KR20180027263A - 두께의 차이를 갖는 전극탭의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전극탭 제조방법은, 제1 두께로 이루어진 스트립형상의 박판을 준비하는 단계, 상기 박판을 일측 단부에서부터 제2 두께로 압착하여 접착부를 형성하는 단계 및 상기 접착부에 가해지는 압착을 해제하여, 상기 박판의 타측 단부에서부터 상기 접착부까지 상기 제1 두께로 형성되는 리드탭부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

두께의 차이를 갖는 전극탭의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지{THE METHODE OF AN ELECTRODE TAB AND A RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 두께의 차이를 갖는 전극탭의 제조방법과 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차전지는 휴대폰이나 노트북 및 캠코더와 같이 휴대 가능한 소형 전자기기에 사용되거나 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지는 양극과 음극 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체를 구비한다. 전극조립체는 케이스 내부에 수용되어 충전과 방전을 수행하며, 케이스는 금속판 또는 파우치로 이루어지고, 전극조립체를 수용한다.
케이스가 파우치로 이루어진 경우, 전극탭은 파우치 케이스의 내부에서 전극조립체에 연결되고, 일부분은 파우치 케이스의 외부로 돌출된다. 이러한 전극탭은 파우치 케이스의 내부에서 양극, 음극 및 세퍼레이터의 각각의 두께에 비해 두껍게 형성된다. 이에 따라, 전극탭이 전극조립체와 연결되는 부분의 두께는 다른 부분의 두께보다 두껍다.
따라서, 전극탭과 전극조립체가 전기적으로 연결되는 부분에서 전류가 집중되어 폭발의 위험이 있고, 전극탭의 연결로 인해 두께가 두꺼워지면 전극조립체의 권취 횟수가 제한되어 전지 용량을 향상시키는데 한계가 있다. 이에 따라, 두께의 차이가 있는 전극탭을 전극조립체에 연결하는 방안이 제시되고 있으나, 두께의 차이를 갖는 전극탭을 제조 하기가 용이하지 않아 전극탭 생산에 문제가 있다.
상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명은 두께의 차이를 갖는 전극탭을 보다 용이하게 제조 할 수 있는 제조방법을 제공하고자 한다. 또한, 이러한 전극탭을 이용하여 폭발의 위험을 줄이고, 전지용량을 향상시킬 수 있는 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭의 제조방법은, 제1 두께로 이루어진 스트립형상의 박판을 준비하는 단계, 상기 박판을 일측 단부에서부터 제2 두께로 압착하여 접착부를 형성하는 단계 및 상기 접착부에 가해지는 압착을 해제하고, 상기 접착부로부터 상기 박판의 타측 단부까지 상기 제1 두께인 리드탭부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 박판을 길이방향으로 압착롤에 삽입시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 박판을 폭 방향으로 압착롤에 삽입시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 두께는 50㎛ 내지 100㎛ 범위에서 형성될 수 있다.
상기 제2 두께는, 상기 제1 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성될 수 있다.
상기 박판을 프레스에 삽입시키는 단계, 상기 박판을 상기 프레스 다이에 안착시키는 단계 및 상기 프레스 펀치로 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 펀치는 상기 박판을 상기 펀치로 1회 내지 10회의 범위로 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착부의 길이는, 상기 리드탭부의 길이의 1/2배 내지 5배의 범위로 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는, 전류를 충방전하는 전극조립체;
상기 전극조립체를 수용하는 파우치 케이스 및 상기 전극조립체와 전기적으로 연결되어 상기 파우치 케이스 외부로 돌출되는 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭은, 상기 전극조립체와 연결되는 접착부와, 상기 파우치 케이스 외부로 돌출되며, 상기 파우치 케이스와 접촉되는 부위에 보호테이프가 감겨지고, 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하고, 상기 접착부와 상기 리드탭부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 접착부와 상기 리드탭부 사이에는 만곡부가 형성될 수 있다.
상기 접착부는, 스트립형상의 박판을 프레스 다이에 안착시키고, 상기 프레스 펀치로 가압하여 형성되는 단부에서부터 길이방향으로 압착하여 형성될 수 있다.
상기 접착부는, 스트립형상의 박판을 압착롤에 삽입하여 상기 박판의 폭 방향으로 압착하여 형성될 수 있다.
