KR20150062820A - 파우치형 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수납하는 케이스; 상기 전극 조립체로부터 연장되는 전극탭; 및 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 노출되는 전극리드; 를 포함하고, 상기 전극탭과 상기 전극리드가 용접되는 용접부 및 상기 케이스에서 상기 용접부와 대응되는 내측면 부분 중 적어도 하나에는 보호 테이프가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 케이스의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

파우치형 이차전지 {POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}
본 발명은 파우치형 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 케이스의 손상을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지는 외장재의 종류에 따라 캔형 이차전지와 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 이차전지(10)는 케이스(11), 전극 조립체(12), 전극탭(13) 및 전극리드(14)를 포함한다.
케이스(11)는 후술할 전극 조립체(12), 전극탭(13) 및 전극리드(14)를 수용할 수 있는 크기로 형성될 수 있다.
전극 조립체(12)는 양극판, 음극판 및 분리막을 포함한다. 전극 조립체(12)는 분리막이 개재된 상태에서 양극판과 음극판이 순차적으로 적층될 수 있다. 전극 조립체(12)는 대표적으로, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.
전극탭(13)은 전극 조립체(12)로부터 연장된다. 예를 들어, 양극탭은 양극판으로부터 연장되고, 음극탭은 음극판으로부터 연장된다. 여기서, 전극 조립체(12)가 다수의 양극판 및 다수의 음극판이 적층된 상태로 구성된 경우, 전극탭(13)은 각각의 양극판 및 음극판으로부터 연장된다. 이때, 전극탭(13)은 케이스(11)의 외부로 직접 노출되지 않고, 전극리드(14)와 같은 다른 구성요소에 연결될 수 있다.
전극리드(14)는 양극판 또는 음극판으로부터 각각 연장된 전극탭(13)들과 일부분이 전기적으로 연결되어 있다. 이러한, 전극리드(14)는 케이스(11)와의 절연을 방지하기 위하여 실링 테이프(14a)가 형성될 수 있다. 이때, 전극리드(14)는 전극탭(13)과 용접 등의 방법으로 접합될 수 있으며, 이는 도 1에서 음영(W)으로 표시하였다. 예를 들면, 전극리드(14)와 전극탭(13)의 접합 방법은 일반 저항 용접, 초음파 용접, 레이저 용접, 리벳 등의 방법일 수 있다.
그러나, 용접 등으로 결합된 전극탭(13)과 전극리드(14)는 외부에서 발생하는 물리적인 충격에 의해서 전극리드(14)가 끊어져 케이스(11)에 손상을 줄 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전극탭과 전극리드의 용접부와 접하는 부분 및 케이스에서 용접부와 대응되는 부분 중 적어도 하나에 보호 테이프를 구비하여, 파우치 손상을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수납하는 케이스; 상기 전극 조립체로부터 연장되는 전극탭; 및 상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 노출되는 전극리드; 를 포함하고, 상기 전극탭과 상기 전극리드가 용접되는 용접부 및 상기 케이스에서 상기 용접부와 대응되는 내측면 부분 중 적어도 하나에는 보호 테이프가 구비되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 보호 테이프는 상기 케이스에서 용접부의 상부 또는 하부 부분에 구비될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 보호 테이프는 상기 케이스에서 전극탭의 단부 상부 또는 하부 부분에 구비될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 보호 테이프의 폭은 상기 용접부의 폭과 동일하거나, 상기 용접부의 폭보다 넓게 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 보호 테이프는 하나로 형성되어, 상기 케이스에서 각 전극탭의 용접부 모두에 대응되는 부분에 구비될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 보호 테이프는 상기 전극탭과 동일한 개수로 형성되어, 상기 케이스에서 각 전극탭의 용접부에 각각 되응되는 부분에 구비될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 보호 테이프는 폴리에틸렌, 폴리아세틸렌, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌탈레프탈레이트, 폴리프로필렌 중 적어도 하나 이상을 포함하는 절연성 재질일 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 상술한 파우치형 이차전지를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는 상술한 파우치형 이차전지를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 파우치형 이차전지는 전극탭과 전극리드가 용접되는 부분 및 케이스에서 상기 용접부와 대응되는 부분 중 적어도 하나에 보호 테이프를 부착하여, 파우치 손상을 방지하고, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도이다.
