KR20180101034A - 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 - Google Patents

박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접에 의한 용접 불량 및 용접에 의한 전극 탭의 단선이 방지될 수 있는 박판을 이용한 이차전지의 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접 방법 및 이에 의해 제조된 이차 전지을 제공하는 것으로 복수개로 구성된 전극탭의 용접시 발생하는 단선을 배제할 수 있는 효과, 가압 상태의 용접이 가능하여 용접 시간과 진폭을 동일하게 하는 효과 및 박판을 용접부에 추가함으로써 용접부의 인장강도가 증가하는 효과가 있다.

Description

박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 {Pouch Type Secondary Battery for Preventing Disconnection Between Foil and Lead by sheet and Method thereof}
본 발명은 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 및 그 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 보다 상세하게는 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접에 의한 용접 불량 및 용접에 의한 전극 탭의 단선이 방지될 수 있는 박판을 이용한 이차전지의 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접 방법 및 이에 의해 제조된 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품 뿐 만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이차 전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 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 바이 셀(Bicell) 또는 풀 셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태의 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다. 이러한 이차 전지는 통상 분리막이 개재된 상태에서 양극판과 음극판이 순차적으로 적층되어 있는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 외장재인 전지 케이스를 포함하여 이루어진다. 이 때, 전극 조립체에는 복수개의 양극판으로부터 연장되어 있는 복수개의 양극 탭과, 복수개의 음극판으로부터 연장되어 있는 복수개의 음극 탭이 형성되어 있으며, 이러한 복수개의 양극 탭 및 복수개의 음극 탭은 각각 양극 리드 및 음극 리드와 초음파 용접기에 의해 용접 결합된다. 여기서, 복수개의 양극 탭과 복수개의 음극 탭이 전극 탭을 구성하고, 양극 리드와 음극 리드가 전극 리드를 구성하게 된다.
이와 같이, 초음파 용접기에 의해 전극 탭 및 전극 리드를 용접할 때, 전극 탭과 전극 리드의 용접을 약하게 행하는 경우에는 용접 불량이 발생이 발생하고, 전극 탭과 전극 리드의 용접을 강하게 행하는 경우에는 전극 탭이 단선되는 문제점이 있었다.
종래에는 용접 방법 및 용접면을 제어하여 전극리드 및 전극탭의 연결을 안정적으로 형성하려는 시도는 있었으나, 상기 전극리드 및 전극탭에 박판을 적용하여 안정적인 용접을 형성하려는 시도는 없었다.
한국 공개특허공보 제2016-0019287호에서는 초음파를 발생시키는 초음파 발진부; 및 상기 초음파 발진부에 연결되어 이차 전지의 음극 리드와 양극 리드에 음극 탭과 양극 탭을 각각 배치하고 가압하면서 초음파 용접하는 혼을 포함하며, 상기 혼은, 상기 음극 탭과 상기 양극 탭을 각각 가압하는 음극 혼과 양극 혼을 포함하고, 상기 음극 혼과 상기 양극 혼은, 바디에 일체로 구비되고 서로 다른 모양의 가압 패턴을 가지는 초음파 용접 장치가 개시되어 있다. 다만, 전지 탭과 리드의 초음파 용접시 수치가 한정되는 두께를 갖는 금속 박판이 포개진 상태에서 초음파 용접 구성은 개시되지 않았다.
일본 공개특허공보 WO1998-041354호에서는 피접합 부재를 고상 접합하는 방법에 있어서 상기 피접합 부재의 접합면에 Au,Au합금, Ag,Ag합금, Pt,Pt합금, Pd 및 Pd합금 중 하나의 접합용 삽입층을 설치하고 또한 상기 접합용 삽입층 표면을 탄소가 20at％이하, 황이 10at％,산소가 5at％이하로 하고, 상기 피접합 부재의 접합용 삽입층 표면끼리를 중첩해 대기 중 또는 산소 20％이상 포함한 분위기하에서 접합 온도150~300의 범위에서 고상 접합하는 것을 특징으로 하는 피접합 부재를 고상 접합하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 전지 탭과 리드의 초음파 용접시 수치가 한정되는 두께를 갖는 금속 박판이 포개진 상태에서 초음파 용접 구성은 개시되지 않았다.
