KR20210061619A - Electrode Assembly having Electrode Lead Combined with Multiple Metal Sheets and Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본원 발명은 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지에 대한 것이다. 보다 상세하게는 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접에 의한 용접 불량 및 용접에 의한 전극 탭의 단선이 방지될 수 있는 복수 전극탭과 개별적으로 결합하는 복수 금속 시트를 이용한 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded. More specifically, an electrode combined with a plurality of metal sheets using a plurality of metal sheets that are individually combined with a plurality of electrode tabs capable of preventing welding failures due to welding of a plurality of electrode tabs and electrode leads and disconnection of the electrode tabs caused by welding It relates to a secondary battery including a lead.
모바일 기기나 가전제품 외에도 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV)의 개발로 리튬 이차전지에 대한 수요는 계속 늘어날 전망이다. 안정성이 및 에너지 밀도가 높고 수명 또한 긴 전고체전지는 리튬 이차전지에 있어서 새로운 시장을 가능케하는 기술이다.In addition to mobile devices and home appliances, the demand for lithium secondary batteries is expected to increase continuously with the development of electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), and plug-in hybrid electric vehicles (Plug-In HEV). All-solid-state batteries with high stability, high energy density and long lifespan are technologies that enable a new market for lithium secondary batteries.
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.Recently, a pouch-type battery having a structure in which a stack-type or stack/folding-type electrode assembly is embedded in a pouch-type battery case of an aluminum laminate sheet has attracted a lot of attention due to low manufacturing cost, small weight, and easy shape deformation. And also its usage is gradually increasing. Such a secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, and a battery case, which is an exterior material for accommodating the electrode assembly. In this case, in the electrode assembly, a plurality of positive electrode tabs extending from a plurality of positive plates and a plurality of negative electrode tabs extending from a plurality of negative electrode plates are formed, and the plurality of positive electrode tabs and the plurality of negative electrode tabs each include a positive electrode lead and a plurality of negative electrode tabs. The cathode lead is welded together by an ultrasonic welding machine. Here, the plurality of positive electrode tabs and the plurality of negative electrode tabs constitute the electrode tab, and the positive electrode lead and the negative electrode lead constitute the electrode lead.
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.As described above, when welding the electrode tab and the electrode lead by an ultrasonic welding machine, welding failure occurs when the electrode tab and the electrode lead are weakly welded, and when the electrode tab and the electrode lead are strongly welded, the electrode There was a problem that the tap was disconnected.
종래에는 용접 방법 및 용접면을 제어하여 전극리드 및 전극탭의 연결을 안정적으로 형성하려는 시도는 있었으나, 상기 전극리드 및 전극탭에 복수의 금속 시트를 적용하여 안정적인 용접을 형성하려는 시도는 없었다.Conventionally, there has been an attempt to stably form a connection between the electrode lead and the electrode tab by controlling the welding method and the welding surface, but there has been no attempt to form a stable welding by applying a plurality of metal sheets to the electrode lead and the electrode tab.
한국공개특허 제2013-0050616호에서는 리드부와 탭 접촉부가 연결된 구조를 이루고 탭 접촉부에 돌출 형성된 돌출부에 전극 탭이 안착되어 전기적으로 연결되는 기술을 개시하고 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0050616 discloses a technology in which a lead portion and a tab contact portion are connected, and an electrode tab is seated on a protruding portion protruding from the tab contact portion to be electrically connected.
한국공개특허 제2017-0109397호에서는 복수 개의 전극탭부가 구비된 전극조립체 및 상기 복수 개의 전극탭부와 교대로 적층되어 결합되는 복수 개의 결합부가 구비된 전극리드를 구비하는 전지 기술을 개시하고 있다. Korean Patent Publication No. 2017-0109397 discloses a battery technology including an electrode assembly including a plurality of electrode tabs and an electrode lead including a plurality of coupling units alternately stacked and coupled to the plurality of electrode tabs.
한국공개특허 제2013-0138371호에서는 전극리드는 단부가 2개 이상의 단위로 분지되어 있고, 전극 탭들의 단부들은 상기 전극리드의 분지된 단부 단위들에 분산되어 위치한 상태로 상호 결합되는 기술이 개시되어 있다. In Korean Patent Application Publication No. 2013-0138371, an electrode lead has an end divided into two or more units, and a technology in which the ends of the electrode tabs are distributed and located in the branched end units of the electrode lead and coupled to each other is disclosed. have.