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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도이다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도이다. 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 이차전지를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지(100)는 케이스(110), 전극 조립체(120), 전극탭(130), 전극리드(140) 및 보호 테이프(150)를 포함한다.
이때, 도 2 내지 도 4에서는 전극탭(130)과 전극리드(140)로 통칭하였지만, 이러한 구조는 양극탭들과 양극리드의 결합구조뿐만 아니라 음극탭들과 음극리드의 결합구조에서도 모두 동일하게 적용될 수 있으므로, 본 발명에서는 전극탭과 전극리드로 통칭하여 설명하기로 한다.
케이스(110)는 전극 조립체(120), 전극탭(130), 전극리드(140) 및 보호 테이프(150)을 수용할 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 이때, 케이스(110)는 상부 파우치와 하부 파우치로 형성될 수 있으며, 전극 조립체(120), 전극탭(130) 및 전해액(미도시) 등을 수납한 후, 열융착 등의 방식으로 서로 접착될 수 있다. 또한, 케이스(110)는 육면체 또는 각형 형상으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 케이스(110)의 형상을 특정 형상으로 한정하는 것은 아니다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 전극 조립체(120)는 양극판(121), 음극판(122) 및 분리막(123)을 포함한다. 즉, 전극 조립체(120)는 분리막(123)이 개재된 상태에서 양극판(121)과 음극판(122)이 순차적으로 적층 되어 서로 절연되어 있다. 전극 조립체(120)는 실시형태에 따라 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 등으로 다양한 구조로 형성될 수 있다.
양극판(121)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체와 그 양면에 코팅된 양극 활물질층을 포함하여 형성된다. 양극판(121)은 양 면에 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 집전체 영역, 즉 양극 무지부가 형성될 수 있다. 그리고, 양극판(121)은 양극 무지부의 일측단에 금속 재질 이를 테면 알루미늄(Al) 재질로 형성되는 양극탭이 접합될 수 있다.
음극판(122)은 전도성 금속 박판, 예를 들면 구리(Cu) 호일로 이루어진 음극 집전체와, 그 양면에 코팅된 음극 활물질층을 포함하고 있다. 음극판(122)은 양 측부에 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체 영역, 즉 음극 무지부가 형성된다. 그리고, 음극판(122)은 일측단에 금속 재질, 이를테면 니켈(Ni) 재질로 형성되는 음극탭이 접합될 수 있다. 음극판(122) 역시, 양극판(121)과 마찬가지로 전극 조립체(120)의 형태에 따라 둘 이상 포함될 수 있으며, 특히 스택형 전극 조립체의 경우, 다수 포함될 수 있다.
분리막(123)은 양극판(121)과 음극판(122) 사이에 위치하여, 양극판(121)과 음극판(122)을 서로 전기적으로 절연시키며, 양극판(121)과 음극판(122) 사이에서 리튬 이온 등이 서로 통과할 수 있도록 다공성막 형태로 형성될 수 있다. 이러한 분리막(123)은, 예를 들어 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 또는 이들의 복합필름을 사용한 다공성막으로 이루어질 수 있다.
전극탭(130)은 전극 조립체(120)로부터 연장될 수 있다. 이러한 전극탭(130)은 케이스(110)의 외부로 직접 노출되지 않고, 전극리드(140)와 같은 다른 구성요소에 연결될 수 있다.
전극리드(140)는 전극탭(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 전극리드(140)의 일단은 전극탭(130)과 연결되고, 타단은 케이스(110)의 외부로 돌출될 수 있다.