상기 접착부는, 스트립형상의 박판을 프레스 다이에 안착시키고, 상기 프레스 펀치로 가압하여 형성될 수 있다.
상기 접착부의 두께는, 상기 리드탭부 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는, 전류를 충방전하는 전극조립체;
상기 전극조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀폐하며 연결되는 캡플레이트 및 전극단자를 가지는 캡조립체, 상기 전극조립체와 상기 전극단자를 전기적으로 연결시키는 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭은, 상기 전극조립체와 연결되는 접착부와, 상기 전극단자와 연결되고 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하고, 상기 접착부와 상기 리드탭부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 전극탭은 복수개로 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지는, 전류를 충방전하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀폐하며 연결되는 캡플레이트 및 전극단자를 가지는 캡조립체, 상기 전극조립체와 상기 케이스를 연결시키는 제1 전극탭과 상기 전극조립체와 상기 전극단자를 전기적으로 연결시키는 제2 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭은, 상기 전극조립체와 연결되는 접착부와, 상기 전극단자 또는 상기 케이스와 연결되고 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하고, 상기 접착부와 상기 리드탭부는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 제조방법은, 보다 용이하게 두께의 차이를 갖는 전극탭을 제조할 수 있어 생산성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극조립체와 전극탭이 연결되는 부분에서 전류 집중을 감소시켜 폭발의 위험을 줄이고, 전극조립체의 권취 횟수를 증가시켜 전지의 용량을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 이차전지의 분리 사시도이다.
도 3은 도 2의 전극조립체를 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 사시도이다.
도 5는 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제1 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제2 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제3 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 분리 사시도이다.
도 9는 도 8에 적용되는 전극조립체의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 이차전지의 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 이차전지(100)는 전류를 충방전 할 수 있는 전극조립체(10)와 전극조립체(10)를 내장하는 파우치 케이스(30)를 포함한다.
전극조립체(10)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 개재된 세퍼레이터(13)를 포함한다.
전극조립체(10)는 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)를 함께 권취하여 형성될 수 있다. 다른 예로, 전극조립체(10)는 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)가 적층되어 형성될 수도 있다.
제1 전극(11)은 일 예로, 양극일 수 있다. 스트립 형상의 금속 박판으로 이루어진 양극 집전체와 양극 집전체의 한면 또는 양면에 코팅되는 코팅부(11a)를 포함할 수 있다. 양극 집전체는 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 알루미늄 박판으로 이루어질 수 있다. 코팅부(11a)는 리튬계 산화물에 바인더, 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
제2 전극(12)은 제1 전극과 반대되는 극성이며, 일례로, 음극일 수 있다. 스트립 형상의 금속 박판으로 이루어진 음극 집전체와 음극 집전체의 한면 또는 양면에 코팅되는 코팅부(12a)를 포함할 수 있다. 음극 집전체는 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 구리 박판으로 이루어질 수 있다. 코팅부(12a)는 탄소재 등의 음극 활물질에 바인더 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
세퍼레이터(13)는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene) 등의 폴리올레핀(Polyolefine)으로 이루어질 수 있다.
파우치 케이스(30)는 전극조립체(10)를 수용하는 수용부(31)와 수용부(31) 주위로 형성되는 테두리접합부(33) 및 상부접합부(35)를 포함할 수 있다.
파우치 케이스(30)의 수용부(31)는 전극조립체(10)와 함께 전해질을 수용한다. 파우치 케이스(30)는 절연층을 포함하는 필름으로 형성될 수 있으며, 제1 판(30a) 및 제2 판(30b)으로 이루어질 수 있다.
테두리접합부(33), 상부접합부(36)에서 파우치 케이스(30)의 제1 판(30a) 및 제2 판(30b)은 열융착하여 접합될 수 있다. 따라서, 수용부(31)에 내장된 전해질은 외부로 누액되는 것이 방지된다.
전극탭(20)은 제1 전극탭(21)및 제2 전극탭(22)으로 나뉠 수 있다. 제1 전극탭(21)및 제2 전극탭(22)은, 제1 전극(11) 과 제2 전극(12) 과 각각 전기적으로 연결되어 있다. 제1 전극탭(21) 및 제2 전극탭(22)은 파우치 케이스(30)의 외부로 돌출될 수 있다.
