KR20190059677A - 파우치 형 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지는 양극 및 음극을 포함하는 전극과, 분리막이 교대로 적층되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스; 상기 전극과 연결되며 상기 전극 조립체의 일측으로부터 돌출되는 전극 탭; 일단이 상기 전극 탭과 연결되는 제1 전극 리드; 일단이 상기 제1 전극 리드의 타단과 연결되고, 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 돌출되는 제2 전극 리드; 상기 제1 및 제2 전극 리드를 서로 연결하는 연결부; 상기 제1 및 제2 전극 리드의 일부를 포위하고 융착되어, 상기 제1 및 제2 전극 리드를 상기 전지 케이스에 접착시키는 절연부; 및 상기 제1 전극 리드의 일면의 특정 위치에 형성되어, 상기 제1 전극 리드와 상기 절연부 사이의 융착을 방지하는 융착 방지부를 포함한다.

Description

파우치 형 이차 전지{The Pouch Type Secondary Battery}
본 발명은 파우치 형 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2단의 전극 리드가 서로 탈착되는 전지 케이스의 내부 압력을 사용자가 용이하게 조절할 수 있고, 상기 내부 압력이 조절되면 일정하게 유지되는 파우치 형 이차 전지에 관한 것이다.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기 에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(Cell, Battery)는 각종 전자 기기로 둘러싸여 있는 생활 환경에 따라, 건물로 공급되는 교류전원을 획득하지 못하거나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학 전지인 일차 전지와 이차 전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차 전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지이다. 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 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
리튬 이차 전지는 일반적으로 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)이 적층되어 형성된다. 그리고 이들의 재료는 전지수명, 충방전 용량, 온도특성 및 안정성 등을 고려하여 선택된다. 리튬 이온이 양극의 리튬 금속 산화물로부터 음극의 흑연 전극으로 삽입(Intercalation) 및 탈리(Deintercalation)되는 과정이 반복되면서, 리튬 이차 전지의 충방전이 진행된다.
일반적으로 양극/분리막/음극의 3층 구조, 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극의 5층 구조로 적층된 단위 셀들이 모여, 하나의 전극 조립체가 된다. 그리고 이러한 전극 조립체는 특정 케이스에 수용된다.
이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 형태가 일정하지 않은 연성의 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고, 캔 형(Can Type)은 형태가 일정한 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.
한편, 이차 전지는 외부 충격에 의한 내부 단락, 과충전, 과방전 등에 의한 발열과 이로 인한 전해질 분해, 열폭주 현상 등 여러 가지 문제로 안전성을 위협받는다. 특히, 이차 전지의 폭발은 여러 가지 원인에서 비롯되지만 전해질 분해에 따라 이차 전지 내부의 기체 압력 증가도 하나의 원인이 된다.
구체적으로, 이차 전지를 반복적으로 충방전하면, 전해질과 전극 활물질에 의한 전기화학적 반응으로 기체가 발생한다. 이 때, 발생한 기체는 이차 전지의 내부 압력을 상승시켜 부품간의 결합력 약화, 이차 전지의 케이스 파손, 보호회로의 조기 작동, 전극의 변형, 내부 단락, 폭발 등의 문제를 발생시킨다. 따라서, 캔 형(Can Type)의 이차 전지의 경우에는, CID 필터 및 안전 벤트와 같은 보호 부재가 마련되어, 케이스의 내부의 압력이 증가하면 전기적 연결을 물리적으로 차단하였다. 그러나, 종래의 파우치 형(Pouch Type)의 이차 전지의 경우에는, 이러한 보호 부재가 충분히 마련되지 않았다.
최근에는 파우치 형(Pouch Type)의 이차 전지에서 복수의 전극 리드를 2단으로 형성하여, 케이스가 팽창하면 복수의 전극 리드가 서로 탈착되어 연결을 차단하는 등 전기적 연결을 물리적으로 차단하는 기술들이 제안되었다. 그런데 종래에는 상기 복수의 전극 리드가 탈착되는 전지 케이스의 내부의 압력을 조절할 수가 없었다. 즉, 동일한 모델의 이차 전지에서 동일하게 내부 압력이 증가하더라도, 전류가 차단되는 내부 압력이 일정하지 않고, 이를 사용자가 조절하는 것 또한 용이하지 않아, 안전성의 신뢰도를 항상 일정하게 담보할 수가 없는 문제가 있었다.
한국공개공보 제2017-0025872호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 2단의 전극 리드가 서로 탈착되는 전지 케이스의 내부 압력을 사용자가 용이하게 조절할 수 있고, 상기 내부 압력이 조절되면 일정하게 유지되는 파우치 형 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지는 양극 및 음극을 포함하는 전극과, 분리막이 교대로 적층되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스; 상기 전극과 연결되며 상기 전극 조립체의 일측으로부터 돌출되는 전극 탭; 일단이 상기 전극 탭과 연결되는 제1 전극 리드; 일단이 상기 제1 전극 리드의 타단과 연결되고, 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 돌출되는 제2 전극 리드; 상기 제1 및 제2 전극 리드를 서로 연결하는 연결부; 상기 제1 및 제2 전극 리드의 일부를 포위하고 융착되어, 상기 제1 및 제2 전극 리드를 상기 전지 케이스에 접착시키는 절연부; 및 상기 제1 전극 리드의 일면의 특정 위치에 형성되어, 상기 제1 전극 리드와 상기 절연부 사이의 융착을 방지하는 융착 방지부를 포함한다.
