재질의 양극 집전 판에 양극 활물질이 도포되어 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 음극(11b)은, 예를 들어, 구리(Cu) 재질의 음극 집전 판에 음극 활물질이 도포되어 형성될 수 있다.
상기 양극 활물질로는, 예를 들어, LiCoO2, LiNiO2, LiNi1 -yCoyO2(0<y<1), LiMO2(M=Mn, Fe 등), Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LiNi1 -yMnyO2(O≤y<1) 등의 층상형 양극 활물질; LiMn2O4, LiMn2 -zCozO4(0<z<2), LiMn2 -zNizO4(0<z<2), Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2) 등의 스피넬형 양극 활물질; LiCoPO4, LiFePO4 등의 올리빈형 양극 활물질 등이 이용될 수 있다.
또한, 상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그라파이트(graphite), 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소계 물질; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 -xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8)의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등이 이용될 수 있다.
상기 전극 탭(T)은 전극 판, 즉 양극 판 또는 음극 판과 일체로 형성되는 것으로서, 전극 판 중 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부 영역에 해당한다. 즉, 상기 전극 탭(T)은 양극 판 중 양극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 양극 탭 및 음극 판 중 음극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 음극 탭을 포함한다.
상기 전극 리드(2)는 얇은 판상의 금속으로서 전극 탭(T)과 결합되어 전극 조립체(1)의 외측 방향으로 연장된다. 상기 전극 리드(2)는 양극 탭에 부착되는 양극 리드 및 음극 탭에 부착되는 음극 리드를 포함한다. 상기 양극 리드 및 음극 리드는 양극 탭 및 음극 탭의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있고, 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있다.
상기 양극 리드 및 음극 리드는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 상기 양극 리드는 양극 집전 판과 동일한 알루미늄 재질로 이루어질 수 있고, 음극 리드는 음극 집전 판과 동일한 구리 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 음극 리드가 니켈이 코팅된 구리 재질로 이루어지는 경우, 초음파 용접 등에 의한 음극 탭과 음극 리드 사이의 결합을 용이하게 하기 위해서는 음극 리드의 표면 중 음극 탭과 결합되는 영역은 니켈 코팅 층이 제거되는 것이 바람직하다.
상기 파우치 케이스(3)는 내측 면에 열 접착 층이 형성된 알루미늄 파우치 필름으로 이루어진다. 상기 파우치 케이스(3)는 전극 리드(2)가 외부로 인출되도록 전극 조립체(1)를 수용한 채로 테두리 영역(S)이 열 융착됨으로써 밀봉된다.
한편, 밀봉된 상기 파우치 케이스(3) 내에는 전해액이 충진 됨으로써 이차전지의 화학반응에 의해 생성되는 이온의 이동을 가능하게 한다. 이러한 전해액으로는, 예를 들어, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 2-메틸 테트라하이드로퓨란 등의 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 실란트(4)는 전극 리드(2)의 폭 방향 둘레에 부착되어 전극 리드(2)와 파우치 케이스(3)의 내측 면 사이에 개재되는 것으로서 절연성 및 열융착성을 갖는 필름으로 이루어진다. 상기 실란트(4)는, 예를 들어, 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리프로필렌(PP: polyprophylene), 폴리에틸렌(PE: polyethylene) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 등으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질 층(단일 막 또는 다중 막)으로 이루어질 수 있다.
상기 실란트(4)는 전극 리드(2)와 파우치 케이스(3)의 금속 층 사이에서 단락이 발생되는 것을 방지한다. 뿐만 아니라, 상기 실란트(4)는 파우치 케이스(3)의 테두리 영역(S) 중 전극 리드(2)가 인출되는 영역에서 파우치 케이스(3)의 밀봉력이 저하되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
즉, 금속 플레이트로 이루어진 전극 리드(2)와 파우치 케이스(3)의 내측 면 사이는 접착이 잘 이루어지지 않으므로 파우치 케이스(3)의 테두리 영역(S)을 열융착 하여 실링하더라도 전극 리드(2)가 인출되는 영역에서의 밀봉성은 떨어질 수 있다. 또한, 이러한 밀봉성 저하 현상은 전극 리드(2)의 표면에 니켈이 코팅된 경우 더욱 두드러지게 나타날 수 있다.