일본공개특허 제1998-106536호에서는 돌출된 극판의 장변 한쪽 단연부 전체에 마련된 1 mm 이상 5 cm이하 폭의 활물질 미도포부가 수습되어 집전체와 레이저로 용접하는 기술이 개시되어 있다. Japanese Laid-Open Patent No. 1998-106536 discloses a technique of welding a current collector and a laser by collecting an uncoated portion of an active material having a width of 1 mm or more and 5 cm or less provided on the entire edge of one long side of the protruding electrode plate.
그러나, 상기 문헌 어디에도 전극 리드의 일측에 형성된 복수의 금속시트가 개별적으로 복수의 전극 탭과 탭 접촉부에 형성된 돌출부에 안착되어 연결되는 기술에 대해서는 개시된 바 없다.However, none of the above documents discloses a technique in which a plurality of metal sheets formed on one side of an electrode lead are individually seated and connected to a plurality of electrode tabs and a protrusion formed in the tab contact portion.
이러한 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지는 복수의 도체인 금속 시트가 연결된 전극 리드의 적용으로 전극리드와 전극탭의 용접을 통한 융착시 단선 확률을 낮추며 전극탭간 거리를 벌려 전극간 발생할 수 있는 내부단락을 방지할 수 있는 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 기술이다.Secondary batteries including electrode leads to which a plurality of metal sheets are bonded reduce the probability of disconnection during fusion through welding of electrode leads and electrode tabs by applying an electrode lead to which metal sheets are connected, which is a plurality of conductors, and to increase the distance between electrode tabs. It is a secondary battery technology that includes an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded to prevent internal short circuits that may occur.
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 복수의 도체인 금속 시트가 연결된 전극 리드의 적용으로 전극리드와 전극탭의 용접을 통한 융착시 단선 확률을 낮추며 전극탭간 거리를 벌려 전극간 발생할 수 있는 내부단락을 방지할 수 있는 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, by applying an electrode lead to which a plurality of conductors, metal sheets are connected, decreases the probability of disconnection during fusion through welding between the electrode lead and the electrode tab, and increases the distance between the electrode tabs. An object of the present invention is to provide a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded, which can prevent an internal short circuit.
또한, 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접에 의한 용접 불량 및 용접에 의한 전극 탭의 단선이 방지될 수 있는 복수 전극탭과 개별적으로 결합하는 복수 금속 시트를 이용한 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, a plurality of electrode tabs and a plurality of metal sheets using a plurality of metal sheets individually combined with a plurality of electrode tabs capable of preventing welding failures due to welding of a plurality of electrode tabs and electrode leads and disconnection of the electrode tabs due to welding may be provided. It is an object of the present invention to provide a secondary battery and a method for manufacturing the same.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이차전지용 전극 리드에 있어서, 상기 전극 리드는 복수의 전극 탭과 일대일로 결합하기 위한 복수의 융착부(300); 및 전지셀의 전극 단자가 되는 본체부(310);를 포함하고, 상기 복수의 융착부는, 복수의 가닥이 상기 본체부의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어진 전극 리드를 제공할 수 있다.The present invention for achieving this object is an electrode lead for a secondary battery, wherein the electrode lead includes a plurality of
또한, 상기 복수의 융착부는 복수의 가닥 형태의 구조체가 한 개의 지지체에 부착되어 있고, 상기 지지체의 일측 끝단이 상기 본체의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어질 수 있다.In addition, the plurality of fusion parts may have a structure in the form of a plurality of strands attached to one support, and one end of the support may be attached to one end of the main body.
또한, 상기 복수의 가닥 형태의 구조체의 길이는 모두 동일할 수 있다.In addition, the lengths of the plurality of stranded structures may all be the same.
또한, 상기 전극탭 두께(TT)과 결합되는 융착부의 두께(TF)의 두께비(TT/TF)는 1이상 내지 10 이하일 수 있다.In addition, the thickness ratio (T T /T F ) of the thickness (T F ) of the fusion portion coupled to the electrode tab thickness (T T ) may be 1 or more to 10 or less.