한국 공개특허공보 제2013-0114022호에서는 양극, 음극, 세퍼레이터를 포함하는 전극집전체;와 상기 전극집전체를 감싸는 파우치 케이스;와 전극 리드와 전극 탭의 용접부를 감싸는, 열수축이 가능한 보호필름;을 포함하고, 상기 열수축이 가능한 보호필름은 열수축 PET 필름이고, 상기 열수축 PET 필름은 20±5㎛의 두께를 가지며, 상기 용접부는 상기 열수축 PET 필름이 60 내지 70로 가열되어 수축될 때 발생하는 텐션에 의하여 조여지면서 단단히 고정되는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 개시하고 있다. 다만, 전지 탭과 리드의 초음파 용접시 수치가 한정되는 두께를 갖는 금속 박판이 포개진 상태에서 초음파 용접 구성은 개시되지 않았다.
일본 공개특허공보 제2009-099527호에서는 양극 활물질 및 양극 집전체로 구성되는 양극과 음극 활물질 및 음극 집전체로 구성되는 음극과 상기 양극 및 부극간에 충전되는 전해질를 포함한 리튬 이온 배터리 본체와 상기 리튬 이온 전지 본체를 수납해 주연부를 열 접착함으로써 상기 리튬 이온 전지 본체를 밀봉하는 외장체를 구비한 리튬 이온 배터리에 이용되어 상기 음극에 연결됨과 동시에 상기 외장체에 의해 선단이 외부로 돌출되도록 협지되고 상기 협지 부분이 히트실링되는 전지 탭으로서, 상기 전지 탭은 금속 부재의 적어도 표리면에 니켈층이 형성되고 적어도 상기 협지 부분의 표리면 및 측면에 아미노화 페놀 중합체, 3가 크롬 화합물 및 인 화합물의 복합 피막층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 탭이 개시되어 있다. 다만, 전지 탭과 리드의 초음파 용접시 수치가 한정되는 두께를 갖는 금속 지박판이 포개진 상태에서 초음파 용접 구성은 개시되지 않았다.
이와 같이, 이차전지 특히, 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드의 초음파 등의 용접의 경우, 혼 쪽에 전극탭의 얇은 포일이 여러장 겹쳐 있어 용접이 완료된 후, 포일이 단선되는 현상이 발생하여 전지의 성능에 문제를 일으키는 바, 이에 대한 근본적인 해결을 위하여 박판을 적용하여 전극탭과 전극리드의 용접 후 단선되는 현상을 배제한 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법 기술은 제시된 바가 없다.
한국 공개특허공보 제2016-0019287호 일본 공개특허공보 WO1998-041354호 한국 공개특허공보 제2013-0114022호 일본 공개특허공보 제2009-099527호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접에 의한 용접 불량 및 용접에 의한 전극 탭의 단선이 방지될 수 있는 박판을 이용한 이차전지의 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접 방법 및 이에 의해 제조된 이차 전지을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 전극탭과 전극리드의 초음파 용접시 추가 박판을 적용하여 용접부의 용접 강도 산포를 균일화한 이차전지를 제공하는데 추가적인 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전극조립체를 구성하는 복수개의 전극판으로부터 연장된 복수개의 전극탭을 겹치는 제1단계; 서로 겹쳐진 상기 전극탭을 전극리드 상에 포개어 배치하는 제2단계; 상기 전극탭 상에 추가로 소정의 두께를 갖는 박판을 삽입하는 제3단계; 및 포개어진 상기 복수개의 전극탭, 상기 박판 및 상기 전극리드를 용접장치로 용접하는 제4단계;를 포함하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 용접 장치는 혼과 앤빌로 구성된 초음파 용접기일 수 있다.
또한, 상기 용접면은 상기 앤빌 및/또는 혼 측에 형성된 용접면일 수 있다.
또한, 상기 박판은 10 내지 100 μm의 두께를 구성할 수 있다.
또한, 상기 리드와 상기 박판의 두께비는 2 내지 12 대 1의 비를 갖을 수 있다.
또한, 상기 박판과 상기 전극탭의 두께비는 2 내지 10 대 1의 비를 갖을 수 있다.
또한, 상기 박판은 하나 또는 2 이상의 전도성 금속 또는 금속산화물을 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법으로 제조된 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 일 수 있다.
또한, 상기 디바이스는 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전력 저장장치로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 및 그 제조방법 에 의하면, 복수개로 구성된 전극탭의 용접시 발생하는 단선을 배제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가압 상태의 용접이 가능하여 용접 시간과 진폭을 동일하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 박판을 용접부에 추가함으로써 용접부의 인장강도가 증가하는 효과가 있다.
도 1은 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접부를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접 구성을 나타낸 개념도이다.
도 3은 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접에 따른 음극 단선 사례 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 박판이 형성된 전극탭과 전극리드 용접 구성을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 박판 형성 전 후의 음극 전극탭과 전극리드 용접 구성을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 박판이 형성된 전극탭과 전극리드의 혼 및 앤빌 용접 구성을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 박판이 형성된 전극탭과 전극리드의 용접에 따른 인장강도 실험결과이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접부를 나타낸 도면이다.