따라서, 상기 실란트(4)를 전극 리드(2)와 파우치 케이스(3)의 내측 면 사이에 개재시킴으로써 이차전지의 밀봉성을 향상시킬 수 있는 것이다.
다음은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 채용된 전극 리드(2)와 전극 탭(T)의 결합 형태를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 앞서 설명한 바와 같이 도 1에 도시된 이차전지에 채용된 전극 조립체와 전극 리드가 연결된 구조를 나타내는 측 단면도이고, 도 3은 도 2의 X-X'선을 따라 절단된 단면을 A방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 2의 Y-Y'선을 따라 절단된 단면을 A방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 복수의 상기 전극 탭(T)은 상대적으로 상부에 위치하는 전극 탭들로 이루어지는 제1 전극 탭 집합체(T1)와 상대적으로 하부에 위치하는 전극 탭들로 이루어지는 제2 전극 탭 집합체(T2)를 포함한다.
이러한 복수의 전극 탭(T) 중 제1 전극 탭 집합체(T1)는 전극 리드(2)의 상면에 부착되고, 제2 전극 탭 집합체(T2)는 전극 리드(2)의 하면에 부착된다.
이처럼, 복수의 전극 탭(T)이 전극 리드(2)의 어느 일 면에 한꺼번에 부착되지 않고 양 면에 나누어서 부착되는 경우, 전극 리드(2)와 전극 탭(T) 사이의 접촉 면이 넓어지게 되어 전기저항을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전극 탭(T)에 걸리는 장력이 감소되어 전극 탭(T)이 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극 탭 집합체(T1)를 이루는 전극 탭의 개수와 제2 전극 탭 집합체(T2)를 이루는 전극 탭의 개수는 동일한 것이 바람직하다. 또한, 이처럼 전극 탭(T)이 전극 리드(2)의 상면과 하면에 나누어 부착되는 구조는 양극 탭에만 적용될 수도 있고, 음극 탭에만 적용될 수도 있으며, 양극 탭 및 음극 탭 모두에 적용될 수도 있는 것이다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 상기 복수의 전극 탭(T)은 전극 리드(2)로부터 멀리 위치하는 것일 수록 더 넓은 폭을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 전극 탭 집합체(T1)를 이루는 전극 탭들은 상부(도 3 및 도 4를 기준으로 볼 때 지면의 위쪽 방향을 의미함)에 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 가질 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 전극 탭 집합체(T2)를 이루는 전극 탭들은 하부(도 3 및 도 4를 기준으로 볼 때 지면의 아래쪽 방향을 의미함)에 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 가질 수 있는 것이다. 여기서, 전극 탭(T)의 폭이라 함은 도 3을 기준으로 볼 때 지면의 좌/우 방향으로 연장된 길이를 의미하는 것이다.
이처럼, 상기 전극 탭(T)이 전극 리드(2)로부터 멀어질수록 더 넓은 폭을 갖는 경우, 전극 탭(T)의 길이 증가에 따른 저항 값의 상승을 상쇄하는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 상기 양극(1a), 분리막(1c) 및 음극(1b)의 적층 횟수가 많아져 전극 조립체(1)의 두께가 두꺼워지는 경우에 있어서, 상기 복수의 전극 탭(T)은 전극 리드(2)로부터 멀리 위치하는 것일수록 그 길이가 더 길어져야 하는데 이러한 길이의 증가는 저항 값의 증가로 이어지게 된다.
저항 값은 도체의 길이에 비례하고 그 단면적에 반비례하므로, 복수의 전극 탭(T) 중에서 길이가 긴 것일수록 그 폭을 더 넓게 형성하는 경우 이러한 저항 값의 증가를 억제할 수 있는 것이다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 상기 제1 전극 탭 집합체(T1)를 이루는 전극 탭 중 상부에 위치하는 전극 탭은 하부에 위치하는 전극 탭을 감싸고, 제2 전극 탭 집합체(T2)를 이루는 전극 탭 중 하부에 위치하는 전극 탭은 상부에 위치하는 전극 탭을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
이처럼, 인접한 전극 탭 중 더 넓은 폭을 갖는 전극 탭이 작은 폭을 갖는 전극 탭을 감싸는 형태로 상호 결합되는 경우 전극 탭(T)과 전극 리드(2) 사이의 전체적인 결합력 향상을 가져올 수 있으며, 전기저항을 감소시킬 수 있다.