또한, 상기 복수의 융착부는 상기 본체부에 부착되도록 상기 복수의 융착부가 상기 전극탭과 연결되는 일단과 대향되는 타단에 연결되고 상기 본체부의 일측에 연결 형성된 융착기둥부(320);를 포함할 수 있다.In addition, the plurality of fusion parts may include a
또한, 상기 융착부의 상기 전극탭이 연결되는 부분의 후단부분과 상기 융착기둥부와 연결되는 부분의 전단부분 사이에 형성되는 굴곡부(330);를 추가로 포함할 수 있다.In addition, it may further include a
또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 전극조립체는 한 개 이상의 양극, 한 개 이상의 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막이 적층된 구조로 이루어지고, 상기 양극은 한 개 이상의 양극 탭이 형성되고, 상기 음극은 한 개 이상의 음극 탭이 형성되며, 상기 양극 탭들 각각은 상기 전극 리드의 복수의 융착부 중 어느 하나와 교번 배열되도록 적층되어 열융착되고, 상기 음극 탭들 각각은 상기 전극 리드의 복수의 융착부 중 어느 하나와 교번 배열되도록 적층되어 열융착되는 이차전지일 수 있다. In addition, the present invention for achieving this object is composed of a structure in which at least one anode, at least one cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode are stacked, and the anode is at least one anode. A tab is formed, the cathode is formed with one or more cathode tabs, each of the anode tabs is stacked so as to be alternately arranged with any one of a plurality of fused portions of the electrode lead to be thermally fused, and each of the cathode tabs is the electrode It may be a secondary battery stacked so as to be alternately arranged with one of the plurality of fusion portions of the lead and heat-sealed.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 이차전지를 에너지원으로 사용하는 디바이스일 수 있다.In addition, the present invention for achieving this object may be a device using the secondary battery as an energy source.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (a) 양극 모노셀 및 음극 모노셀을 준비하는 단계; (b) 한 개의 양극 탭과 한 개의 양극 리드의 가닥 형태의 양극 융착부가 교번 배열되고, 한 개의 음극 탭과 한 개의 음극 리드의 가닥 형태의 음극 융착부가 교번 배열되도록 상기 양극 모노셀 및 음극 모노셀을 적층하는 단계; 및 (c) 양극 탭들과 양극 리드의 가닥 형태의 양극 융착부, 및 상기 음극 탭들과 음극 리드의 가닥 형태의 음극 융착부를 각각을 용접하여 융착시키는 단계;를 포함하는 전극조립체의 제조방법일 수 있다.In addition, the present invention for achieving this object comprises the steps of: (a) preparing an anode monocell and a cathode monocell; (b) The anode monocell and the cathode monocell so that the stranded anode fused portions of one anode tab and one anode lead are alternately arranged, and the anode fused portions of one cathode tab and one cathode lead are alternately arranged. Stacking them; And (c) welding and fusing the anode fused portions in the form of strands of the anode tabs and the anode lead, and the anode fused portions in the form of strands between the anode tabs and the cathode lead, respectively. .
또한, 상기 리드는 복수의 전극 탭과 일대일로 결합하기 위한 복수의 융착부; 및 전지셀의 전극 단자가 되는 본체부;를 포함하고, 상기 복수의 융착부는, 복수의 가닥이 상기 본체부의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어진 리드일 수 있다.In addition, the lead may include a plurality of fusion portions for one-to-one coupling with the plurality of electrode tabs; And a body portion serving as an electrode terminal of a battery cell, wherein the plurality of fused portions may be a lead having a plurality of strands attached to one end of the body portion.
또한, 상기 탭과 상기 융착부과 교번 배열되도록 상기 융착부를 교번하여 상기 탭 사이에 진입시키는 융착부 가이드 피더(400);을 포함할 수 있다.In addition, it may include; a fusion
이상에서 설명한 바와 같이 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법은 복수개로 구성된 전극탭의 용접시 발생하는 단선을 배제할 수 있는 효과가 있다.As described above, a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded, and a method of manufacturing the same, has an effect of eliminating a disconnection occurring when welding of a plurality of electrode tabs.
또한, 적층된 전극탭의 융착시 융착부와 전극탭간 융착거리가 모노셀별로같고 빈 공간을 최소화하여 단선을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the stacked electrode tabs are fused, the fusion distance between the fusion unit and the electrode tabs is the same for each mono cell, and there is an effect of minimizing empty space to prevent disconnection.