또한, 상기 융착 방지부는, 상기 연결부의 일측으로부터, 상기 전지 케이스의 내측을 향하는 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 융착 방지부는, 상기 특정 위치에 마모 공정을 수행함으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 융착 방지부는, 상기 특정 위치에 표면 처리를 미수행함으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 융착 방지부는, 상기 특정 위치에 제1 테이프를 부착하고 표면 처리를 수행한 뒤에 상기 제1 테이프를 박리하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연부는, 산처리된 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀계 수지는, 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
또한, 상기 융착 방지부는, 상기 특정 위치에 제2 테이프를 부착하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 테이프는, 산처리 되지 않은 노멀 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
또한, 상기 융착 방지부는, 상기 특정 위치에 대응되는 상기 절연부의 위치에 필름을 부착하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 필름은, 산처리 되지 않은 노멀 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극 리드의 상기 특정 위치 또는 상기 절연부와 상기 융착 방지부 간의 접착력은, 상기 제1 또는 제2 전극 리드와 상기 연결부 간의 접착력보다 약할 수 있다.
또한, 상기 연결부는, 도전재를 포함하는 전도성 폴리머로 제조될 수 있다.
또한, 상기 연결부는, 두께가 1 내지 500 μm일 수 있다.
또한, 상기 절연부는, 상기 제1 및 제2 전극 리드가 상기 연결부를 통해 연결된 부분을 포위할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
제1 전극 리드의 일면의 특정 위치에 융착 방지부를 형성하고, 융착 방지부의 길이를 조절함으로써, 제1 및 제2 전극 리드가 탈착되는 내부 압력을 조절할 수 있고, 상기 내부 압력이 조절되면 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지의 조립도이다.
도 2는 도 1의 파우치 형 이차 전지의 조립이 완료된 모습의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지의 부피가 팽창한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5는 복수의 전극 리드를 포함하는 종래의 파우치 형 이차 전지를 도 2의 A-A'로 절단한 단면도의 일부이다.
도 6은 복수의 전극 리드를 포함하는 종래의 파우치 형 이차 전지의 부피가 팽창했을 때 도 2의 A-A'로 절단한 단면도의 일부이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지를 도 2의 A-A'로 절단한 단면도의 일부이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지의 부피가 팽창했을 때 도 2의 A-A'로 절단한 단면도의 일부이다.
도 9는 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극 리드, 제2 전극 리드 및 연결부를 확대한 확대도이다.
도 10은 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극 리드, 제2 전극 리드 및 연결부를 확대한 확대도이다.
도 11은 도 7에 대응하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전극 리드, 제2 전극 리드 및 연결부를 확대한 확대도이다.
도 12는 도 7에 대응하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 전극 리드, 제2 전극 리드 및 연결부를 확대한 확대도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 조립도이고, 도 2는 도 1의 파우치 형 이차 전지(1)의 조립이 완료된 모습의 사시도이다.
일반적으로 리튬 이차 전지를 제조하는 과정은, 먼저 전극 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극판과 음극판을 제조하고, 이를 분리막(Separator)과 교대로 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(10)를 형성한 다음에, 전극 조립체(10)를 전지 케이스(13)에 삽입하고 전해액 주입 후 실링한다.
전극 조립체(Electrode Assembly, 10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Electrode Tab, 11)을 포함한다. 전극 탭(11)은 전극 조립체(10)의 양극 및 음극과 각각 연결되고, 전극 조립체(10)의 외부로 돌출되어, 전극 조립체(10)의 내부와 외부 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 된다. 전극 조립체(10)의 집전체는 전극 활물질이 도포된 부분과 전극 활물질이 도포되지 않은 말단 부분, 즉 무지부로 구성된다. 그리고 전극 탭(11)은 무지부를 재단하여 형성되거나 무지부에 별도의 도전부재를 초음파 용접 등으로 연결하여 형성될 수도 있다. 이러한 전극 탭(11)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 일측으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출될 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 각각 다른 방향으로 돌출될 수도 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에는 전극 리드(Electrode Lead, 12)가 스팟(Spot) 용접 등으로 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(12)는 복수로 형성된다. 그리고, 복수의 전극 리드(12) 중에서, 제1 전극 리드(1230, 도 5에 도시됨)는 전극 조립체(10)의 전극 탭(11)과 연결되고, 제2 전극 리드(1240, 도 5에 도시됨)는 전지 케이스(Battery Case, 13)의 외부로 돌출된다. 제1 및 제2 전극 리드(1230, 1240)에 대한 자세한 설명은 후술한다. 그리고, 전극 리드(12)의 일부는 절연부(14)로 주위가 포위된다. 절연부(14)는 전지 케이스(13)의 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)가 열 융착되는 실링부에 한정되어 위치하여, 전지 케이스(13)에 접착된다. 그리고, 전극 조립체(10)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(12)를 통해 전지 케이스(13)로 흐르는 것을 방지하며, 전지 케이스(13)의 실링을 유지한다. 따라서, 이러한 절연부(14)는 전기가 잘 통하지 않는 비전도성을 가진 부도체로 제조된다. 일반적으로 절연부(14)로는, 전극 리드(12)에 부착하기 용이하고, 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 많이 사용하나, 이에 제한되지 않고 전극 리드(12)를 절연할 수 있다면 다양한 부재를 사용할 수 있다.
전극 리드(12)는 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있고 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있다. 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드(121)는 양극 집전체와 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(122)는 음극 집전체와 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 그리고 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된 전극 리드(12)의 일부분은 단자부가 되어, 외부 단자와 전기적으로 연결된다.