이러한 결합력 향상 및 전기저항 감소 효과를 더욱 높이기 위해서, 상기 복수의 전극 탭(T)들은 인접한 전극 탭을 통해 전극 리드(2)와 간접적으로 연결되는 것이 아니라, 모두 폭 방향 양 단이 전극 리드(2)에 직접 부착될 수도 있다.
다음은, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에 채용된 전극 조립체와 전극 리드가 연결된 구조를 나타내는 측 단면도이고, 도 6은 도 5의 Z-Z'선을 따라 절단된 단면을 B방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 5의 W-W'선을 따라 절단된 단면을 B방향에서 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 설명함에 있어서는 앞선 실시예에 따른 이차전지와 차이가 있는 사항에 대해서 중점적으로 설명하기로 하며 앞선 실시예와 중복되는 사항에 대해서는 구체적 설명을 생략하기로 한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지는 파우치 케이스 내에 수용된 상태로 적층된 제1 전극 조립체(11) 및 제2 전극 조립체(12)를 포함한다. 이 중 상부에 위치하는 제1 전극 조립체(11)는 복수의 전극 탭으로 이루어지는 제3 전극 탭 집합체(T3)를 구비하고, 하부에 위치하는 제2 전극 조립체(12)는 마찬가지로 복수의 전극 탭으로 이루어지는 제4 전극 탭 집합체(T4)를 구비한다.
이러한 제3 전극 탭 집합체(T3) 및 제4 전극 탭 집합체(T4)는 전극 리드(2)의 양 면 중 서로 다른 면에 부착된다. 즉, 상기 제3 전극 탭 집합체(T3)는 전극 리드(2)의 상면에 부착되고, 제4 전극 탭 집합체(T4)는 전극 리드(2)의 하면에 부착된다.
이처럼, 전극 조립체(11,12)에 구비된 복수의 전극 탭(T)들이 전극 리드(2)의 어느 일 면에 한꺼번에 부착되지 않고 양 면에 나누어서 부착되는 경우, 전극 리드(2)와 전극 탭 사이의 접촉 면이 넓어지게 되어 전기저항을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전극 탭에 걸리는 장력이 감소되어 전극 탭이 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하면, 상기 전극 탭 집합체(T3,T4)를 이루는 복수의 전극 탭은 전극 리드(2)로부터 멀리 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제3 전극 탭 집합체(T3)를 이루는 전극 탭들은 상부(도 6 및 도 7을 기준으로 볼 때 지면의 위쪽 방향을 의미함)에 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 가질 수 있다. 마찬가지로, 상기 제4 전극 탭 집합체(T4)를 이루는 전극 탭들은 하부(도 6 및 도 7을 기준으로 볼 때 지면의 아래쪽 방향을 의미함)에 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 가질 수 있는 것이다. 여기서, 전극 탭의 폭이라 함은 도 6을 기준으로 볼 때 지면의 좌/우 방향으로 연장된 길이를 의미하는 것이다.
이처럼, 상기 전극 탭 집합체(T3,T4)를 이루는 전극 탭이 전극 리드(2)로부터 멀어질수록 더 넓은 폭을 갖는 경우, 전극 탭의 길이 증가에 따른 저항 상승을 상쇄하는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 상기 제3 전극 탭 집합체(T3)를 이루는 전극 탭 중 상부에 위치하는 전극 탭은 하부에 위치하는 전극 탭을 감싸고, 제4 전극 탭 집합체(T4)를 이루는 전극 탭 중 하부에 위치하는 전극 탭은 상부에 위치하는 전극 탭을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
이처럼, 인접한 전극 탭 중 더 넓은 폭을 갖는 전극 탭이 작은 폭을 갖는 전극 탭을 감싸는 형태로 상호 결합되는 경우 전극 탭과 전극 리드(2) 사이의 전체적인 결합력 향상을 가져올 수 있으며, 전기저항을 감소시킬 수 있다.
이러한 결합력 향상 및 전기저항 감소 효과를 더욱 높이기 위해서, 상기 복수의 전극 탭들은 인접한 전극 탭을 통해 전극 리드(2)와 간접적으로 결합되는 것이 아니라, 모두 폭 방향 양 단이 전극 리드(2)에 직접 부착될 수도 있다.