보다 상세하게, 전극리드(140)의 일단은 전극탭(130)과 용접 등에 의해 서로 전기적으로 결합되어 용접부(W)를 형성할 수 있다. 이때, 전극리드(140)와 전극탭(130)은 금속성 재질로 구성될 수 있는데, 금속성 재질 사이의 결합은 이와 같은 용접 방식에 의해 쉽게 이루어 질 수 있다. 다만, 본 발명이 이러한 전극탭(130)과 전극리드(140)의 특정 결합 방식에 의해 제한되는 것은 아니다.
또한, 전극리드(140)의 타단은 케이스(110)의 외부로 일부가 노출되어 있어서, 외부부재와 연결될 수 있으며, 전극단자로서 기능을 할 수 있다. 따라서, 이러한 전극리드(140)의 타단에는 충전기나 부하 등이 연결됨으로써 이차전지는 충방전 될 수 있다.
본 발명에 따르면 전극리드(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(110)와 접촉되는 부분에 실링 테이프(140a)가 형성될 수 있다. 실링 테이프(140a)는 전극리드(140)와 케이스(110)의 절연을 방지할 뿐만 아니라, 전해액이 케이스(110)의 외부로 누출되는 것을 방지하고, 전극탭(130)에서 발생될 수 있는 단락 등을 방지할 수 있다. 이러한 실시예에 따르면, 실링 테이프(140a)는 절연성 필름인 것이 바람직하며, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리아세틸렌, PTFE, 나일론, 폴리이미드, 폴리에틸렌탈레프탈레이트, 폴리프로필렌, 또는 이들의 합성 물질로 이루어질 수 있다.
보호 테이프(150)는 도 2 내지 도 4를 참조하면, 전극탭(130)과 전극 리드(140)가 용접되는 용접부(W) 및 케이스(110)에서 용접부(W)와 대응되는 내측 부분 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 보호 테이프(150)의 폭은 용접부(W)의 폭과 동일하거나 용접부(W)의 폭보다 넓게 형성될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 보호 테이프(150)는 전극탭(130)과 전극리드(140)가 용접된 용접부(W)를 완전히 감싸도록 형성함으로써, 외부로부터의 물리적인 충격에도 전극리드(140)가 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
보호 테이프(150)는 폴리에틸렌, 폴리아세틸렌, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌탈레프탈레이트, 폴리프로필렌 중 적어도 하나 이상을 포함하는 절연성 재질일 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 보호 테이프(150)는 용접부(W)와 접촉할 경우, 절연 효과를 향상시킬 뿐만 아니라, 보다 효과적으로 부착시킬 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 보호 테이프(150)는 케이스(110)에서 용접부(W)의 상부 또는 하부 부분에 구비할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 보호 테이프(150)는 전극탭(130)과 전극리드(140)의 용접부(W)에 요철이 심하게 생기거나, 상기 전극탭(130)과 전극리드(140)가 끊어지더라도, 상기 요철 및 전극리드(140)에 의해 케이스(110)에 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 보호 테이프(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 용접부(W)와 대략 평행하도록 케이스(110)의 상부 부분에 형성될 수 있다. 또는, 도 4에 도시된 바와 같이, 용접부(W)가 2개 형성될 경우에는 용접부(W)와 대략 평행하도록, 케이스(110)의 상부 및 하부 부분에 모두 형성될 수 있다.