파우치 형 이차 전지(1)에서 전지 케이스(13)는 연성의 재질로 제조된 파우치이다. 이하, 전지 케이스(13)는 파우치인 것으로 설명한다. 그리고 전지 케이스(13)는 전극 리드(12)의 일부, 즉 단자부가 노출되도록 전극 조립체(10)를 수용하고 실링된다. 이러한 전지 케이스(13)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)를 포함한다. 하부 파우치(132)에는 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간(1331)이 마련되고, 상부 파우치(131)는 상기 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13)의 외부로 이탈되지 않도록 상기 수용 공간(1331)을 상부에서 커버한다. 이 때, 도 1에 도시된 바와 같이 상부 파우치(131)에도 수용 공간(1331)이 형성되어, 전극 조립체(10)를 상부에서 수용할 수도 있다.
상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 분리되어 별도로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 일측이 서로 연결되어 제조되는 등 다양하게 제조될 수 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에 전극 리드(12)가 연결되고, 전극 리드(12)의 일부분에 절연부(14)가 형성되면, 하부 파우치(132)에 마련된 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)가 수용되고, 상부 파우치(131)가 상기 수용 공간(1331)을 상부에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해액을 주입하고 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)의 테두리에 형성된 실링부가 실링되면, 도 2에 도시된 바와 같이 이차 전지(1)가 제조된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 케이스(13)는 연성의 재질로 제조된 파우치이다. 일반적으로 전극 조립체(10)를 수용하는 전지 케이스(13)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 배리어층(Gas Barrier Layer, 21), 표면 보호층(Surface Protection Layer, 22) 및 실란트층(Sealant Layer, 23)을 포함한다. 가스 배리어층(21)은 가스 출입을 차단하는 것으로, 금속을 포함하며 주로 알루미늄 박막(Al Foil)이 사용된다. 표면 보호층(22)은 최외층에 위치하여 외부와의 마찰 및 충돌이 자주 발생하므로, 주로 내마모성 및 내열성을 가지는 나일론(Nylon) 수지 또는 PET 등의 폴리머가 사용된다. 그리고 실란트층(23)은 최내층에 위치하여 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉하고, 주로 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리머가 사용된다.
파우치 형 전지 케이스(13)는 상기와 같은 적층 구조의 필름이 주머니 형태로 가공되어 제조되며, 전극 조립체(10)가 내부에 수용되면 전해액을 주입한다. 그 후에 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)를 서로 접촉시키고, 실링부에 열 압착을 하면 실란트층(23)끼리 접착됨으로써 전지 케이스(13)가 실링된다. 이 때, 실란트층(23)은 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉하므로 절연성을 가져야 하며, 또한 전해액과도 접촉하므로 내식성을 가져야 한다. 또한, 내부를 완전히 밀폐하여 내부 및 외부간의 물질 이동을 차단해야 하므로, 높은 실링성을 가져야 한다. 즉, 실란트층(23)끼리 접착된 실링부는 우수한 열 접착 강도를 가져야 한다. 일반적으로 이러한 실란트층(23)에는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지가 사용된다. 특히, 폴리프로필렌(PP)은 인장강도, 강성, 표면경도, 내마모성, 내열성 등의 기계적 물성과 내식성 등의 화학적 물성이 뛰어나, 실란트층(23)을 제조하는데 주로 사용된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 부피가 팽창한 모습을 나타낸 사시도이다.
한편, 일반적으로 전극 조립체(10)에서는 산화 및 환원 반응에 의해 충전 및 방전된다. 따라서, 이차 전지(1)를 반복적으로 충방전하면, 전해질과 전극 활물질에 의한 전기화학적 반응으로 어느 정도 기체가 발생하는데, 전극 조립체(10)의 내부의 이상 반응에 의한 과충전 또는 쇼트 등의 이유로 비정상적으로 더욱 많은 기체가 발생할 수도 있다. 이 때, 상기 파우치 형 전지 케이스(13)는 각 층들이 모두 연성의 재질을 가지므로, 상기 발생한 기체는 이차 전지(1)의 내부 압력을 상승시켜, 도 4에 도시된 바와 같이 파우치 형 이차 전지(1)의 부피가 팽창한다.
도 5는 복수의 전극 리드(12)를 포함하는 종래의 파우치 형 이차 전지를 도 2의 A-A'로 절단한 단면도의 일부이다.
상기 기술한 바와 같이, 전지 케이스(13)의 내부에서 기체가 발생하면 이차 전지(1)의 내부 압력을 상승시켜 부품간의 결합력 약화, 이차 전지(1)의 케이스 파손, 보호회로의 조기 작동, 전극의 변형, 내부 단락, 폭발 등의 문제를 발생시킨다. 이를 해결하기 위해, 파우치 형(Pouch Type)의 이차 전지(1)에서 복수의 전극 리드(1230, 1240)를 2단으로 형성하여, 전지 케이스(13)가 팽창하면 복수의 전극 리드(1230, 1240)가 서로 탈착되어 연결을 차단하는 등 전기적 연결을 물리적으로 차단할 수 있다. 여기서 탈착이란 흡착 또는 부착된 것이 떨어진다는 것을 의미한다.
구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 이차 전지는 복수의 전극 리드(12), 즉 제1 전극 리드(1230) 및 제2 전극 리드(1240)를 포함한다. 그리고, 제1 전극 리드(1230)의 타단과 제2 전극 리드(1240)의 일단은 각각 일면이 연결부(15)를 통해 접착됨으로써, 서로 연결된다. 이 때, 제1 및 제2 전극 리드(1230, 1240)는, 서로 다른 평면상에 위치하여 상하면이 서로 연결되는 것이 바람직하다.
도 6은 복수의 전극 리드(12)를 포함하는 종래의 파우치 형 이차 전지의 부피가 팽창했을 때 도 2의 A-A'로 절단한 단면도의 일부이다.