여기서, 적층된 전극 조립체(11,12) 중 상대적으로 상부에 위치하는 제1 전극 조립체(11)에 구비된 전극 탭 집합체(T3)는 전극 리드(2)의 상면에 부착되고, 상대적으로 하부에 위치하는 제2 전극 조립체(12)에 구비된 전극 탭 집합체(T4)는 전극 리드(2)의 하면에 부착된다.
다음으로, 도 6을 참조하면, 상기 복수의 전극 탭(T)은 전극 리드(2)로부터 멀리 위치하는 것일 수록 더 넓은 폭을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 전극 탭 집합체(T3)를 이루는 전극 탭들은 상부(도 3 및 도 4를 기준으로 볼 때 지면의 위쪽 방향을 의미함)에 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 가질 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 전극 탭 집합체(T4)를 이루는 전극 탭들은 하부(도 3 및 도 4를 기준으로 볼 때 지면의 아래쪽 방향을 의미함)에 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 가질 수 있는 것이다. 여기서, 전극 탭(T)의 폭이라 함은 도 3을 기준으로 볼 때 지면의 좌/우 방향으로 연장된 전극 탭의 길이를 의미하는 것이다.
이처럼, 상기 전극 탭(T)이 전극 리드(2)로부터 멀어질수록 더 넓은 폭을 갖는 경우, 전극 탭(T)의 길이 증가에 따른 저항 값의 상승을 상쇄하는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 상기 양극(1a), 분리막(1c) 및 음극(1b)의 적층 횟수가 많아져 전극 조립체(1)의 두께가 두꺼워지는 경우에 있어서, 상기 복수의 전극 탭(T)은 전극 리드(2)로부터 멀리 위치하는 것일수록 그 길이가 더 길어져야 하는데 이러한 길이의 증가는 저항 값의 증가로 이어지게 된다.
저항 값은 도체의 길이에 비례하고 그 단면적에 반비례하므로, 복수의 전극 탭(T) 중에서 길이가 긴 것일수록 그 폭을 더 넓게 형성하는 경우 이러한 저항 값의 증가를 억제할 수 있는 것이다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 상기 제1 전극 탭 집합체(T1)를 이루는 전극 탭 중 상부에 위치하는 전극 탭은 하부에 위치하는 전극 탭을 감싸고, 제2 전극 탭 집합체(T2) 중 하부에 위치하는 전극 탭은 상부에 위치하는 전극 탭을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
이처럼, 인접한 전극 탭 중 더 넓은 폭을 갖는 전극 탭이 작은 폭을 갖는 전극 탭을 감싸는 형태로 상호 결합되는 경우 전극 탭(T)과 전극 리드(2) 사이의 전체적인 결합력 향상을 가져올 수 있으며, 전기저항을 감소시킬 수 있다.
이러한 결합력 향상 및 전기저항 감소 효과를 더욱 높이기 위해서, 상기 복수의 전극 탭(T)들은 인접한 전극 탭을 통해 전극 리드(2)와 간접적으로 연결되는 것이 아니라, 모두 폭 방향 양 단이 전극 리드(2)에 직접 부착될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 파우치 케이스(3) 내에 수용된 전극 조립체에 구비된 전극 탭 중 일부는 전극 리드(2)의 상면에 부착되고, 나머지 일부는 전극 리드(2)의 하면에 부착되는 구조를 가짐으로써, 고용량을 유지하면서도 전기저항을 감소시키고 장력에 의한 전극 탭의 파손율을 현저히 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지는 전극 리드(2)로부터 멀어질수록 더 넓은 폭을 갖는 전극 탭을 구비함으로써 전극 탭의 길이에 따른 저항 증가를 상쇄하는 효과를 갖는다.
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.