제1 전극탭(21)및 제2 전극탭(22)에는 상부접합부(35)와 단락 되는 것을 방지하기 위해 보호 테이프(23,24)이 감겨있을 수 있다. 이에 따라, 상부접합부(35)의 열손상을 방지하고, 파우치 케이스(30)가 전류에 의해 단락 되는 것을 방지할 수 있다.
전극탭(20)은 활물질이 코팅되지 않은 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)의 무지부(11b, 12b)에 연결된다. 예를 들면, 제1 전극(11)은 집전체에 활물질이 코팅된 코팅부(11a)와 활물질이 코팅되지 않은 무지부(11b)를 포함하며, 제1 전극탭(21)은 무지부(11b)에 용접되어 연결될 수 있다.
전극탭(20)은 파우치 케이스(30)외부로 돌출된다. 전극탭(20)은 파우치 케이스(30) 내부에 형성된 테라스공간(33)에서 두께의 차이로 인해 단차가 형성되어 있다. 예를 들면, 제1 전극탭(21)은 파우치 케이스(30) 외부로 돌출되는 부위 보다 전극조립체(10)에 연결되는 부위의 두께를 보다 얇게 형성한다. 제1 전극탭(21)은 일체로 형성되어 있으며, 테라스공간(33)에서 두께의 차이로 인한 단차가 형성되어 있다.
이를 통해, 전극탭(20)과 전극조립체(10)가 전기적으로 연결되는 부위에서 전류가 집중하는 현상을 감소시켜 폭발의 위험을 줄일 수 있다. 또한, 전극탭(20)이 연결되는 무지부(11b, 12b)의 연결부위가 얇게 형성되므로, 수용부(31) 내부에 수용되는 전극조립체(10)의 권취 횟수를 증가 시킬 수 있어 전지 용량은 향상될 수 있다.
전극탭(20)은 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)의 집전체와 같은 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(11)은 양극일 수 있고, 제1 전극(11)의 집전체는 알루미늄 박판일 수 있다. 이에 따라, 제1 전극탭(21)은 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(12)은 음극일 수 있고, 제2 전극(12)의 집전체는 구리 박판일 수 있다. 이에 따라, 제2 전극탭(22)은 구리로 이루어질 수 있다.
도 3은 도 2의 전극조립체를 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3을 참고하면, 제1 전극탭(21)은 제1 전극(11)의 무지부(11b)에 연결되어 있다.
전극탭(20)은 리드탭부(20a)와 접착부(20b)로 이루어고, 리드탭부(20a)와 접착부(20b)는 일체로 형성되며, 리드탭부(20a)는 접착부(20b)와 두께의 차이가 있다. 리드탭부(20a)와 접착부(20b) 사이에는 만곡부(20c)가 형성될 수 있다.
이하에서는 제1 전극탭(21)을 예로 들어 설명한다.
제1 전극탭(21)의 접착부(21b)는 제1 전극(11)의 무지부(11b)에 연결될 수 있다. 무지부(11b)에서의 접착부(21b) 연결길이는 전극조립체(10)의 길이 보다는 짧게 형성될 수 있다. 접착부(21b)는 제1 전극(11)의 무지부(11b)와 용접되어 연결될 수 있다.
접착부(21b)는 제1 전극(11) 일면의 코팅부(11a)의 두께와 동일하거나 얇게 형성될 수 있다. 이에 따라, 무지부(11b)에 제1 전극탭(21)이 연결되어도 제1 전극(11)의 두께가 증대되지 않는다.
리드탭부(21a)는 접착부(21b)에서 연장되어 파우치 케이스(30)외부로 돌출되며, 파우치 케이스(30)와 접촉되는 면에는 보호테이프(23, 24)가 감겨져 있다.
리드탭부(21a)는 접착부(21b) 보다 두껍게 형성된다. 리드탭부(21a)는 파우치 케이스(30) 내부에 형성된 테라스공간(33)에서 접착부(21b)와 단차지고, 파우치 케이스(30)외부로 연장될 수 있다. 리드탭부(21a)와 접착부(21b) 사이에는 만곡부(21c)가 형성될 수 있다.
도 4는 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 사시도이다.
