KR20170022317A - 복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀 - Google Patents

복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀 Download PDF

Info

Publication number
KR20170022317A
KR20170022317A KR1020150117124A KR20150117124A KR20170022317A KR 20170022317 A KR20170022317 A KR 20170022317A KR 1020150117124 A KR1020150117124 A KR 1020150117124A KR 20150117124 A KR20150117124 A KR 20150117124A KR 20170022317 A KR20170022317 A KR 20170022317A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
battery cell
lead
tabs
group
Prior art date
Application number
KR1020150117124A
Other languages
English (en)
Inventor
김현태
류상백
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020150117124A priority Critical patent/KR20170022317A/ko
Publication of KR20170022317A publication Critical patent/KR20170022317A/ko

Links

Images

Classifications

    • H01M2/266—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M2/1016—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/122—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 극판들 및 분리막들이 교대로 적층되어 있는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 구조의 전지셀로서, 상기 극판들 각각으로부터 돌출되어 있는 전극 탭들은 탭-리드 결합부에 의해 전극리드에 전기적으로 연결되어 있으며; 동일한 극성의 극판들은, 전극 탭들이 평면상으로 제 1 위치에서 돌출되어 있는 제 1 전극군과, 상기 제 1 위치와 다른 제 2 위치에서 돌출되어 있는 제 2 전극군을 포함하고 있고; 상기 제 1 전극군은 제 1 탭-리드 결합부에 의해, 상기 제 2 전극군은 제 1 탭-리드 결합부와 다른 제 2 탭-리드 결합부에 의해, 하나의 전극리드에 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀 {Battery Cell Having Electrode Tabs Connected at Multi-positions}
본 발명은 복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀 에 관한 것이다.
충방전이 가능한 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) 등을 포함하여 고출력 대용량이 요구되는 디바이스의 동력원으로서 주목 받고 있다.
이러한 디바이스에는 고출력 대용량의 제공을 위해 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.
중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀(단위전지)로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 등의 이점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.
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.
도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 수납 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(30)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20) 내부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.
이러한 파우치형 이차전지의 전극 탭들은 일반적으로 0.5 mm 이하 박판(foil)으로 형성되어 있으며, 용접에 의해 상호 결합되면서 전극리드와 같은 전극단자에 전기적으로 연결된다.
한편, 전극 탭들이 전극리드와 결합되는 구조의 전극조립체로는 대표적으로 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 들 수 있으며, 이러한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체에서는 다수의 전극 탭들(양극 탭 또는 음극 탭)을 하나의 전극리드(양극리드 또는 음극리드)에 초음파 융착에 의해 결합시킨다.
최근에는, 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.
전술한 바와 같이 파우치형 이차전지는 전극조립체를 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 장착한 구조로 이루어져 있고, 상기 전극조립체의 전극 탭들에 연결되어 있는 전극리드는 전극 탭들과의 연결부에 대한 대향 단부(반대쪽 단부)가 전지케이스의 외부로 노출된 상태에서 전지케이스와 함께 열융착되고, 외부로 노출된 전극리드의 단부는 전극단자를 형성하게 된다.
이러한 구조의 이차전지에서 다수의 전극 탭들은 전극리드에 결합되며, 전극 탭들의 폭은 전극리드의 폭과 대략 유사한 크기로 제조되어 융착 등의 방법으로 결합된다.
한편, 상기와 같은 이차전지는, 점차 용량이 증가되는 추세에 따라, 결합되는 단전지의 수가 늘어나고, 그에 맞춰 전류의 양도 증가하게 되며, 전극 탭 및 전극리드의 두께와 길이가 커지게 되어, 단전지의 전극 탭과 전극리드 간에 더욱 큰 결합력이 요구되고 있다.
이와 관련하여, 종래에는 전극리드와 전극 탭의 결합력을 높이기 위하여, 전극리드 및 전극 탭의 소재를 용접성이 우수한 소재로 변경하거나, 결합부재를 추가하는 등의 기술이 이용되었다.
그러나, 이러한 기술은 소재 변경 및 추가된 부재에 따른 제조비용이 발생하고, 공정이 복잡해지는 등의 문제가 발생하며, 전지의 소형화에 따른 내부 공간의 축소로 인해, 근본적으로 부착 강도를 증가시키는데 한계가 있었다.