또한, 전극탭간 거리를 벌려서 전극 간 연결되어 일어날 수 있는 내부단락을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by increasing the distance between the electrode tabs, there is an effect of preventing an internal short circuit that may occur due to connection between the electrodes.
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 일 실시예에 따른 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지의 제조방법 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 전극탭과 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드 용접 구성을 나타낸 개념도이다.1 is a view showing an electrode tab and an electrode lead welding portion of a conventional pouch-type secondary battery.
2 is a conceptual diagram showing the electrode tab and electrode lead welding configuration of a conventional pouch-type secondary battery.
3 is a photograph of a case of disconnection of a cathode by welding an electrode tab and an electrode lead of a conventional pouch-type secondary battery.
4 is a cross-sectional view of a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a plan view of a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram illustrating a configuration of electrode lead welding in which an electrode tab of a secondary battery and a plurality of metal sheets are combined according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments in which the present invention can be easily carried out by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
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 경우뿐만 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.In addition, the same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of a certain component does not exclude other components unless specifically stated to the contrary, but means that other components may be further included.
이하 본원발명을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described as a detailed embodiment according to the drawings.
도 1은 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접부를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing an electrode tab and an electrode lead welding portion of a conventional pouch-type secondary battery.
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.In the pouch-type secondary battery for improving lead disconnection using a thin plate of the present invention, an electrode body is sealed by a pouch, a positive electrode tab and a negative electrode tab are drawn out to the outside of the upper side of the pouch, and a pair of pouch-type cells stacked side by side, And a plurality of pouch-type cell modules that are stacked and arranged side by side and including a cell case coupled to seal the pouch of the pouch-type cells. It is made including.
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.The pouch-type cell module is formed such that the pouch surrounds the outer surface of the electrode body so that the electrode body of the pouch-type cell is sealed by the pouch. In addition, the positive electrode tab and the negative electrode tab extending toward one side of the electrode body are formed to be drawn out of the pouch. That is, the pouch-type cell is formed by extending a positive electrode tab and a negative electrode tab to one side of the electrode body, and the pouch is formed to enclose only the electrode body excluding the positive electrode tab and the negative electrode tab so as to be sealed. In addition, the pouch-type cells formed as described above are formed in a pair and are stacked side by side, and the pouch-type cells are coupled to the outer surface of the cell case to which the pouch is sealed.
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.That is, portions of the pouch-type cells covered by the pouch excluding the positive and negative tabs are again surrounded by the cell case and sealed by the cell case. In this case, it is preferable that the cell case is formed not to be in close contact with the pouch so that a certain space can be secured therein.
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.The pouch-type cell module is formed to one side so that the positive electrode tab and the negative electrode tab are drawn out of the cell case, the electrode body is sealed by the pouch, and sealed again by a combination of the cell case on the outside of the pouch. To form a double-sealed structure.
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.At this time, the electrode body of the pouch-type cell is composed of a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator separating the positive and negative electrodes, so that electricity is charged and discharged, and the positive electrode tab and the negative electrode tab are discharged from the electrode body. It is a part that transmits current generated or introduced when charging from the outside.
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.The pouch-type cell modules formed as described above are configured such that several are stacked side by side, and the positive electrode tab or the negative electrode tab drawn out to the outside of the cell case is a pair of positive electrode tabs of one pouch-type cell module are combined, and the negative electrode tab is It may be coupled to the negative electrode tabs of the pouch-type cell modules adjacent to each other and connected in series or parallel.
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. In this case, the positive electrode tab and the negative electrode tab may be coupled using a connector or a connection plate, or may be coupled by laser or ultrasonic welding. It was devised in order to solve the disconnection phenomenon occurring in a weld where the positive electrode tab and the negative electrode tab, and the positive electrode lead and the negative electrode lead are welded.
도 2는 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접 구성을 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing the electrode tab and electrode lead welding configuration of a conventional pouch-type secondary battery.
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.As shown in FIG. 2, the ultrasonic welding machine is for welding a plurality of electrode tabs and electrode leads of the electrode assembly, and is largely connected to a horn, an anvil, and an ultrasonic wave that vibrates the horn. It includes an actuator.
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.Here, the electrode tab includes a plurality of positive electrode tabs extending from the plurality of positive electrode plates of the electrode assembly and a plurality of negative electrode tabs extending from the plurality of negative electrode plates. The horn is electrically connected to the ultrasonic actuator and transmits vibrations by the ultrasonic actuator to the anvil.