도 4를 참고하면, 전극탭(20)은 리드탭부(20a) 및 접착부(20b)를 포함하며, 리드탭부(20a)의 제1 두께(t1)는 접착부(20b)의 제2 두께(t2) 보다 두꺼울 수 있다. 접착부(20b)의 길이(L2)는 리드탭부(20a)의 길이(L1)보다 길게 형성될 수 있다.
전극탭(20)의 리드탭부(20a)와 접착부(20b)의 폭(W)은 동일하게 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 리드탭부(20a)의 폭과 접착부(20b)의 폭은 서로 차이가 날 수 있다.
접착부(20b)의 제2 두께(t2)는 리드탭부(20a)의 제1 두께(t1)의 1/1.1배 내지 1/10배 범위 내로 형성될 수 있다. 예를 들면, 리드탭부(20a)의 제1 두께(t1)는 박판(50)의 두께와 동일하게 형성될 수 있으며, 제1 두께(t1)는 50㎛ 내지 100㎛ 범위에서 형성될 수 있다. 리드탭부(20a)는 스트립형상의 박판(50)과 두께가 동일하다. 즉, 전극탭(20)을 보다 용이하게 제조하기 위해 이차전지(100)의 외부로 돌출될 리드탭부(20a)의 두께를 미리 고려하여 스트립형상의 박판(50)의 두께를 제1 두께(t1)로 선정한다.
이에 따라, 접착부(20b)의 제2 두께(t2)는 45㎛ 내지 90㎛ 또는 5㎛ 내지 10㎛의 범위에서 형성될 수 있다.
접착부(20b)의 길이(L2)는 리드탭부(20a)의 길이(L1)보다 1/2배 내지 5배 범위 내로 형성될 수 있다. 접착부(20b)의 길이(L2)를 길게 형성할 경우, 무지부(11b, 12b)와 접착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 충방전으로 전극조립체(10)로 전류가 흐를 때, 온도가 집중되는 것을 분산시킬 수 있다.
리드탭부(20a)와 접착부(20b) 사이에는 만곡지게 형성된 만곡부(20c)가 형성될 수 있다. 만곡부(20c)는 전극탭(20)의 제조방법에 따라 달리 형성될 수 있다.
도 5는 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제1 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 5 를 참고하면, 전극탭(20)은 제1 두께(t1)의 스트립형상의 박판(50)을 압착롤(210)에 삽입시켜 제조할 수 있다.
먼저, 전극탭(20)의 제조방법은, 제1 두께(t1)로 이루어진 스트립형상의 박판(50)을 준비하는 단계를 포함한다. 박판(50)은 전술한 바와 같이 제1 전극(11)의 집전체 및 제2 전극(12)의 집전체에 따라 알루미늄 박판 또는 구리 박판일 수 있다. 박판(50)은 스트립형상이며, 압착롤(210)에 연속적으로 삽입되고, 압착롤(210)의 압착과 해제의 반복과정을 통해 접착부(20b)와 리드탭부(20a)를 형성하고, 릴트레이(200)에 감겨져 포장될 수 있다.
다음으로, 박판(50)의 일측 단부에서부터 제2 두께(t2)로 압착하여 접착부(20b)를 형성하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 제1 두께(t1)로 이루어진 스트립형상의 박판(50)을 길이방향으로 이동시켜 압착롤(210)에 삽입시킨다. 이동은 컨베이어벨트와 같은 이동수단이 이용될 수 있으며, 여기에서는 이동수단은 생략한다.
압착롤(210)은 상하로 배치되고, 박판(50)의 하면과 하부에 위치하는 압착롤(210)은 레벨이 동일할 수 있다. 압착롤(210)에 박판(50)이 길이방향으로 삽입되면서 박판(50)의 일면은 박판(50)의 일측 단부에서부터 압착될 수 있다. 예를 들면, 하부에 위치한 압착롤(210)과 박판(50)의 하면의 레벨을 일치시켜 압착롤(210)에 삽입시킬 경우, 상부에 위치한 압착롤(210)은 박판(50) 상면을 압착시켜 제2 두께(t2)로 이루어지는 접착부(20b)를 형성할 수 있다. 접착부(20b)의 제2 두께(t2)는 박판(50) 의 제1 두께(t1)보다 1/1.1 내지 1/10 범위로 형성될 수 있다.