본 발명의 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지는, 파우치에 의해 전극체가 밀폐되고 상기 파우치의 상측 외부로 양극탭과 음극탭이 인출되도록 형성되며 나란히 적층되는 한 쌍의 파우치형 셀, 및 상기 파우치형 셀들의 파우치가 밀폐되도록 결합되는 셀 케이스를 포함하며 나란히 적층 배열되는 수개의 파우치형 셀모듈; 을 포함하여 이루어진다.
상기 파우치형 셀모듈은 상기 파우치형 셀의 전극체가 상기 파우치에 의해 밀폐되도록 상기 파우치가 상기 전극체의 외면을 둘러싸는 형태로 형성된다. 그리고 상기 전극체의 일측으로 연장 형성되는 상기 양극탭과 음극탭이 상기 파우치의 외부로 인출되도록 형성된다. 즉, 상기 파우치형 셀은 상기 전극체에 그 일측으로 양극탭 및 음극탭이 연장 형성되어 이루어지며, 상기 파우치가 상기 양극탭과 음극탭을 제외한 상기 전극체만을 밀폐하도록 감싸는 형태로 이루어진다. 그리고 이와 같이 형성되는 상기 파우치형 셀은 한 쌍으로 이루어져 나란히 적층되며, 상기 파우치형 셀들은 파우치가 밀폐되도록 결합되는 셀 케이스가 외측면에 결합된다.
즉, 상기 파우치형 셀들의 양극탭 및 음극탭을 제외한 상기 파우치로 감싸있는 부분이 다시 상기 셀 케이스에 의해 둘러싸여 상기 셀 케이스에 의해 밀폐된다. 이때, 상기 셀 케이스는 내부에 일정한 공간이 확보될 수 있도록 상기 파우치에 밀착되지 않게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 파우치형 셀모듈은 일측으로 상기 양극탭 및 음극탭이 상기 셀 케이스의 외부로 인출되도록 형성되고, 상기 전극체는 상기 파우치에 의해 밀폐되며, 상기 파우치의 외측에 셀 케이스의 결합에 의해 다시 밀폐되어 2중으로 밀폐되는 구조를 이룬다.
이때, 상기 파우치형 셀의 전극체는 양극, 음극, 전해질 및 상기 양극과 음극을 분리하는 격리판으로 구성되어 전기가 충전 및 방전되는 부분이며, 상기 양극탭 및 음극탭은 상기 전극체에서 방전시 발생되거나 외부로부터 충전시 유입되는 전류를 전달하는 부분이다.
상기와 같이 형성되는 파우치형 셀모듈은 수개가 나란히 적층되도록 구성되며, 상기 셀 케이스의 외부로 인출되는 양극탭 또는 음극탭은 하나의 파우치형 셀모듈의 한 쌍의 양극탭이 결합되고 음극탭은 서로 이웃하는 파우치형 셀모듈의 음극탭와 결합되어 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
이때, 상기 양극탭 및 음극탭은 커넥터 또는 연결판 등을 이용하여 결합되거나 레이저 또는 초음파용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 양극탭 및 음극탭과 양극리드 및 음극리드가 용접되는 용접부에서 발생되는 단선현상을 해결하기 위하여 안출한 것이다.
도 2는 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접 구성을 나타낸 개념도이다.
초음파 용접기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체의 복수의 전극 탭과 전극 리드를 용접하기 위한 것으로서, 크게 혼(horn)과, 앤빌(anvil)과, 혼과 연결되어 혼을 진동시키는 초음파 액추에이터를 포함하여 이루어진다.
여기서, 전극 탭은 전극 조립체의 복수의 양극판으로부터 연장되어 있는 복수의 양극 탭과 복수의 음극판으로부터 연장되어 있는 복수의 음극 탭으로 구성된다. 혼은 초음파 액추에이터와 전기적으로 연결되어, 초음파 액추에이터에 의한 진동을 앤빌로 전달한다.
앤빌은 혼과 인접하게 마련되어, 용접물(복수의 양극 탭 및 양극 리드 또는 복수의 음극 탭 및 음극 리드)이 용접 가능하도록 용접물을 지지하는 역할을 한다.
도 3은 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접에 따른 음극 단선 사례 사진이다.