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.The anvil is provided adjacent to the horn and serves to support the weldment so that the weldment (a plurality of anode tabs and anode leads or a plurality of cathode tabs and cathode leads) can be welded.
도 3은 종래 파우치형 이차전지의 전극탭과 전극리드 용접에 따른 음극 단선 사례 사진이다.3 is a photograph of a case of disconnection of a cathode by welding an electrode tab and an electrode lead of a conventional pouch-type secondary battery.
(비교예)(Comparative example)
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.In the case of ultrasonic welding of the electrode tab and the electrode lead of the pouch-type battery, as shown in FIG. 2, a plurality of thin foils constituting the electrode tab are formed on the horn side in an overlapped state. Ultrasonic welding is performed while the electrode lead is 200 μm and the foil constituting the plurality of electrode tabs is 6 μm.
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. In this case, the foil may be formed of aluminum or copper depending on the electrode, and the thickness of the foil may be 6 to 15 μm depending on the formation condition of the electrode assembly. Accordingly, after welding of the electrode tab and the electrode lead of the conventional pouch-type secondary battery is completed, a phenomenon in which the foil is disconnected may occur, resulting in a problem in the performance of the battery.
실제로 초음파 용접후 도3과 같이 단선이 발생하여 전지 성능 중 저항 등에 문제를 발생할 수 있다. In fact, after ultrasonic welding, a disconnection occurs as shown in FIG. 3, which may cause problems such as resistance among battery performance.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 사시도이다.5 is a perspective view of a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded according to an exemplary embodiment of the present invention.
이차전지용 전극 리드에 있어서, 상기 전극 리드는 복수의 전극 탭과 일대일로 결합하기 위한 복수의 융착부(300); 및 전지셀의 전극 단자가 되는 본체부(310);를 포함하고, 상기 복수의 융착부는, 복수의 가닥이 상기 본체부의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어진 전극 리드를 제공할 수 있다.An electrode lead for a secondary battery, wherein the electrode lead comprises: a plurality of
또한, 상기 복수의 융착부는 복수의 가닥 형태의 구조체가 한 개의 지지체에 부착되어 있고, 상기 지지체의 일측 끝단이 상기 본체의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어질 수 있다.In addition, the plurality of fusion parts may have a structure in the form of a plurality of strands attached to one support, and one end of the support may be attached to one end of the main body.
상기 개별 융착부에 융착되어 연결되는 상기 전극탭은 1개 또는 2 이상일 수 있다. One or two or more electrode tabs may be fused and connected to the individual fusion portions.
상기 융착부는 상기 전극 리드의 재질과 동일할 수 있다. The fusion part may be the same as the material of the electrode lead.
또한, 상기 복수의 가닥 형태의 구조체의 길이는 모두 동일할 수 있다.In addition, the lengths of the plurality of stranded structures may all be the same.
또한, 상기 전극탭 두께(TT)과 결합되는 융착부의 두께(TF)의 두께비(TT/TF)는 1이상 내지 10 이하일 수 있다.In addition, the thickness ratio (T T /T F ) of the thickness (T F ) of the fusion portion coupled to the electrode tab thickness (T T ) may be 1 or more to 10 or less.
상기 전극리드가 상기 융착부를 복수 개의 금속판 형태로 포함할 수 있으며, 적층된 상기 이차전지의 전극탭 부분과 융착시 상기 전극탭의 융착거리가 상기 이차전지를 구성하는 모노셀별로 같을 수 있으며, 빈공간을 최소화하여 전극탭의 단선을 방지하고 강성을 유지할 수 있다.The electrode lead may include the fusion portion in the form of a plurality of metal plates, and the fusion distance between the electrode tabs when fused with the electrode tab portion of the stacked secondary battery may be the same for each mono cell constituting the secondary battery, and empty By minimizing the space, disconnection of the electrode tab can be prevented and rigidity can be maintained.