다음으로, 박판(50)에 형성된 접착부(20b)에 가해진 압착을 해제하여 접착부(20b)에서 박판(50)의 타측 단부까지 제1 두께(t1)로 이루어져 접착부(20b)보다 두꺼운 리드탭부(21a)를 포함할 수 있다. 즉, 압착롤(210)을 상하로 이동시켜 압착롤(210) 사이의 공간을 더 크게 형성하여 박판(50)의 압착을 해제시킨다. 압착롤(210)의 이동에 의해, 압착 해제 지점에서는 만곡진 만곡부(20c)가 형성될 수 있다. 압착이 해제 된 채로 이동되는 박판(50)은 리드탭부(20a)가 된다. 이에 따라, 리드탭부(20a)의 두께는 박판(50)의 제1 두께(t1)로 형성된다. 결국, 리드탭부(20a)은 접착부(20b)보다 두껍게 형성된다.
스트립형상의 박판(50)을 연속적으로 압착롤(210)에 공급하고, 박판(50)의 압착과 압착 해제의 과정을 반복하면서, 서로 연결된 복수개의 전극탭(20)을 형성할 수 있다. 이러한 복수개의 전극탭(20)이 형성된 박판(50)은 릴트레이(200)에 의해 감겨져 포장될 수 있다.
도 6은 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제2 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 압착롤(210)은 스트립형상의 박판(50) 폭(W) 방향으로 압착할 수 있다. 전극탭(20)의 제1 실시예와 공통된 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 이하 설명한다.
압착롤(210)의 길이는 압착에 의해 박판(50)에 형성될 접착부(20b)의 길이(L2)와 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 이동수단에 의해 한 방향으로 이동하는 박판(50)을 수직하게 압착하여 접착부(20b)를 보다 간단하게 형성할 수 있다.
이 경우, 압착롤(210)은 일반적으로 원통형으로 형성될 수 있으므로, 접착부(20b)와 리드탭부(20a)사이에는 수직한 면이 형성된다. 이에 따라, 연속적인 박판(50)의 공급에 의해 형성되는 복수개의 전극탭(20)의 절단이 보다 용이할 수 있다.
도 7은 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제3 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 연속적으로 공급되는 스트립형상의 박판(50)은 프레스(220)에 의해 가압되어 접착부(20b)가 형성될 수 있다.
전술한 전극탭(20)의 제1 및 제2 실시예와 공통된 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 설명한다.
스트립형상의 박판(50)을 길이방향으로 이동시켜 프레스(220)에 삽입시킨다. 이동은 컨베이어벨트와 같은 이동수단이 이용될 수 있으며, 여기에서는 이동수단은 생략한다.
예를 들면, 프레스(220)는 하부에 다이(die, 225)가 배치되고 상부에 프레스(220) 펀치(punch, 227)가 배치될 수 있다. 이동수단에 의해 이동된 박판(50)은 다이(225)에 안착된다. 다음으로, 펀치(227)로 박판(50)을 가압할 수 있다. 예를 들면, 펀치(227)는 2회 내지 10회로 나누어 박판(50)을 가압하여 접착부(20b)를 형성할 수 있다. 이때, 박판(50) 은 펀치()에 의한 가압이 끝날 때까지 이동이 멈출 수 있다.
접착부(20b)의 제2 두께(t2)는, 박판(50)의 제1 두께(t1)의 1/1.1 내지 1/10 범위로 형성될 수 있다. 프레스(220)는 접착부(20b)의 제2 두께(t2)의 조절이 다른 실시예에 비해 좀 더 용이할 수 있다. 프레스(220)를 이용하여 박판(50)에 연속적으로 교호 배치되는 접착부(20b)의 두께인 제2 두께(t2)를 서로 다르게 형성할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 분리 사시도이고, 도 9는 도 8에 적용되는 전극조립체의 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 제2 실시예에 따른 이차 전지(101)는 전류를 발생시키는 전극조립체(60), 전극조립체(60)를 내장하는 케이스(80), 케이스(80)와 결합되어 전극조립체(60)에 전기적으로 연결되는 캡조립체(90)를 포함한다.