(비교예)
파우치형 전지의 전극탭과 전극리드의 초음파 용접의 경우 도2와 같이 혼쪽에 전극탭을 구성하는얇은 포일이(Foil) 여러장의 겹쳐진 상태로 형성된다. 상기 전극리드는 200μm, 복수의 전극탭을 구성하는 포일은 6μm인 상태에서 초음파 용접이 진행된다.
이때 포일은 전극에 따라 알루미늄 또는 구리로 형성될 수 있으며, 전극조립체의 형성조건에 따라 상기 포일의 두께는 6 내지 15 μm일 수 있다. 따라서 종래의 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드의 용접이 완료된 후에는 상기 포일이 단선되는 현상이 발생하여 전지의 성능에 문제를 발생할 수 있다.
실제로 초음파 용접후 도3과 같이 단선이 발생하여 전지 성능 중 저항 등에 문제를 발생할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 박판이 형성된 전극탭과 전극리드 용접 구성을 나타낸 개념도이다.
상기 비교예와 같은 전극탭과 전극리드의 단선현상을 해결하기 위하여 안출한 것으로 상기 전극탭을 구성하는 복수개의 포일에 상대적으로 두꺼운 박판을 추가 삽입하여 초음파 용접을 진행할 수 있다.
따라서, 본 발명은 전극조립체를 구성하는 복수개의 전극판으로부터 연장된 복수개의 전극탭을 겹치는 제1단계; 서로 겹쳐진 상기 전극탭을 전극리드 상에 포개어 배치하는 제2단계; 상기 전극탭 상에 추가로 소정의 두께를 갖는 박판을 삽입하는 제3단계; 및 포개어진 상기 복수개의 전극탭, 상기 박판 및 상기 전극리드를 용접장치로 용접하는 제4단계;를 포함하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법일 수 있다.
먼저, 전극 조립체를 구성하는 복수개의 전극판으로부터 연장되어 있는 복수개의 전극탭을 상하 방향으로 서로 겹친다. 다음으로, 서로 겹쳐진 복수개의 전극탭의 일부와 겹치도록 전극리드를 복수개의 전극탭의 상부에 위치시킨다. 상기 복수개의 전극탭과 전극리드가 겹쳐지는 쪽이 아닌 대항면에 박판을 삽입할 수 있다. 양극 리드는 복수개의 양극 탭의 상부에 위치시키고, 음극 리드는 복수개의 음극 탭의 상부에 위치시킨다. 그 후, 초음파 용접 장치를 이용하여 박판, 복수개의 양극 탭과 양극 리드가 겹쳐진 부분을 용접하고, 박판, 복수개의 음극 탭과 음극 리드가 겹쳐진 부분을 용접함으로써, 각각의 용접면을 갖는 용접부가 형성된다. 즉, 복수의 양극 탭 또는 복수의 음극 탭과 양극 리드 또는 복수의 음극 리드를 서로 용접하기위해서는, 복수의 양극 탭 및 양극 리드를 혼과 앤빌 사이에 위치시킨 후, 혼은 하강시키고 앤빌은 상승시켜 용접물에 혼과 앤빌을 접촉시킨 상태에서, 혼에 진동을 부여하여 용접물을 용접한다.
이 때, 용접면의 길이는 0.4mm 이상 0.7mm 이하가 되도록 형성되는데, 이를 위해서는 초음파 액추에이터의 진동 크기를 적절하게 조절하면 가능할 것이다. 이와 같이, 용접면의 길이가 0.4mm 이상 0.7mm 이하로 형성되어야만 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접이 정상적으로 이루어진다.
상기 전극탭은 상기 전극리드의 상면 및/또는 하면에 위치할 수 있다. 상기 복수개의 전극탭 중 소정 개수의 전극탭이 상기 전극리드의 상면 및/또는 하면에 위치할 수 있다. 상기 박판은 상기 전극탭과 상기 전극리드가 접하는 대향면에 위치할 수 있다.
또한, 상기 용접 장치는 혼과 앤빌로 구성된 초음파 용접기일 수 있다.
또한, 상기 용접면은 상기 앤빌 및/또는 혼 측에 형성된 용접면일 수 있다.
또한, 상기 박판은 10 내지 100 μm의 두께를 구성할 수 있다. 상기 박판은 바람직하게는 20 내지 50 μm의 두께를 가질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30μm의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께 범위를 벗어나면 용접에 따른 단선 현상을 방지할 수 없다.
또한, 상기 리드와 상기 박판의 두께비는 2 내지 12 대 1의 비를 갖을 수 있다. 상기 리드와 상기 박판의 두께비는 바람직하게는 4 내지 8 대 1의 비를 갖을 수 있으며, 더욱 바람직하게는 6 내지 7 대 1의 비를 갖을 수 있다. 상기 두께비를 벗어나면 용접에 따른 단선 형상을 방지할 수 없다.