전지 케이스(13)의 내부에서 기체가 발생하여 이차 전지(1)의 부피가 팽창하면, 제1 전극 리드(1230)와 제2 전극 리드(1240)에 인가되는 척력의 크기가 증가한다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전극 리드(1230, 1240)는 결국 서로 탈착된다. 따라서, 전기적 연결이 차단되어, 전기가 더 이상 흐를 수가 없다.
그런데 종래에는 이러한 복수의 전극 리드(1230, 1240)가 탈착되는 전지 케이스의 내부의 압력이 일정하지 않았다. 구체적으로, 동일한 모델의 이차 전지(1)라면, 전지 케이스(13)의 규격, 제1 및 제2 전극 리드(1230, 1240)의 규격과 위치 등이 모두 동일하다. 그러나, 실링 공정을 수행할 때 제1 및 제2 전극 리드(1230, 1240)를 주변에서 포위하는 절연부(14)는, 연성의 재질로 제조된 필름의 형태를 가진다. 그런데, 제1 및 제2 전극 리드(1230, 1240)가 탈착될 때, 제1 전극 리드(1230)에 부착되었던 절연부(14)도 탈착된다. 이 때, 필름의 형태를 가지는 절연부(14)가 제1 전극 리드(1230)에 부착되는 길이를 일정하게 유지하는 것이 용이하지 않았다. 즉, 절연부(14)와 제1 전극 리드(1230) 사이의 접착력이 일정하지 않았다. 이에 따라 전류가 차단되는 내부 압력도 일정하지 않고, 이를 사용자가 조절하는 것 또한 용이하지 않아, 안전성의 신뢰도를 항상 일정하게 담보할 수가 없는 문제가 있었다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)를 도 2의 A-A'로 절단한 단면도의 일부이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(1)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 전극 리드(12) 즉, 전극 조립체(10)의 전극 탭(11)과 연결되는 제1 전극 리드(123) 및 전지 케이스(13)의 외부로 돌출되는 제2 전극 리드(124)를 포함한다. 이 때, 제1 전극 리드(123)는 일단이 전극 탭(11)과 연결되고, 타단이 제2 전극 리드(124)와 연결된다. 그리고 제2 전극 리드(124)는 일단이 제1 전극 리드(123)의 타단과 연결되고, 타단이 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된다. 그리고, 제1 전극 리드(123)의 타단과 제2 전극 리드(124)의 일단은 각각 일면이 연결부(15)를 통해 접착됨으로써, 서로 연결된다.
전지 케이스(13)가 정상일 때에는 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 서로 안정적으로 연결되어야 하고, 전지 케이스(13)가 팽창하면 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)는 서로 용이하게 탈착되어야 한다. 따라서 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)는, 동일 평면상에 위치하여 측면이 연결되는 것보다는, 서로 다른 평면상에 위치하여 상하면이 서로 연결되는 것이 바람직하다.
제1 및 제2 전극 리드(123, 124)를 서로 연결하는 연결부(15)는, 전도성을 가지는 얇은 필름 형태인 것이 바람직하다. 특히, 연결부(15)의 두께는 1 내지 500 μm로 매우 얇은 것이 바람직하다. 따라서, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 단차를 형성하더라도, 단차의 크기가 과도하게 크지 않을 수 있으며, 전극 조립체(10)로부터 생성된 전기를 용이하게 외부로 방출할 수 있다. 이를 위해, 연결부(15)는 도전재를 포함하는 폴리머인 것이 바람직하다.
도전재는 천연 또는 인조 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유 또는 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화카본, 알루미늄, 니켈, 금, 은, 구리 분말 등의 금속 분말; 1종의 금속 위에 이종의 금속으로 코팅된 Core/Shell 구조를 가지는 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등 가운데 적어도 하나가 사용될 수 있다.
상기 폴리머는 열경화성 고분자 수지로 아크릴 수지, 에폭시 수지, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 수지, CPE(Chlorinated Polyethylene) 수지, 실리콘, 폴리우레탄, 우레아 수지, 멜라민 수지, 페놀수지 및 불포화에스테르 수지, PP(polypropylene), PE(polyethylene), polyimide, polyamide 중의 적어도 하나를 포함하며, 아크릴 수지가 가장 바람직하다.
한편 상기 기술한 바와 같이, 전극 리드(12)의 일부는 절연부(14)로 주위가 포위된다. 그리고 절연부(14)를 통해, 전극 리드가 전지 케이스에 접착된다. 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)가 실링되는 과정에서, 전극 리드(12)와 접촉하는 부분은 상대적으로 압력이 높으므로, 전지 케이스(13)의 실란트층(23)이 파손될 가능성이 높다. 이러한 실란트층(23)은 상기 기술한 바와 같이, 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉하므로 절연성을 가진다. 그러나, 실란트층(23)이 파손된다면, 전극 리드(12)를 통해서 전지 케이스(13)로 전기가 흐를 수 있다. 특히, 전지 케이스(13)의 가스 배리어층(21)은 알루미늄과 같은 금속으로 제조되므로, 실란트층(23)이 조금이라도 파손되어 가스 배리어층(21)이 노출된다면, 전극 리드(12)와 접촉하여 전기가 용이하게 흐를 수 있다.