전극조립체(60)는 순차적으로 배치되는 제1 전극(11), 세퍼레이터(13) 및 제2 전극(12)을 포함한다. 전극조립체(60)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 이들 사이에 배치되는 절연체인 세퍼레이터(13)를 권취하여 형성된다. 예를 들면, 전극조립체(60)는 원통형으로 형성된다. 원통형 전극조립체(60)의 중심에는 코어핀(64)이 배치된다. 코어핀(64)은 원통 형상으로 이루어지며, 전극조립체(60)의 원통 형상을 유지하도록 전극조립체(60)를 지지한다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 활물질이 도포된 코팅부(11a, 12a)와 활물질이 도포되지 않은 무지부(11b, 12b)를 포함한다.
제1 전극(11)의 무지부(11b)에는 제1 전극탭(71)이 연결되고, 제2 전극(12)의 무지부(12b)에는 제2 전극탭(72)이 연결되며, 제2 전극탭(72)은 전극조립체(60)의 하단에 배치되어 케이스(80)의 바닥에 용접으로 부착된다. 제1 전극탭(71)은 복수개로 형성될 수 있다.
전극탭(70)은 제1 전극탭(71)및 제2 전극탭(72)으로 나뉠 수 있다. 제1 전극탭(71)및 제2 전극탭(72)은, 제1 전극(11) 과 제2 전극(12) 과 각각 전기적으로 연결되어 있다. 전극탭(70)은 리드탭부(70a)와 접착부(70b)로 이루어고, 리드탭부(70a)와 접착부(70b)는 일체로 형성되며, 리드탭부(70a)는 접착부(70b)와 두께의 차이가 있다. 리드탭부(70a)와 접착부(70b) 사이에는 만곡부(70c)가 형성될 수 있다.
이를 통해, 전극탭(70)과 전극조립체(60)가 전기적으로 연결되는 부위에서 전류가 집중하는 현상을 감소시켜 폭발의 위험을 줄일 수 있다. 또한, 전극탭(70)이 연결되는 무지부(11b, 12b)의 연결부위가 얇게 형성되므로, 케이스(80) 내부에 수용되는 전극조립체(60)의 권취 횟수를 증가 시킬 수 있어 전지 용량은 향상될 수 있다.
본 실시예에서는 제1 전극탭(71)이 상부에 설치되고 제2 전극탭(72)이 하부에 설치된 구조를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 전극탭(71)이 하부에 설치되고 제2 전극탭(72)이 상부에 설치될 수도 있다.
케이스(80)는 전극조립체(60)를 삽입할 수 있도록 일측이 개방된 원통형 또는 각형으로 형성될 수 있다.
케이스(80)는 제2 전극탭(72)에 연결되어, 이차 전지(101)에서 제2 전극단자로 작용하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈 도금 강과 같은 도전성 금속으로 형성된다.
캡조립체(90)는 케이스(80)에 끼워진 후, 클램핑과정을 통해서 케이스(80)에 고정하는데, 이 때, 케이스(80)에는 비딩부(81)와 클램핑부(82)가 형성된다.
캡조립체(90)는 개스킷(96)을 개재하여 케이스(80)의 개방측에 결합되어, 전극조립체(60)과 전해액을 내장하는 케이스(80)를 밀폐한다. 캡조립체(90)는 캡플레이트(91), 벤트플레이트(92), 미들플레이트(93), 서브플레이트(94), 양성온도소자(PCT)(98)를 포함한다.
캡플레이트(91)는 상부로 돌출된 외부 단자(91a)와 배기구(91b)가 형성된 판 형상으로 이루어질 수 있다. 캡플레이트(91)는 최종적으로 제1 전극탭(71)에 전기적으로 연결되어, 이차 전지(101)에서 제1 전극단자로 작용한다.
양성온도소자(98)는 캡플레이트(91)와 벤트플레이트(92) 사이에 배치된다. 양성온도소자(98)는 원형의 고리 형상으로 이루어지며, 캡플레이트(91)와 벤트플레이트(92) 사이에 위치한다. 양성온도소자(98)는 온도의 상승에 따라 저항이 커지는 소자로서 캡플레이트(91)와 벤트플레이트(92) 사이에서 전류 흐름을 단속한다. 기 설정된 온도 초과 상태에서, 양성온도소자(98)는 무한대까지 커지는 전기 저항을 가지며, 이로 인하여, 충전 또는 방전 전류의 흐름을 차단한다.