또한, 상기 박판과 상기 전극탭의 두께비는 2 내지 10 대 1의 비를 갖을 수 있다. 상기 박판과 상기 전극탭의 두께비는 바람직하게는 4 내지 8 대 1의 비를 갖을 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5 대 1의 비를 갖을 수 있다. 상기 두께비를 벗어나면 용접에 따른 단선 형상을 방지할 수 없다.
또한, 상기 박판은 하나 또는 2 이상의 전도성 금속 또는 금속산화물을 포함할 수 있다. 상기 전도성 금속은 은, 구리, 금, 알루미늄, 텅스텐, 아연, 니켈, 순철, 강철, 백금, 주석, 연, 니크롬, 황동, 청동 중 어느 하나 일 수 있다. 바람직하게는 도전율이 60% 이상인 금속일 수 있다. 바람직하게는 저항율이 5μΩcm 이하인 금속일 수 있다. 상기 전도성 금속산화물은 ITO, ZnO, SnO2, TiO2, GZO(Ga-doped ZnO), AZO(Al-doped ZnO) 중 어느 하나 일 수 있다.
(실시예)
실험조건은 비교예와 다른 조건은 동일하며, 상기 복수개의 전극탭과 전극리드가 접하지 않는 대항면에 겹쳐지는 박판은 30 μm인 상태로 초음파 용접이 진행된다.
200 μm인 전극리드와 6 μm 인 포일 50장 및 구리 재질의 30 μm박판을 초음파로 용접을 진행하여 단선 개선 여부를 확인하였다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 박판 형성 전 후의 음극 전극탭과 전극리드 용접 구성을 나타낸 사진이다.
이전 방법에서는 실험결과 단선을 확인 할 수 있으며 추가 박판을 적용한 용접 방법을 적용한 경우 단선을 확인할 수 없었다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 박판이 형성된 전극탭과 전극리드의 혼 및 앤빌 용접 구성을 나타낸 사진이다.
도 6은 양극에 알루미늄 추가 박판을 적용한 혼 및 앤빌쪽 용접 형상 및 구리 추가 박판이 적용된 혼 및 앤빌쪽 용접 형상을 확인할 수 있다. 상기 결과를 살펴보면 단선 형성이 없이 용접이 된 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 박판이 형성된 전극탭과 전극리드의 용접에 따른 인장강도 실험결과이다.
상기 추가 박판을 적용한 초음파 용접방법을 적용한 단선 개선 및 용접 강도 산포가 개선된 것을 확인하기 위하여 용접 후 인장강도를 측정하였다. 도 7과 같이 비교예에 적용된 초음파 용접 방법에서는 실험 영역 내에서 모두 포일 단선이 발생하였으나, 실시예에 적용된 박판이 적용된 초음파 용접 방법에서는 단선 발생이 없고, 인장강도가 50 내지 90 kgf의 용접 인장강도를 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에 서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
100 : 전지셀
110 : 상부파우치
120 : 전극조립체
121 : 양극탭
122 : 음극탭
123 : 절연테이프
124 : 양극리드
125 : 음극리드
126 : 용접부
127 : 단선부
128 : 박판
130 : 하부파우치
200 : 초음파 용접기
210 : 초음파 액츄에이터
220 : 혼
230 : 앤빌

Claims (9)

  1. 전극조립체를 구성하는 복수개의 전극판으로부터 연장된 복수개의 전극탭을 겹치는 제1단계;
    서로 겹쳐진 상기 전극탭을 전극리드 상에 포개어 배치하는 제2단계;
    상기 전극탭 상에 추가로 소정의 두께를 갖는 박판을 삽입하는 제3단계; 및
    포개어진 상기 복수개의 전극탭, 상기 박판 및 상기 전극리드를 용접장치로 용접하는 제4단계;
    를 포함하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용접 장치는 혼과 앤빌로 구성된 초음파 용접기인 것을 특징으로 하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 용접면은 상기 앤빌 및/또는 혼 측에 형성된 용접면인 것을 특징으로 하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 박판은 10 내지 100 μm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 리드와 상기 박판의 두께비는 2 내지 12 대 1의 비를 갖는 것을 특징으로 하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 박판과 상기 전극탭의 두께비는 2 내지 10 대 1의 비를 갖는 것을 특징으로 하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 박판은 하나 또는 2 이상의 전도성 금속 또는 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른,
    상기 박판을 이용한 리드 단선을 개선하는 파우치형 이차전지 제조 방법으로 제조된 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디바이스는 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전력 저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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