또한, 상기 복수의 융착부가 부착된 상기 지지체는 상기 본체부에 부착되도록 상기 복수의 융착부가 상기 전극탭과 연결되는 일단과 대향되는 타단에 연결되고 상기 본체부의 일측에 연결 형성된 융착기둥부(320);일 수 있다.In addition, the support body to which the plurality of fusion parts are attached is connected to the other end opposite to one end connected to the electrode tab so that the plurality of fusion parts are attached to the body part, and a
상기 융착부가 결합된 융착기둥부간의 간격을 통하여 상기 전극탭 간 거리를 벌려서 전극 간 연결되어 일어날 수 있는 내부 단락을 방지할 수 있다. By increasing the distance between the electrode tabs through the gap between the fusion pillars to which the fusion parts are coupled, an internal short circuit that may occur due to connection between the electrodes may be prevented.
또한, 상기 융착부의 상기 전극탭이 연결되는 부분의 후단부분과 상기 융착기둥부와 연결되는 부분의 전단부분 사이에 형성되는 굴곡부(330);를 추가로 포함할 수 있다.In addition, it may further include a
상기 굴곡부는 상기 융착부에 한 개 또는 2 이상 형성될 수 있다. 상기 굴곡부는 상기 전극탭과 상기 융착부의 위험상황시 잉여 길이를 확보하여 전극의 단락을 방지할 수 있다.One or two or more bent portions may be formed on the fusion portion. The bent portion secures an excess length of the electrode tab and the fusion portion in a dangerous situation to prevent a short circuit of the electrode.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지 평면도이다. 6 is a plan view of a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded according to an exemplary embodiment of the present invention.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 전극조립체는 한 개 이상의 양극, 한 개 이상의 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막이 적층된 구조로 이루어지고, 상기 양극은 한 개 이상의 양극 탭이 형성되고, 상기 음극은 한 개 이상의 음극 탭이 형성되며, 상기 양극 탭들 각각은 상기 전극 리드의 복수의 융착부 중 어느 하나와 교번 배열되도록 적층되어 열융착되고, 상기 음극 탭들 각각은 상기 전극 리드의 복수의 융착부 중 어느 하나와 교번 배열되도록 적층되어 열융착되는 이차전지일 수 있다. In addition, the present invention for achieving this object is composed of a structure in which at least one anode, at least one cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode are stacked, and the anode is at least one anode. A tab is formed, the cathode is formed with one or more cathode tabs, each of the anode tabs is stacked so as to be alternately arranged with any one of a plurality of fused portions of the electrode lead to be thermally fused, and each of the cathode tabs is the electrode It may be a secondary battery stacked so as to be alternately arranged with one of the plurality of fusion portions of the lead and heat-sealed.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 이차전지를 에너지원으로 사용하는 디바이스일 수 있다.In addition, the present invention for achieving this object may be a device using the secondary battery as an energy source.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 금속 시트가 결합된 전극 리드를 포함하는 이차전지의 제조방법 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing a secondary battery including an electrode lead to which a plurality of metal sheets are bonded according to an exemplary embodiment of the present invention.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (a) 양극 모노셀 및 음극 모노셀을 준비하는 단계; (b) 한 개의 양극 탭과 한 개의 양극 리드의 가닥 형태의 양극 융착부가 교번 배열되고, 한 개의 음극 탭과 한 개의 음극 리드의 가닥 형태의 음극 융착부가 교번 배열되도록 상기 양극 모노셀 및 음극 모노셀을 적층하는 단계; 및 (c) 양극 탭들과 양극 리드의 가닥 형태의 양극 융착부, 및 상기 음극 탭들과 음극 리드의 가닥 형태의 음극 융착부를 각각을 용접하여 융착시키는 단계;를 포함하는 전극조립체의 제조방법일 수 있다.In addition, the present invention for achieving this object comprises the steps of: (a) preparing an anode monocell and a cathode monocell; (b) The anode monocell and the cathode monocell so that the stranded anode fused portions of one anode tab and one anode lead are alternately arranged, and the anode fused portions of one cathode tab and one cathode lead are alternately arranged. Stacking them; And (c) welding and fusing the anode fused portions in the form of strands of the anode tabs and the anode lead, and the anode fused portions in the form of strands between the anode tabs and the cathode lead, respectively. .
또한, 상기 리드는 복수의 전극 탭과 일대일로 결합하기 위한 복수의 융착부; 및 전지셀의 전극 단자가 되는 본체부;를 포함하고, 상기 복수의 융착부는, 복수의 가닥이 상기 본체부의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어진 리드일 수 있다.In addition, the lead may include a plurality of fusion portions for one-to-one coupling with the plurality of electrode tabs; And a body portion serving as an electrode terminal of a battery cell, wherein the plurality of fused portions may be a lead having a plurality of strands attached to one end of the body portion.