벤트플레이트(92)는 캡플레이트(91)의 아래에 배치되며, 기 설정된 압력 조건에서 전극조립체(60)와 캡플레이트(91)의 전기적 연결을 차단하는 역할을 한다. 또한, 벤트플레이트(92)는 기 설정된 압력 조건에서 파단되어 이차 전지(101) 내부의 가스를 방출한다.
이를 위해서 벤트플레이트(92)는 하부를 향하여 돌출된 홈부와 홈부의 중심에서 서브플레이트(94)를 향하여 아래로 돌출된 접속돌기(92a)와 접속돌기(92a)의 주변에 형성된 노치(92b)를 갖는다.
노치(92b)는 이차 전지(101)의 내부 압력 상승 시에 파단될 수 있도록 다양한 형태로 형성될 수 있다.
벤트플레이트(92)와 서브플레이트(94)는 이차전지의 내압이 상승할 때 전류를 차단하는 전류차단장치(CID)를 형성한다. 전류차단장치(CID)의 연결부는 접속돌기(92a)와 서브플레이트(94)의 용접 부분에 의하여 형성된다. 전류차단장치(CID) 작동 시에 접속돌기(92a)가 위로 상승하면서 접속돌기(92a)와 서브플레이트(94)가 분리되며, 이에 따라 전극조립체(60)와 캡플레이트(91)는 전기적으로 분리된다.
또한, 접속돌기(92a)의 상승 후에 이차 전지(101) 내부의 압력이 더욱 상승하면, 노치(92b)가 파단되면서 이차 전지(101)의 내부에서 발생한 가스가 배기구(91b)를 통해서 외부로 배출된다.
서브플레이트(94)는 원형의 판형상으로 이루어지며, 벤트플레이트(92)와 마주하여, 접속돌기(92a)에 전기적으로 연결된다. 서브플레이트(94)는 미들플레이트(93)에 용접으로 접합되어 미들플레이트(93)를 매개로 전극조립체(60)와 전기적으로 연결된다. 다만 미들플레이트(93)는 서브플레이트(94)를 통해서만 벤트플레이트(92)와 전기적으로 연결되며 서브플레이트(94)는 벤트플레이트(92)와 직접 맞닿지 않아야 전류 차단 장치가 작동할 수 있다.
미들플레이트(93)는 벤트플레이트(92)와 서브플레이트(94) 사이에 배치된다. 미들플레이트(93)의 중앙에는 접속돌기(92a)가 삽입될 수 있도록 관통홀이 형성되고, 관통홀의 외측에는 이차 전지(101)의 내부 압력을 벤트플레이트(92)에 전달할 수 있도록 복수 개의 통기홀이 형성될 수 있다.
미들플레이트(93)에는 제1 전극탭(71)과 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 제1 전극탭(71)은 복수개로 형성될 수 있다. 제1 전극탭(71)의 리드탭부(71a)는 미들플레이트(93)에 용접으로 고정되어 전기적으로 연결되어 있다.
이에 따라, 미들플레이트(93)는 일측으로 서브플레이트(94) 및 접속돌기(92a)를 통하여 벤트플레이트(92)에 전기적으로 연결된다. 다른 일측으로 제1 전극탭(71)에 연결된다. 결국, 제1 전극탭(71)은 미들플레이트(93), 서브플레이트(94), 벤트플레이트(92)를 통하여 캡플레이트(91)에 전기적으로 연결된다.