따라서, 절연부(14)는 전기가 잘 통하지 않는 비전도성을 가진 부도체로 제조된다. 또한, 절연부(14)는 높은 기계적 강도와 내열성을 가진다. 이에 절연부(14)에는 예를 들어, 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지가 포함될 수 있다. 특히, 폴리프로필렌(PP)은 인장강도, 강성, 표면경도, 내마모성, 내열성 등의 기계적 물성과 내식성 등의 화학적 물성이 뛰어나, 절연부(14)를 제조하는데 주로 사용된다. 나아가, 절연부(14)의 접착력을 향상시키기 위해, 산처리된 폴리프로필렌을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 산처리된 폴리프로필렌과 노멀 폴리프로필렌을 혼합할 수도 있고, 폴리 에틸렌을 더 혼합할 수도 있으며, 단순히 산처리된 폴리프로필렌만을 포함할 수도 있다. 여기서 산처리된 폴리프로필렌은 MAH PP(말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌)일 수 있다.
따라서 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)가 열 융착될 때 절연부(14)는 형태를 유지하여, 실란트 층이 일부 파손되어 가스 배리어층(21)이 노출되더라도 전극 리드(12)와 가스 배리어층(21)의 접촉을 차단한다. 그럼으로써 전극 조립체(10)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(12)를 통해 전지 케이스(13)로 흐르는 것을 방지한다. 그리고 절연부(14)는 높은 접착성을 가진다. 따라서, 전지 케이스(13)의 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)가 열 융착되는 실링부에 한정되어 위치하여, 전극 리드(12)를 전지 케이스(13)에 접착시킨다. 이러한 절연부(14)는 고분자 수지로서, 전기 절연성을 지니는 열가소성, 열경화성, 광경화형 수지 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 일반적으로 절연부(14)로는, 전극 리드(12)에 부착하기 용이하고, 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 많이 사용하나, 이에 제한되지 않고 전극 리드(12)를 절연할 수 있다면 다양한 부재를 사용할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 절연부(14)는 제1 전극 리드(123), 연결부(15) 및 제2 전극 리드(124)를 모두 포위한다. 만약, 제1 전극 리드(123) 또는 연결부(15)를 포위하지 않는다면, 전지 케이스(13)가 팽창하더라도 제1 전극 리드(123)와 제2 전극 리드(124)에 척력을 인가할 수 없기 때문이다. 척력에 대한 자세한 설명은 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차 전지(1)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 융착 방지부(16)를 더 포함할 수 있다. 융착 방지부(16)는 제1 전극 리드(123)의 일면의 특정 위치에 형성되어, 제1 전극 리드(123)와 절연부(14) 사이의 융착을 방지한다. 융착 방지부(16)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 부피가 팽창했을 때 도 2의 A-A'로 절단한 단면도의 일부이다.
상기 기술한 바, 파우치 형 전지 케이스(13)의 내부에서 압력이 증가한다면, 파우치 형 이차 전지(1)의 부피가 팽창한다. 따라서 도 8에 도시된 바와 같이, 전지 케이스(13)의 외벽이 외측을 향해 이동한다. 이 때, 전지 케이스(13)의 외벽 중에 상벽 및 하벽은 측벽보다 면적이 넓고 실링이 되어 있지 않아, 연성이 더욱 크다. 따라서, 전지 케이스(13)의 상벽은 상방으로, 하벽은 하방으로 이동하는 경향이 크다.
이차 전지(1)의 부피가 팽창하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 전지 케이스(13)의 외벽이 외측을 향해 이동하면서 절연부(14)를 통해 제1 전극 리드(123)와 제2 전극 리드(124)에 척력을 인가한다. 따라서, 전지 케이스(13)의 내부 압력이 점점 증가하면 전지 케이스(13)의 외벽이 이동하려는 힘이 더욱 커지고, 제1 전극 리드(123)와 제2 전극 리드(124)에 인가되는 척력의 크기도 더욱 증가한다. 제1 전극 리드(123)와 제2 전극 리드(124)간의 접착력보다 상기 척력의 크기가 더 커지게 되면, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 전극 리드(123)와 제2 전극 리드(124)는 결국 탈착된다. 따라서, 전기적 연결이 차단되어, 전기가 더 이상 흐를 수가 없다. 다만, 이 때 제1 또는 제2 전극 리드(123, 124)와 연결부(15) 간의 접착력은, 제1 전극 리드(123)의 타면과 절연부(14) 또는 제2 전극 리드(124)와 절연부(14) 간의 접착력보다 약하다. 따라서, 제1 전극 리드(123)와 제2 전극 리드(124)에 척력이 인가되면, 제1 전극 리드(123)의 타면 또는 제2 전극 리드(124)와 절연부(14) 사이의 접착력은 유지되어 전지 케이스(13)의 실링이 유지되고, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 서로 탈착된다. 다만, 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)와 절연부(14) 사이의 접착력은, 제1 또는 제2 전극 리드(123, 124)와 연결부(15) 간의 접착력보다 약하다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
도 9는 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극 리드(123), 제2 전극 리드(124) 및 연결부(15)를 확대한 확대도이고, 도 10은 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극 리드(123), 제2 전극 리드(124) 및 연결부(15)를 확대한 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)는, 도 9에 도시된 바와 같이 융착 방지부(16)를 더 포함한다. 상기 기술한 바와 같이 절연부(14)는 전지 케이스(13)의 상부 파우치(131)와 하부 파우치(132)가 열 융착되는 실링부에 한정되어 위치한다. 그리고 실링부가 실링되면, 절연부(14)도 함께 열 융착이 되어 제1 전극 리드(123) 및 제2 전극 리드(124)에 부착된다. 이 때, 융착 방지부(16)는 제1 전극 리드(123)의 일면의 특정 위치에 형성되어, 제1 전극 리드(123)와 절연부(14) 사이의 융착을 방지한다. 그럼으로써, 전지 케이스(13)가 팽창하여 제1 전극 리드(123)와 제2 전극 리드(124)가 서로 탈착되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 융착 방지부(16)에 의해 제1 전극 리드(123)의 일면과 절연부(14)도 서로 탈착된다. 이 때, 융착 방지부(16)의 길이(L)를 조절함으로써, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 탈착되는 내부 압력을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 융착 방지부(16)는 별도의 부재로써 존재하지 않고, 제1 전극 리드(123)의 일면의 특정 위치를 지칭한다. 여기서 상기 제1 전극 리드(123)의 일면은, 제1 전극 리드(123)의 여러 면들 중에서, 연결부(15) 및 제2 전극 리드(124)를 향하는 면이다.