특히, 이차전지를 사용하는 디바이스에 관한 기술 개발이 가속화되고, 새로운 구조의 다양한 디바이스가 출시되고 있는 근래에 있어서, 상기와 문제점은 더욱 크게 대두되고 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극 탭들의 위치가 다른 둘 이상의 군으로 이루어진 전극들을 포함하는 구조의 전극조립체를 구성하여 상기 전극 탭들을 하나의 전극리드에 연결하여 전극 탭-리드 결합부들을 구성하는 경우, 전극 탭과 전극리드의 미 연결 또는 외력에 의한 분리를 방지하여 결합력이 크게 향상됨을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 복수의 극판들 및 분리막들이 교대로 적층되어 있는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 구조의 전지셀로서,
상기 극판들 각각으로부터 돌출되어 있는 전극 탭들은 탭-리드 결합부에 의해 전극리드에 전기적으로 연결되어 있으며;
동일한 극성의 극판들은, 전극 탭들이 평면상으로 제 1 위치에서 돌출되어 있는 제 1 전극군과, 상기 제 1 위치와 다른 제 2 위치에서 돌출되어 있는 제 2 전극군을 포함하고 있고;
상기 제 1 전극군은 제 1 탭-리드 결합부에 의해, 상기 제 2 전극군은 제 1 탭-리드 결합부와 다른 제 2 탭-리드 결합부에 의해, 하나의 전극리드에 각각 연결되어 있는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 동일한 극성의 극판들의 전극 탭들이 서로 다른 위치에 형성된 상태로 각각 다른 탭-리드 결합부를 형성하며 하나의 전극리드에 결합됨으로써, 전극 탭과 전극리드의 미 연결 또는 외력에 의해 상기 탭-리드 연결부위가 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극 탭들은 양극 탭들 및 음극 탭들로 구성되어 있으며, 양극 탭들 및 음극 탭들의 돌출방향은 서로 동일하거나 상이한 구조일 수 있다.
예를 들어, 상기 양극 탭들에 연결되는 양극리드와 음극 탭들에 연결되는 음극리드는 서로 수직한 방향으로 위치하는 구조로 형성될 수도 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극리드의 폭은 전극 탭의 폭 대비 200 내지 1000%의 크기일 수 있다.
다른 구체적인 예에서, 상기 양극 탭들에 연결되는 양극리드와 음극 탭들에 연결되는 음극리드는 서로 평행한 방향으로 위치하는 구조로 이루어질 수 있고, 경우에 따라, 상기 전극 탭들은 길이가 서로 동일하거나 상이할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 상기 전극 탭들과 전극리드의 연결은 기계적 체결 또는 용접에 의해 이루어지는 구조일 수 있고, 예를 들어, 상기 용접은 초음파 용접일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 동일한 극성의 극판들에서, 제 1 전극군에 속하는 극판들과 제 2 전극군에 속하는 극판들의 개수의 비율은 1:3 내지 3:1일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 동일한 극성의 극판들에서, 제 1 전극군에 속하는 극판들의 개수와 제 2 전극군에 속하는 극판들의 개수는 동일한 수로 형성될 수 있다.
이 경우에, 상기 제 1 전극군의 전극 탭들의 제 1 위치는 제 2 전극군의 전극 탭들의 제 2 위치에 인접해 있는 구조일 수 있고, 경우에 따라서는, 상기 제 1 전극군의 전극 탭들의 제 1 위치는 제 2 전극군의 전극 탭들의 제 2 위치에 소정의 간격으로 이격되어 있는 구조로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
경우에 따라서, 상기 동일한 극성의 극판들에서, 제 1 전극군에 속하는 극판들과 제 2 전극군에 속하는 극판들은 교호배열 위치로 적층되어 있는 구조일 수 있다.
상기 제 1 탭-리드 결합부와 제 2 탭-리드 결합부는 전극리드의 일면에 함께 위치하는 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 탭-리드 결합부는 전극리드의 일면에 위치하고, 상기 제 2 탭-리드 결합부는 전극리드의 타면에 위치하는 구조일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 제 1 탭-리드 결합부 및 제 2 탭-리드 결합부 중의 적어도 하나에서, 전극 탭들 중의 적어도 일부는 전극리드의 일면에 위치한 상태로 연결되고, 전극 탭들의 나머지는 전극리드의 타면에 위치한 상태로 연결되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 전극조립체는 스택형 전극조립체, 라미네이션/스택형 전극조립체, 또는 스택/폴딩형 전극조립체에 바람직하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있다.
여기서, 일반적인 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; 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) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
또한, 본 발명은 상기 전지셀을 단위전지로 포함하는 구조의 전지팩과, 이러한 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스의 바람직한 예로는 한정된 장착공간을 가지며 잦은 진동과 강한 충격 등에 노출되는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 중대형 전지팩과 이를 포함하는 디바이스는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 본 발명에 따른 전지셀은 전극에 형성되어 있는 전극 탭들을 서로 다른 위치에 형성되도록 둘 이상의 그룹으로 전극을 구성하여 하나의 전극리드에 연결하는 경우, 높은 용접 결합력의 전극리드-전극 탭 결합부를 제공할 수 있고, 외부 충격으로 인한 전극리드의 분리를 방지할 수 있으며, 신뢰성이 향상된 전지셀을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 평면도이다;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀(100)은 다수의 극판들이 적층되어 있는 제 1 전극군(200), 또 다른 다수의 극판들이 적층되어 있는 제 2 전극군(300), 제 1 전극군(200)과 제 2 전극군(300)으로부터 각각 돌출되어 있는 제 1 전극 탭들(210)과 제 2 전극 탭들(310) 및 제 1 전극 탭들(210)과 제 2 전극 탭들(310)과 제 1 탭-리드 결합부(250) 및 제 2 탭-리드 결합부(350)를 각각 형성하며 전기적으로 연결되어 있는 전극리드(150)를 포함하여 구성되어 있다.
제 1 전극군(200)은 소정의 전극들이 적층되어 하나의 군(group)을 형성하고, 마찬가지로, 제 2 전극군(300)도 소정의 전극들이 적층되어 하나의 군(group)으로 각각 형성되어 있다. 또, 제 1 전극군(200)의 전극들로부터 각각 돌출되어 있는 전극 탭들이 하나의 제 1 전극 탭들(210)을 형성하고, 제 2 전극군(300)의 전극들로부터 각각 돌출되어 있는 전극 탭들이 하나의 제 2 전극 탭들(310)을 형성한다.