또한, 상기 탭과 상기 융착부과 교번 배열되도록 상기 융착부를 교번하여 상기 탭 사이에 진입시키는 융착부 가이드 피더(400);을 포함할 수 있다.In addition, it may include; a fusion
상기 융착부 가이드 피더는 상기 전극탭과 상기 융착부의 교번 적층을 형성하기 위하여 광학정비를 적용한 센싱유닛을 추가로 포함할 수 있다.The fusion part guide feeder may further include a sensing unit to which optical maintenance is applied to form an alternating stack of the electrode tabs and the fusion part.
상기 융착부 가이드 피더는 상기 융착부 당 적층되는 전극탭의 개수를 제어하여 단위 융착부당 교번 적층되는 전극탭의 수를 제어할 수 있다.The fusion unit guide feeder may control the number of electrode tabs stacked per unit fusion unit to control the number of alternately stacked electrode tabs per unit fusion unit.
또한, 상기 이차전지를 에너지원으로 사용하는 디바이스일 수 있다.In addition, it may be a device that uses the secondary battery as an energy source.
상기 이차전지를 2 이상 포함하는 전지팩일 수 있다.It may be a battery pack including two or more of the secondary batteries.
또한, 상기 이차전지를 에너지원으로 사용하는 디바이스일 수 있다.In addition, it may be a device that uses the secondary battery as an energy source.
상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치일 수 있다.The device may be a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a smart pad, a netbook, a light electronic vehicle (LEV), an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, for those of ordinary skill in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, and the scope of the present invention is not limited thereto. It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and scope of the technical idea, and it is natural that such modifications and modifications fall within the appended claims.
100 : 전지셀
110 : 상부파우치
120 : 전극조립체
121 : 양극탭
122 : 음극탭
123 : 리드필름
124 : 양극리드
125 : 음극리드
126 : 용접부
127 : 단선부
130 : 하부파우치
200: 초음파 용접기
210: 초음파 액추에이터
220: 혼
230: 앤빌
300: 융착부
310: 본체부
320: 융착기둥부
330: 굴곡부
400: 융착부 가이드 피더100: battery cell
110: upper pouch
120: electrode assembly
121: positive electrode tab
122: negative electrode tab
123: lead film
124: anode lead
125: negative lead
126: welding part
127: disconnection
130: lower pouch
200: ultrasonic welding machine
210: ultrasonic actuator
220: horn
230: anvil
300: fusion part
310: main body
320: fusion pillar
330: bend
400: fusion part guide feeder
Claims (11)
상기 전극 리드는 복수의 전극 탭과 일대일로 결합하기 위한 복수의 융착부(300); 및 전지셀의 전극 단자가 되는 본체부(310);를 포함하고,
상기 복수의 융착부는, 복수의 가닥이 상기 본체부의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어진 전극 리드.
In the electrode lead for secondary batteries,
The electrode lead may include a plurality of fusion parts 300 for one-to-one coupling with a plurality of electrode tabs; And a main body 310 serving as an electrode terminal of a battery cell,
The plurality of fused portions, an electrode lead formed in a form in which a plurality of strands are attached to one end of the body portion.
상기 복수의 융착부는 복수의 가닥 형태의 구조체가 한 개의 지지체에 부착되어 있고,
상기 지지체의 일측 끝단이 상기 본체의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어지는 전극 리드.
The method of claim 1,
The plurality of fusion parts have a plurality of stranded structures attached to one support,
An electrode lead in a form in which one end of the support is attached to one end of the main body.
상기 복수의 가닥 형태의 구조체의 길이는 모두 동일한 전극 리드.
The method of claim 2,
The electrode leads of the plurality of strand-shaped structures have the same length.
상기 전극탭 두께(TT)과 결합되는 융착부의 두께(TF)의 두께비(TT/TF)는 1이상 내지 10 이하인 전극리드.
The method of claim 1,
The electrode lead having a thickness ratio (T T /T F ) of 1 or more to 10 or less of the thickness of the fusion portion (T F ) combined with the electrode tab thickness (T T ).
상기 복수의 융착부가 부착된 상기 지지체는 상기 본체부에 부착되도록 상기 복수의 융착부가 상기 전극탭과 연결되는 일단과 대향되는 타단에 연결되고 상기 본체부의 일측에 연결 형성된 융착기둥부(320);인 전극리드.