또한, 보호 테이프(150)는 케이스(110)에서 전극탭(130)의 단부 상부 또는 하부 부분에 구비할 수 있다. 예를 들면, 보호 테이프(150)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전극탭(130)은 양극판(121) 또는 음극판(122)이 복수개가 결합되어 형성됨으로써, 전극탭(130)과 전극리드(140)가 용접될 경우, 전극탭(130)의 단부는 완전하게 용접되지 않고 들뜸 현상이 일어날 수 있다. 따라서, 보호 테이프(150)를 전극탭(130)의 단부와 대응되는 케이스(110)의 상부 또는 하부 부분에 형성함으로써, 전극탭(130)의 단부가 케이스(110)와 접촉하더라도 케이스(110)에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 보호 테이프(150)는 하나로 형성되어, 케이스(110)에서 각 전극탭(130)의 용접부(W) 모두에 대응되는 부분에 구비될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 보호 테이프(150)는 용접부(W)에 대응되는 부분의 케이스(110)에 한번에 부착됨으로써, 보호 테이프(150)의 부착 시간을 단축할 수 있다. 뿐만 아니라, 보호 테이프(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 전극탭(130)을 동시에 부착할 수도 있다.
또한, 보호 테이프(150)는 전극탭(130)과 동일한 개수로 형성되어, 케이스(110)에서 각 전극탭(130)의 용접부(W)에 각각 대응되는 부분에 구비될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 보호 테이프(150)는 각 전극탭(110)의 용접부(W)에 대응되는 부분인 케이스(110)에 각각 형성됨으로써, 필요한 부분에만 보호 테이프(150)를 부착함으로써, 보호 테이프(150)의 비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 케이스(110) 내부의 공간을 활용할 수 있다.
뿐만 아니라, 보호 테이프(150)는 전극탭(130)과 동일한 개수로 형성되어, 복수개의 전극탭(130)에 각각 형성될 수도 있다. 따라서, 전극탭(130)과 전극리드(140)의 용접부(W)는 외부의 힘, 충격 등에 의해서 전극리드(140)가 끊어져서 케이스(110)에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 보호 테이프(150)는 전극탭(130)과 케이스(110)가 접촉함으로써, 케이스(110)에 손상이 발생하는 것을 방지하는 것이므로, 케이스(110)를 보호할 수 있는 다양한 위치에 형성될 수 있으며, 본 발명에서 보호 테이프(150)의 위치를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 상술한 파우치형 이차전지를 포함한다. 즉, 상술한 파우치형 이차전지는 배터리 팩에 일체 되는 형태로 구현될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩에는 상술한 파우치형 이차전지 이외에 보호 회로 등이 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 상술한 파우치형 이차전지를 포함한다. 즉, 상술한 파우치형 이차전지는 주 동력원으로 배터리를 이용하는 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 적용될 수 있다. 이 경우, 파우치형 이차전지는 모터에 구동전력을 공급하는 배터리 팩에 일체화되거나 그와 별도로 구현될 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는 자동차 이외에 다양한 전력 저장 장치 등에 적용될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 파우치형 이차전지
110: 케이스
120: 전극 조립체
130: 전극탭
140: 전극리드
140a: 실링 테이프
150: 보호 테이프

Claims (9)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수납하는 케이스;
    상기 전극 조립체로부터 연장되는 전극탭; 및
    상기 전극탭과 용접되어 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 노출되는 전극리드;를 포함하고,
    상기 전극탭과 상기 전극리드가 용접되는 용접부 및 상기 케이스에서 상기 용접부와 대응되는 내측면 부분 중 적어도 하나에는 보호 테이프가 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 테이프는
    상기 케이스에서 용접부의 상부 또는 하부 부분에 구비하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호 테이프는
    상기 케이스에서 전극탭의 단부 상부 또는 하부 부분에 구비하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보호 테이프의 폭은
    상기 용접부의 폭과 동일하거나, 상기 용접부의 폭보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호 테이프는 하나로 형성되어,
    상기 케이스에서 각 전극탭의 용접부 모두에 대응되는 부분에 구비된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호 테이프는 상기 전극탭과 동일한 개수로 형성되어,
    상기 케이스에서 각 전극탭의 용접부에 각각 대응되는 부분에 구비된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보호 테이프는
    폴리에틸렌, 폴리아세틸렌, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌탈레프탈레이트, 폴리프로필렌 중 적어도 하나 이상을 포함하는 절연성 재질인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지를 포함하는 배터리 팩.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지를 포함하는 자동차.
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