여기서, 제 1 전극 탭들(210)의 돌출된 위치와 제 2 전극 탭들(310)의 돌출 위치가 서로 상이한 상태로 하나의 전극리드(150)와 각각 제 1 탭-리드 결합부(250) 및 제 2 탭-리드 결합부(350)를 형성하며 초음파 용접으로 결합되어 있다.
이 경우에, 전극리드(150)을 중심으로 제 1 전극 탭들(210)은 전극리드(150)의 상면에 초음파 용접되고, 제 2 전극 탭들(310)은 전극리드(150)의 타면에 초음파 용접되므로, 초음파 용접 작업이 안정적으로 수행될 수 있다.
따라서, 적층되어 있는 극판들의 개수에 비례하여 극판들로부터 각각 돌출되어 있는 전극 탭들이 두 개의 군으로 서로 다른 위치에 두 개의 탭-리드 결합부를 이루며 용접되어 있으므로, 전체의 전극 탭들을 하나의 전극리드에 연결하는 경우에 발생하는 미 연결 또는 외력에 의한 분리를 방지할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지셀의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 전지셀(100)은 제 1 전극 탭(210)과 제 2 전극 탭(310)이 제 1 전극군(200)과 제 2 전극군(300)의 측면 방향으로 돌출되어 형성되어 있다는 점을 제외하고, 도 2의 전지셀(100)과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또, 도면에는 하나의 전극리드만 표시되어 있지만, 상기 전극리드는 양극리드 또는 음극리드일 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 복수의 극판들 및 분리막들이 교대로 적층되어 있는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 구조의 전지셀로서,
    상기 극판들 각각으로부터 돌출되어 있는 전극 탭들은 탭-리드 결합부에 의해 전극리드에 전기적으로 연결되어 있으며;
    동일한 극성의 극판들은, 전극 탭들이 평면상으로 제 1 위치에서 돌출되어 있는 제 1 전극군과, 상기 제 1 위치와 다른 제 2 위치에서 돌출되어 있는 제 2 전극군을 포함하고 있고;
    상기 제 1 전극군은 제 1 탭-리드 결합부에 의해, 상기 제 2 전극군은 제 1 탭-리드 결합부와 다른 제 2 탭-리드 결합부에 의해, 하나의 전극리드에 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 탭들은 양극 탭들 및 음극 탭들로 구성되어 있으며, 양극 탭들 및 음극 탭들의 돌출방향은 서로 동일하거나 상이한 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 양극 탭들에 연결되는 양극리드와 음극 탭들에 연결되는 음극리드는 서로 수직한 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전극리드의 폭은 전극 탭의 폭 대비 200 내지 1000%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 양극 탭들에 연결되는 양극리드와 음극 탭들에 연결되는 음극리드는 서로 평행한 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 탭들은 길이가 서로 동일하거나 상이한 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 탭들과 전극리드의 연결은 기계적 체결 또는 용접에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 용접은 초음파 용접인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 동일한 극성의 극판들에서, 제 1 전극군에 속하는 극판들과 제 2 전극군에 속하는 극판들의 개수의 비율은 1:3 내지 3:1인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 동일한 극성의 극판들에서, 제 1 전극군에 속하는 극판들의 개수와 제 2 전극군에 속하는 극판들의 개수는 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극군의 전극 탭들의 제 1 위치는 제 2 전극군의 전극 탭들의 제 2 위치에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극군의 전극 탭들의 제 1 위치는 제 2 전극군의 전극 탭들의 제 2 위치에 소정의 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 동일한 극성의 극판들에서, 제 1 전극군에 속하는 극판들과 제 2 전극군에 속하는 극판들은 교호배열 위치로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 탭-리드 결합부와 제 2 탭-리드 결합부는 전극리드의 일면에 함께 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 탭-리드 결합부는 전극리드의 일면에 위치하고, 상기 제 2 탭-리드 결합부는 전극리드의 타면에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 탭-리드 결합부 및 제 2 탭-리드 결합부 중의 적어도 하나에서, 전극 탭들 중의 적어도 일부는 전극리드의 일면에 위치한 상태로 연결되고, 전극 탭들의 나머지는 전극리드의 타면에 위치한 상태로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 전극조립체, 라미네이션/스택형 전극조립체, 또는 스택/폴딩형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 단위전지로서 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 18 항에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020150117124A 2015-08-20 2015-08-20 복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀 KR20170022317A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150117124A KR20170022317A (ko) 2015-08-20 2015-08-20 복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150117124A KR20170022317A (ko) 2015-08-20 2015-08-20 복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170022317A true KR20170022317A (ko) 2017-03-02