The method of claim 1,
The support to which the plurality of fusion parts are attached is connected to the other end opposite to one end of the plurality of fusion parts connected to the electrode tab so as to be attached to the main body part, and a fusion column part 320 connected to one side of the main body part; Electrode lead.
상기 융착부의 상기 전극탭이 연결되는 부분의 후단부분과 상기 융착기둥부와 연결되는 부분의 전단부분 사이에 형성되는 굴곡부(330);를 추가로 포함하는 전극리드.
The method of claim 1,
The electrode lead further comprising a bent portion (330) formed between the rear end of the portion connected to the electrode tab of the fusion portion and the front end portion of the portion connected to the fusion column portion.
상기 전극조립체는 한 개 이상의 양극, 한 개 이상의 음극, 및 상기 양극 및 음극 사이에 개재된 분리막이 적층된 구조로 이루어지고,
상기 양극은 한 개 이상의 양극 탭이 형성되고, 상기 음극은 한 개 이상의 음극 탭이 형성되며,
상기 양극 탭들 각각은 상기 전극 리드의 복수의 융착부 중 어느 하나와 교번 배열되도록 적층되어 열융착되고,
상기 음극 탭들 각각은 상기 전극 리드의 복수의 융착부 중 어느 하나와 교번 배열되도록 적층되어 열융착되는 이차전지.
In the electrode assembly combined with the electrode lead according to any one of claims 1 to 6,
The electrode assembly has a structure in which at least one anode, at least one cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode are stacked,
One or more positive electrode tabs are formed in the positive electrode, and one or more negative electrode tabs are formed in the negative electrode,
Each of the positive electrode tabs is stacked so as to be alternately arranged with any one of a plurality of fused portions of the electrode lead to be thermally fused,
Each of the negative electrode tabs is stacked so as to be alternately arranged with any one of a plurality of fused portions of the electrode lead to be thermally fused.
상기 이차전지를 에너지원으로 사용하는 디바이스.
The method of claim 9,
A device using the secondary battery as an energy source.
(b) 한 개의 양극 탭과 한 개의 양극 리드의 가닥 형태의 양극 융착부가 교번 배열되고, 한 개의 음극 탭과 한 개의 음극 리드의 가닥 형태의 음극 융착부가 교번 배열되도록 상기 양극 모노셀 및 음극 모노셀을 적층하는 단계; 및
(c) 양극 탭들과 양극 리드의 가닥 형태의 양극 융착부, 및 상기 음극 탭들과 음극 리드의 가닥 형태의 음극 융착부를 각각을 용접하여 융착시키는 단계;
를 포함하는 전극조립체의 제조방법.
(a) preparing an anode monocell and a cathode monocell;
(b) the anode monocell and the cathode monocell so that the stranded anode fused portions of one anode tab and one anode lead are alternately arranged, and the stranded anode fused portions of one cathode tab and one cathode lead are alternately arranged. Stacking them; And
(c) fusing the positive electrode tabs and the positive electrode lead in the form of strands, and the negative electrode tabs and the negative electrode lead in the form of a stranded negative electrode fusion unit by welding, respectively;
Method of manufacturing an electrode assembly comprising a.
상기 리드는 복수의 전극 탭과 일대일로 결합하기 위한 복수의 융착부; 및 전지셀의 전극 단자가 되는 본체부;를 포함하고,
상기 복수의 융착부는, 복수의 가닥이 상기 본체부의 일측 끝단에 부착된 형태로 이루어진 리드인 전극조립체의 제조방법.
The method of claim 9,
The lead may include a plurality of fusion portions for one-to-one coupling with a plurality of electrode tabs; And a body portion serving as an electrode terminal of the battery cell,
The plurality of fusion parts, a method of manufacturing a lead-in electrode assembly in a form in which a plurality of strands are attached to one end of the body part.
상기 탭과 상기 융착부과 교번 배열되도록 상기 융착부를 교번하여 상기 탭 사이에 진입시키는 융착부 가이드 피더(400);을 포함하는 전극조립체의 제조방법.The method of claim 9,
A method of manufacturing an electrode assembly comprising: a guide feeder 400 for entering between the tabs by alternating the fusion parts so as to be alternately arranged with the tabs and the fusion parts.
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