1, 11, 12: 전극 조립체 1a: 양극
1b: 음극 2c: 분리막
T: 전극 탭 T1, T3: 제1 전극 탭
T2, T4: 제2 전극 탭 2: 전극 리드
3: 파우치 케이스 S: 테두리 영역
1b: 음극 2c: 분리막
T: 전극 탭 T1, T3: 제1 전극 탭
T2, T4: 제2 전극 탭 2: 전극 리드
3: 파우치 케이스 S: 테두리 영역
Claims (15)
- 복수의 전극 탭을 구비하는 전극 조립체;
상기 전극 탭에 연결되는 전극 리드; 및
상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스를 포함하는 이차전지에 있어서,
상기 복수의 전극 탭 중 상대적으로 상부에 위치하는 전극 탭들로 이루어지는 제1 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 상면에 결합되고,
상기 복수의 전극 탭 중 상대적으로 하부에 위치하는 전극 탭들로 이루어지는 제2 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 하면에 결합되며,
상기 복수의 전극 탭은 상기 전극 리드로부터 멀리 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭 중 상부에 위치하는 전극 탭은 하부에 위치하는 전극 탭을 감싸고,
상기 제2 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭 중 하부에 위치하는 전극 탭은 상부에 위치하는 전극 탭을 감싸는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제2항에 있어서,
상기 전극 탭들은 모두 상기 전극 리드에 직접 부착되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭의 개수와 상기 제2 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭의 개수는 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제1항에 있어서,
상기 전극 탭은 양극 탭 및 음극 탭 중 적어도 어느 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제1항에 있어서,
상기 전극 탭은 음극 탭이고,
상기 전극 리드는 음극 리드인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제6항에 있어서,
상기 음극 리드는 니켈이 코팅된 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제7항에 있어서,
상기 음극 리드의 표면 중 상기 음극 탭이 결합되는 영역은 상기 니켈로 이루어진 코팅 층이 제거된 것을 특징으로 하는 이차전지. - 복수의 전극 탭으로 이루어지는 제3 전극 탭 집합체를 구비하는 제1 전극 조립체;
복수의 전극 탭으로 이루어지는 제4 전극 탭 집합체를 구비하는 제2 전극 조립체;
상기 전극 탭에 연결되는 전극 리드; 및
상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스를 포함하는 이차전지에 있어서,
상기 제3 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 상면에 결합되고,
상기 제4 전극 탭 집합체는 상기 전극 리드의 하면에 결합되며,
상기 복수의 전극 탭은 상기 전극 리드로부터 멀리 위치하는 것일수록 더 넓은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제9항에 있어서,
상기 제3 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭 중 상부에 위치하는 전극 탭은 하부에 위치하는 전극 탭을 감싸고,
상기 제4 전극 탭 집합체를 이루는 전극 탭 중 하부에 위치하는 전극 탭은 상부에 위치하는 전극 탭을 감싸는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제10항에 있어서,
상기 전극 탭들은 모두 상기 전극 리드에 직접 부착되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제9항에 있어서,
상기 전극 탭은 양극 탭 및 음극 탭 중 적어도 어느 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제9항에 있어서,
상기 전극 탭은 음극 탭이고,
상기 전극 리드는 음극 리드인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제13항에 있어서,
상기 음극 리드는 니켈이 코팅된 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제14항에 있어서,
상기 음극 리드의 표면 중 상기 음극 탭이 결합되는 영역은 상기 니켈로 이루어진 코팅 층이 제거된 것을 특징으로 하는 이차전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130114671A KR101662640B1 (ko) | 2013-09-26 | 2013-09-26 | 개선된 탭-리드 결합 구조를 갖는 이차전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130114671A KR101662640B1 (ko) | 2013-09-26 | 2013-09-26 | 개선된 탭-리드 결합 구조를 갖는 이차전지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170093376A (ko) * | 2016-02-05 | 2017-08-16 | 주식회사 엘지화학 | 다양한 크기의 전극 탭들을 포함하는 스택 및 폴딩형 전극조립체의 제조방법 |
| KR20170094910A (ko) * | 2016-02-12 | 2017-08-22 | 주식회사 엘지화학 | 2차 전지 |
Citations (4)
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| JPH10162861A (ja) * | 1996-11-27 | 1998-06-19 | Kazuo Tagawa | リチウムイオン電池の電極構造およびその製造法 |
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-
2013
- 2013-09-26 KR KR1020130114671A patent/KR101662640B1/ko active IP Right Grant
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| KR20170094910A (ko) * | 2016-02-12 | 2017-08-22 | 주식회사 엘지화학 | 2차 전지 |
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