Family

ID=58426747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150117124A KR20170022317A (ko) 2015-08-20 2015-08-20 복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170022317A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107431232B (zh) 包含位于空隙部分的电极接头与电极引线之间的联结部的电极组件
KR101769577B1 (ko) 홀드다운 브라켓을 포함하는 전지팩
KR101822841B1 (ko) 탭-리드 결합부가 일측에 접하는 구조를 가진 전극조립체를 포함하는 전지 셀 및 이의 제조방법
EP3312925B1 (en) Pouch-type battery cell comprising unit electrode having plurality of electrode tabs
KR20170084522A (ko) 측면 냉각 방식의 냉각 부재를 포함하는 전지팩
KR20180107900A (ko) 전지케이스의 외형 변형이 적은 이차전지셀
KR101750382B1 (ko) 전지 케이스로 연결된 전지셀들을 포함하는 전지팩의 제조 방법
KR101802864B1 (ko) 접촉 저항이 낮은 버스 바 어셈블리 및 이를 포함하는 전지모듈
KR101414334B1 (ko) 고전압 전기화학 소자 및 이의 제조방법
KR20160010080A (ko) 위치 가변적 전극 탭-리드- 결합부로 이루어진 전극조립체 및 이를 포함하고 있는 전지셀
KR20170049136A (ko) 충방전 시 발생하는 가스를 수용할 수 있는 잉여부를 포함하는 전지셀
KR20170043240A (ko) 집전체 중심 부위에 높은 활물질 로딩량을 가지는 전극을 포함하는 전극조립체
KR101554141B1 (ko) 판상형 전지셀
KR101464966B1 (ko) 전극리드-전극 탭 결합부로 이루어진 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학 셀
KR101590986B1 (ko) 확산 접합을 이용한 전극단자 또는 버스 바의 접합 방법
KR101471964B1 (ko) 신규한 전극리드-전극 탭 결합부로 이루어진 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학 셀
KR101262086B1 (ko) 내부 단락을 방지할 수 있는 구조의 이차전지
KR20170022289A (ko) 활물질 로딩량의 구배를 가진 전극을 포함하는 전극조립체
KR102019399B1 (ko) 분리 유도부를 포함하는 파우치형 전지셀
KR101779947B1 (ko) 결로 예방 구조의 전압 센싱부를 포함하는 전지모듈
KR102082386B1 (ko) Z축 방향 하중을 분산하는 구조의 전지모듈
KR102080502B1 (ko) 둘 이상의 전극조립체를 포함하는 파우치형 전지셀
KR101852764B1 (ko) 전지 케이스로 연결된 전지셀들을 포함하는 전지팩
KR101797692B1 (ko) 전지팩 조립용 지그 및 이를 사용하여 제조된 이차전지 팩
KR20170022317A (ko) 복수 위치에서 연결된 전극 탭들을 가진 전지셀