이러한 제1 전극 리드(123)의 일면은, 연결부(15)가 부착되는 제1 위치(1231), 상기 제1 위치(1231)로부터 전지 케이스(13)의 내측 방향에 위치하는 제2 위치(1232), 상기 제2 위치(1232)로부터 전지 케이스(13)의 내측 방향에 위치하는 제3 위치(1233)를 포함한다. 즉, 제1 내지 제3 위치(1233)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 일면에서 나란히 배치된다. 그리고, 융착 방지부(16)는 제2 위치(1232)에 형성되고, 절연부(14)는 제3 위치(1233)에 부착되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 제한되지 않고 융착 방지부(16)가 제3 위치(1233)에 형성되고, 절연부(14)가 제2 위치(1232)에 부착될 수도 있다. 따라서, 융착 방지부(16)는 제1 전극 리드(123)에서 연결부(15)가 부착되는 면과 동일한 면에, 그리고 연결부(15)의 일측으로부터 전지 케이스(13)의 내측을 향하는 방향으로 형성된다.
융착 방지부(16)는 제1 전극 리드(123)와 절연부(14) 사이의 융착을 방지한다. 구체적으로, 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232) 또는 절연부(14)와 융착 방지부(16) 간의 접착력은, 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)와 절연부(14) 간의 접착력보다 약하다. 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)에도 표면 처리가 수행되고, 절연부(14)에는 산처리가 되기 때문이다. 다만, 전지 케이스(13)가 팽창하면, 실제로는 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232) 또는 절연부(14)와 융착 방지부(16) 간의 탈착과, 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)와 절연부(14) 간의 탈착이 거의 동시에 발생할 수 있다.
그리고, 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)와 절연부(14) 간의 접착력은, 제1 또는 제2 전극 리드(123, 124)와 연결부(15) 간의 접착력보다 약하다. 따라서, 전지 케이스(13)가 팽창하면, 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)와 절연부(14)가 먼저 탈착되고, 제1 또는 제2 전극 리드(123, 124)와 연결부(15)는 상대적으로 더 늦게 탈착될 수 있다.
또한 상기 기술한 바와 같이, 제1 또는 제2 전극 리드(123, 124)와 연결부(15) 간의 접착력은, 제1 전극 리드(123)의 타면과 절연부(14) 또는 제2 전극 리드(124)와 절연부(14) 간의 접착력보다 약하다. 따라서, 전지 케이스(13)가 팽창하면, 제1 전극 리드(123)의 타면 또는 제2 전극 리드(124)와 절연부(14) 사이의 접착력은 유지되어 전지 케이스(13)의 실링이 유지된다.
즉, 제1 전극 리드(123)의 타면과 절연부(14), 제1 또는 제2 전극 리드(123, 124)와 연결부(15), 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)와 절연부(14) 및 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232) 또는 절연부(14)와 융착 방지부(16)의 순서대로 접착력이 점점 약해진다. 이에, 전지 케이스(13)가 팽창하면, 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232) 또는 절연부(14)와 융착 방지부(16) 간의 탈착과, 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)와 절연부(14) 간의 탈착이 거의 동시에 발생한다. 그리고, 최종적으로는 제1 전극 리드(123)의 제1 위치(1231)와 연결부(15)가 탈착되면서, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 서로 탈착될 수 있다.
이 때, 융착 방지부(16)의 길이(L)를 조절함으로써, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 탈착되는 내부 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 융착 방지부(16)의 길이(L)를 상대적으로 짧게 형성하면, 제1 전극 리드(123) 의 제3 위치(1233)와 절연부(14) 사이의 면적이 증가하여 접착력도 증가하므로, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 탈착되는 내부 압력이 증가한다. 반면에, 융착 방지부(16)의 길이(L)를 상대적으로 길게 형성하면, 제1 전극 리드(123)의 제3 위치(1233)와 절연부(14) 사이의 면적이 감소하여 접착력도 감소하므로, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 탈착되는 내부 압력이 감소한다. 그리고, 동일한 규격 및 모델의 이차 전지(1)에서, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 탈착되는 내부 압력을 항상 일정하게 조절할 수 있다. 이러한 길이(L)는 1 내지 4mm인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않고 다양한 길이(L)를 가질 수 있다.
융착 방지부(16)를 형성하기 위해서는, 제1 전극 리드(123)의 일면과 절연부(14) 사이의 접착력을 현저히 저하시키거나, 제거해야 한다. 그런데 일반적으로 전극 리드(123)와 절연부(14)가 부착되기 위해서는, 전극 리드(123)는 금속의 표면에 표면 처리를 수행해야 하고, 절연부(14)는 산처리가 되어야 한다. 따라서, 융착 방지부(16)를 형성하기 위해서는 상기의 두 가지 중에서 적어도 하나의 조건을 제거해야 한다. 이하, 융착 방지부(16)를 형성하는 다양한 실시예들을 설명한다.