한편, 미들플레이트(93)와 벤트플레이트(92) 사이에는 미들플레이트(93)와 벤트플레이트(92)를 절연시키는 절연부재(95)가 설치된다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 이차전지 200: 릴트레이
210: 압착롤 220: 프레스
225: 다이 227: 펀치
10: 전극조립체 11: 제1 전극
12: 제2 전극 13: 세퍼레이터
11a, 12a: 코팅부 11b, 12b: 무지부
20: 전극탭 20c, 21c: 만곡부
21: 제1 전극탭 22: 제2 전극탭
20a, 21a, 22a: 리드탭부 20b, 21b, 22b: 접착부
23, 24: 보호테이프 30: 파우치 케이스
30a: 제1 판 30b: 제2 판
31: 수용부 32: 테두리접합부
33: 테라스공간 35: 상부접합부
50: 박판
101: 이차전지 60: 전극조립체
70: 전극탭 71: 제1 전극탭
72: 제2 전극탭 70a, 71a, 72a: 리드탭부
70b, 71b, 72b: 접착부 70c, 71c, 72c: 만곡부
80: 케이스 81: 비딩부
82: 클램핑부 90: 캡조립체
91: 캡플레이트 91a: 외부단자
91b: 배기구 92: 벤트플레이트
92a: 접속돌기 92b: 노치
93: 미들플레이트 94: 서브플레이트
95: 절연부재 96: 개스킷
98: 양성온도소자 W: 폭
t1: 제1 두께 t2: 제2 두께
L1: 리드탭부 길이 L2: 접착부 길이

Claims (18)

  1. 제1 두께로 이루어진 스트립형상의 박판을 준비하는 단계;
    상기 박판을 일측 단부에서부터 제2 두께로 압착하여 접착부를 형성하는 단계; 및
    상기 접착부에 가해지는 압착을 해제하고, 상기 접착부로부터 상기 박판의 타측 단부까지 상기 제1 두께인 리드탭부를 형성하는 단계를 포함하는 전극탭의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판을 길이방향으로 압착롤에 삽입시키는 단계를 더 포함하는 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판을 폭 방향으로 압착롤에 삽입시키는 단계를 더 포함하는 전극탭 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 두께는 50㎛ 내지 100㎛ 범위에서 형성되는 전극탭의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 두께는,
    상기 제1 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성되는 전극탭 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판을 프레스에 삽입시키는 단계;
    상기 박판을 상기 프레스 다이에 안착시키는 단계; 및
    상기 프레스 펀치로 가압하는 단계를 더 포함하는 전극탭 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 펀치는 상기 박판을 상기 펀치로 1회 내지 10회의 범위로 가압하는 단계를 더 포함하는 전극탭 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착부의 길이는,
    상기 리드탭부의 길이의 1/2배 내지 5배의 범위로 형성되는 전극탭 제조방법.
  9. 전류를 충방전하는 전극조립체;
    상기 전극조립체를 수용하는 파우치 케이스; 및
    상기 전극조립체와 전기적으로 연결되어 상기 파우치 케이스 외부로 돌출되는 전극탭을 포함하고,
    상기 전극탭은,
    상기 전극조립체와 연결되는 접착부와,
    상기 파우치 케이스 외부로 돌출되며, 상기 파우치 케이스와 접촉되는 부위에 보호테이프가 감겨지고, 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하고,
    상기 접착부와 상기 리드탭부는 일체로 형성되는 이차전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부와 상기 리드탭부 사이에는 만곡부가 형성된 이차전지.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부는,
    스트립형상의 박판을 압착롤에 삽입하여 상기 박판의 일측 단부에서부터 길이방향으로 압착하여 형성되는 이차전지.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부는,
    스트립형상의 박판을 압착롤에 삽입하여 상기 박판의 폭 방향으로 압착하여 형성되는 이차전지.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부는,
    스트립형상의 박판을 프레스 다이에 안착시키고, 상기 프레스 펀치로 가압하여 형성되는 이차전지.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부의 두께는,
    상기 리드탭부 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성되는 이차전지.
  15. 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체를 수용하는 케이스;
    상기 케이스와 결합된 캡플레이트;
    상기 캡플레이트의 아래에 배치되는 미들플레이트;
    상기 제1 전극과 상기 미들플레이트를 전기적으로 연결시키는 제1 전극탭을 포함하고,
    상기 제1 전극탭은,
    상기 제1 전극과 연결되는 접착부와,
    상기 미들플레이트와 연결되고 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하며,
    상기 접착부와 상기 리드탭부 사이에는 만곡부가 형성된 이차전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전극탭은 복수개로 형성되는 이차전지.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 전극탭을 포함하고,
    상기 제2 전극탭은 상기 전극조립체의 하부에서 상기 케이스와 연결되는 이차전지.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 접착부의 두께는,
    상기 리드탭부 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성되는 이차전지.
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