상기 기술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 융착 방지부(16)는 별도의 부재로써 존재하지 않는다. 이를 위해서는, 제1 전극 리드(123)를 제조할 때 금속에 표면 처리를 수행한 후, 제2 위치(1232)에는 사포와 같은 연마재 또는 그라인더와 같은 연마 장치를 이용하여 연마할 수 있다.
구체적으로, 전극 리드(12)는 금속 재질로 제조된다. 즉 상기 기술한 바와 같이, 양극 리드(121)는 양극 집전체와 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(122)는 음극 집전체와 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 각각 양극 집전체 및 음극 집전체와 다른 재질로 제조될 수 있다. 나아가, 전극 리드(12)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn) 등 전극 탭(11) 및 외부 단자와 전기적으로 연결될 수 있다면 다양한 재질로 제조될 수 있다.
상기 금속에 표면 처리가 수행되면 표면 처리층이 형성된다. 표면 처리층은 친수성을 가지므로, 전극 리드(12)와 절연부(14)가 용이하게 부착될 수 있다. 즉, 표면 처리층과 절연부(14)와의 접착력이 우수하다. 그런데 이러한 접착력은, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 서로 탈착될 때, 이에 저항하는 힘으로 작용한다. 따라서, 전극 리드(12)와 절연부(14) 사이의 접착력이 강할수록, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)가 탈착되는 전지 케이스(13)의 내부 압력도 상승한다.
또한, 표면 처리층이 형성되면, 전지 케이스(13)의 실란트층(23)과 열 융착되어 접착된 후에, 이차 전지(1)의 내부 및 외부의 자극에 의한 부식 또는 박리 등의 결함이 발생하는 것을 방지할 수도 있다. 그리고 금속에 표면 처리를 수행하는 방법에 따라 표면 처리층의 물리적, 화학적 성질이 달라지므로, 절연부(14)와의 접착 강도, 내전해액성 등의 성능이 상이할 수 있다.
이와 같이, 전극 리드(12)의 표면 처리를 수행하기 위해, 일반적으로 크롬(Cr)을 사용할 수 있다. 크롬을 사용하여 금속의 표면에 피막이 형성되면, 절연부(14)와의 우수한 접착성 및 내전해액성을 가진다. 다만, 인체 및 환경에 유해하므로, RoHS의 규제를 받아 그 사용이 제한되고 있다. 따라서, 최근에는 크롬을 대체하여, PMMA(폴리메틸메타크릴레이트, Polymethylmethacrylate), 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide)를 사용하거나, 산소(O2), 암모니아(NH3), 아르곤(Ar) 등의 가스로 플라즈마 방전을 일으키는 플라즈마 처리 방법 등이 제시되고 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 전극 리드(12)에 표면 처리를 할 수 있다면 다양한 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 리드(12)에 표면 처리를 수행하여 표면 처리층이 생성된 후, 제1 전극 리드(123)의 일면의 제2 위치(1232)에 사포와 같은 연마재 또는 그라인더와 같은 연마 장치를 이용하여 연마할 수 있다. 이와 같이, 제2 위치(1232)에서 표면 처리층이 연마되어 제거되면 융착 방지부(16)가 형성되고, 열 융착에도 절연부(14)와의 접착력이 약화될 수 있다.
제2 위치(1232)를 연마하는 방법 외에도 다른 방법을 사용할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따르면, 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232)에 먼저 제1 테이프를 부착하는 테이핑 작업을 수행할 수 있다. 그 후에, 상기 기술한 표면 처리를 수행하면, 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232)를 제외한 나머지 위치에 표면 처리층이 형성된다. 그리고, 상기 부착한 제1 테이프를 박리하여 제거하면, 제2 위치(1232)에만 표면 처리층이 형성되지 않아, 융착 방지부(16)가 형성될 수 있다. 여기서, 제1 테이프는 표면 처리를 수행하는 동안, 부식되거나 변형되지 않아야 한다. 따라서, 내식성 및 내마모성이 우수한 재질로 제조되는 것이 바람직하다.
도 11은 도 7에 대응하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전극 리드(123), 제2 전극 리드(124) 및 연결부(15)를 확대한 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 융착 방지부(16)는 별도의 부재로써 존재하지 않고, 제1 전극 리드(123)의 일면의 특정 위치를 지칭한다. 반면에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16a)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 별도의 부재로써 존재한다. 이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16a)에 대하여 설명한다. 다만, 상기 기술한 본 발명의 일 실시예에 따른 융착 방지부(16)와 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16a)도 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232)에 형성될 수 있다. 이를 위해서는 제1 전극 리드(123)를 제조할 때 표면 처리를 수행한 후, 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232)에 제2 테이프를 부착하는 테이핑 작업을 수행할 수 있다. 그 후에 연결부(15)를 이용하여 제1 전극 리드(123)와 제2 전극 리드(124)를 연결하고, 제1 및 제2 전극 리드(123, 124)를 포위한 절연부(14a)를 융착한다. 그러면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 부착된 제2 테이프가, 본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16a)가 된다. 한편, 융착 방지부(16a)는 두께가 매우 얇은 것이 바람직하며, 대략 20 내지 50 μm일 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 절연부(14a)에는 예를 들어, 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지가 포함될 수 있으며, 특히 산처리된 폴리프로필렌을 포함할 수도 있다. 여기서 산처리된 폴리프로필렌은 MAH PP(말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌)일 수 있다. 이러한 산처리된 폴리프로필렌은 열 융착시 접착력이 향상되어 전극 리드(12)에 부착될 수 있다. 그러나, 산처리되지 않은 노멀 폴리프로필렌은 열 융착을 하더라도 전극 리드(12)에 부착되지 않는다. 상기 융착 방지부(16a)가 되는 제2 테이프는 상기 제1 테이프와 달리, 부착된 뒤에 박리되지 않으므로, 절연부(14a)가 열 융착될 때, 제2 테이프도 함께 열 융착된다. 따라서, 제2 테이프는 열 융착이 되더라도 전극 리드(12)에 부착되지 않는, 산처리되지 않은 폴리올레핀계 수지, 특히 노멀 폴리프로필렌으로 제조되는 것이 바람직하다.
도 12는 도 7에 대응하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 전극 리드(123), 제2 전극 리드(124) 및 연결부(15)를 확대한 확대도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16b)도 본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16a)와 같이, 별도의 부재로써 존재한다. 이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16b)에 대하여 설명한다. 다만, 상기 기술한 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16, 16a)와 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.
상기 기술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16a)는, 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232)에 제2 테이프를 부착하여 형성될 수 있다. 반면에, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16b)는 제1 전극 리드(123)가 아니라, 절연부(14b)의 특정 위치에 부착될 수도 있다. 여기서 절연부(14b)의 특정 위치는, 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232)에 대응되는 위치이다. 즉, 융착 방지부(16b)가 절연부(14b)에 부착된 후에 절연부(14b)를 융착하면, 융착 방지부(16b)가 제1 전극 리드(123)의 제2 위치(1232)에 접촉하는 위치를 지칭한다.
그리고, 융착 방지부(16b)도 부착된 뒤에 박리되지 않으므로, 절연부(14b)가 열 융착될 때 함께 열 융착된다. 따라서, 융착 방지부(16b)는 열 융착이 되더라도 전극 리드(12)에 부착되지 않는, 산처리되지 않은 폴리올레핀계 수지, 특히 노멀 폴리프로필렌으로 제조되는 것이 바람직하다. 다만, 필름의 형태로 제조될 수 있으므로, 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 방지부(16a)보다 두께가 두꺼울 수도 있으며, 대략 50 내지 200 μm일 수 있다.
다만 이에 제한되지 않고, 폴리프로필렌을 산처리하여 절연부(14)를 제조할 때, 절연부(14)의 일부분만을 산처리하지 않을 수 있다면, 상기 융착 방지부(16b)는 별도의 부재로써 존재하지 않고, 상기 산처리되지 않은 절연부(14)의 일부분이 융착 방지부(16b)가 될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 이차 전지 10: 전극 조립체
11: 전극 탭 12: 전극 리드
13: 전지 케이스 14: 절연부
15: 연결부 16: 융착 방지부
111: 양극 탭 112: 음극 탭
121: 양극 리드 122: 음극 리드
123: 제1 전극 리드 124: 제2 전극 리드
131: 상부 파우치 132: 하부 파우치
1231: 제1 위치 1232: 제2 위치
1233: 제3 위치

Claims (15)

  1. 양극 및 음극을 포함하는 전극과, 분리막이 교대로 적층되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스;
    상기 전극과 연결되며 상기 전극 조립체의 일측으로부터 돌출되는 전극 탭;
    일단이 상기 전극 탭과 연결되는 제1 전극 리드;
    일단이 상기 제1 전극 리드의 타단과 연결되고, 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 돌출되는 제2 전극 리드;
    상기 제1 및 제2 전극 리드를 서로 연결하는 연결부;
    상기 제1 및 제2 전극 리드의 일부를 포위하고 융착되어, 상기 제1 및 제2 전극 리드를 상기 전지 케이스에 접착시키는 절연부; 및
    상기 제1 전극 리드의 일면의 특정 위치에 형성되어, 상기 제1 전극 리드와 상기 절연부 사이의 융착을 방지하는 융착 방지부를 포함하는 파우치 형 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 융착 방지부는,
    상기 연결부의 일측으로부터, 상기 전지 케이스의 내측을 향하는 방향으로 형성되는, 파우치 형 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 융착 방지부는,
    상기 특정 위치에 마모 공정을 수행함으로써 형성되는, 파우치 형 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 융착 방지부는,
    상기 특정 위치에 표면 처리를 미수행함으로써 형성되는, 파우치 형 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 융착 방지부는,
    상기 특정 위치에 제1 테이프를 부착하고 표면 처리를 수행한 뒤에 상기 제1 테이프를 박리하여 형성되는, 파우치 형 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연부는,
    산처리된 폴리올레핀계 수지를 포함하는, 파우치 형 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는,
    폴리프로필렌을 포함하는, 파우치 형 이차 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 융착 방지부는,
    상기 특정 위치에 제2 테이프를 부착하여 형성되는, 파우치 형 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 테이프는,
    산처리 되지 않은 노멀 폴리프로필렌을 포함하는, 파우치 형 이차 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 융착 방지부는,
    상기 특정 위치에 대응되는 상기 절연부의 위치에 필름을 부착하여 형성되는, 파우치 형 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 필름은,
    산처리 되지 않은 노멀 폴리프로필렌을 포함하는, 파우치 형 이차 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 리드의 상기 특정 위치 또는 상기 절연부와 상기 융착 방지부 간의 접착력은,
    상기 제1 또는 제2 전극 리드와 상기 연결부 간의 접착력보다 약한, 파우치 형 이차 전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    도전재를 포함하는 전도성 폴리머로 제조되는, 파우치 형 이차 전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    두께가 1 내지 500 μm인, 파우치 형 이차 전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 절연부는,
    상기 제1 및 제2 전극 리드가 상기 연결부를 통해 연결된 부분을 포위하는, 파우치 형 이차 전지.
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