WO2013157722A1 - 이차전지, 이에 적용되는 이차전지용 부품 및 이차전지의 제조 방법 - Google Patents

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electrode
lead
notch
venting pattern
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양정훈
조영석
최승돈
강옥균
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery, a secondary battery component and a method for manufacturing the secondary battery applied thereto, and specifically, a secondary battery having a structure capable of easily releasing a gas generated in a pouch case, and a secondary battery applied thereto. It relates to a method of manufacturing a component and a secondary battery.
  • rechargeable batteries can be recharged by active development of high-tech fields such as digital cameras, cellular phones, laptop computers, power tools, electric bicycles, electric vehicles, hybrid vehicles, and large-capacity power storage devices. Research is ongoing.
  • lithium secondary batteries have a higher energy density per unit weight and can be rapidly charged compared to other secondary batteries such as lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and nickel-zinc batteries, thereby increasing their use actively. It's going on.
  • Lithium secondary battery is used as a power source for portable electronic devices with an operating voltage of 3.6V or more, or by connecting a plurality of batteries in series or in parallel to high power electric vehicles, hybrid vehicles, power tools, electric bicycles, power storage devices, UPS, etc. Used.
  • Lithium secondary batteries have a three times higher operating voltage than nickel-cadmium batteries or nickel-metal hydride batteries, and are also rapidly being used because of their excellent energy density per unit weight.
  • the lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery using a liquid electrolyte and a lithium ion polymer battery using a polymer solid electrolyte according to the type of electrolyte.
  • Lithium ion polymer batteries can be classified into fully solid lithium ion polymer batteries containing no electrolyte solution and lithium ion polymer batteries using gel polymer electrolyte containing electrolyte solution, depending on the type of polymer solid electrolyte.
  • a cylindrical or rectangular metal can is used as a container by welding sealing. Since the can-type secondary battery using such a metal can as a container has a fixed shape, there is a disadvantage in restricting the design of an electric product using the same as a power source, and it is difficult to reduce the volume. Therefore, a pouch type secondary battery using an electrode assembly and an electrolyte in a pouch packaging material made of a film and sealing it has been developed and used.
  • the lithium secondary battery is one of the important problems to ensure safety because there is a risk of explosion when overheating.
  • Overheating of the lithium secondary battery is caused by a variety of causes, one of which is the case in which overcurrent flows beyond the limit through the lithium secondary battery.
  • the lithium secondary battery When the overcurrent flows, the lithium secondary battery generates heat by Joule heat, so the internal temperature of the battery increases rapidly. The rapid rise in temperature also causes decomposition reactions of the electrolyte, causing thermal runaway, which eventually leads to battery explosion.
  • the overcurrent is a rush current due to a breakdown of the insulation between the positive electrode and the negative electrode due to a sharp metal object penetrating the lithium secondary battery, the contraction of the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, or an abnormality in the charging circuit or load connected to the outside. Is applied to the battery.
  • a lithium secondary battery is used in combination with a protection circuit to protect the battery from an abnormal situation such as the occurrence of an overcurrent.
  • the protection circuit includes a fuse device irreversibly disconnecting a line through which charge or discharge current flows when an overcurrent occurs. It is common to include.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an arrangement structure and an operation mechanism of a fuse device among components of a protection circuit coupled to a battery pack including a lithium secondary battery.
  • the protection circuit operates the fuse device 1 when the overcurrent occurs by monitoring the fuse device 1, the sense resistor 2 for sensing the overcurrent, and the overcurrent generation to protect the battery pack when the overcurrent occurs.
  • the fuse element 1 is installed on a main line connected to the outermost terminal of the battery pack.
  • the main line is the wiring through which the charging or discharging current flows.
  • the fuse element 1 is shown installed in a high potential line Pack +.
  • the fuse element 1 is a three-terminal element component, and two terminals are connected to a main line through which charge or discharge current flows, and one terminal is connected to the switch 4.
  • the inside includes a fuse 1a connected in series with the main line and having a carpet at a specific temperature, and a resistor 1b for applying heat to the fuse 1a.
  • the microcontroller 3 periodically detects a voltage across the sense resistor 2 to monitor whether overcurrent occurs, and turns on the switch 4 when it is determined that overcurrent has occurred. Then, current flowing in the main line is bypassed to the fuse element 1 and applied to the resistor 1b. Accordingly, the Joule heat generated in the resistor 1b is conducted to the fuse 1a to raise the temperature of the fuse 1a. When the temperature of the fuse 1a rises to the melting temperature, the fuse 1a is fused, and thus the main heat is increased. The track is irreversibly disconnected. If the main line is disconnected, the overcurrent no longer flows, thus eliminating the problem caused by the overcurrent.
  • the above-described prior art has various problems. That is, when a failure occurs in the microcontroller 3, the switch 4 is not turned on even in a situation in which an overcurrent occurs. In this case, since the current does not flow into the resistor 1b of the fuse device 1, there is a problem that the fuse device 1 does not operate. In addition, a space for disposing the fuse element 1 in the protection circuit is required separately, and a program algorithm for controlling the operation of the fuse element 1 must be loaded in the microcontroller 3. Therefore, there is a problem that the space efficiency of the protection circuit is lowered and the load of the microcontroller 3 is increased. Therefore, there is a need for an improved technology that can solve these problems.
  • the present invention has been made in consideration of the above problems, the secondary battery by making it easy to discharge the generated gas to the outside when the temperature rises due to the occurrence of abnormal phenomenon during use of the secondary battery and the gas is generated inside the pouch case
  • the purpose is to provide a secondary battery that can ensure the safety of use.
  • the electrode assembly having an electrode tab; An electrode lead attached to the electrode tab and having at least one lead hole; A pouch case accommodating the electrode assembly such that the electrode leads are drawn out; And a sealing pattern formed in a region corresponding to the lead hole, and including a sealing tape interposed between the electrode lead and an inner surface of the pouch case.
  • the lead holes may be spaced apart from each other along the width direction of the electrode lead, and the venting pattern parts may be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the sealing tape.
  • an interval between the venting pattern parts adjacent to each other may be equal to or less than a width of the venting pattern part.
  • the venting pattern portion may be a notch.
  • the notch may be formed to face the electrode assembly.
  • the notch may have a shape of at least one of a wedge shape, a rounded shape and a square shape.
  • the notch may be wedge shaped.
  • the ratio of the depth to the depth of the notch may be 0.5 or more.
  • the venting pattern portion may be a through hole.
  • some of the venting pattern portion may be a through hole and the other may be a notch.
  • the through hole and the notch may be spaced apart from each other along the width direction of the sealing tape.
  • the electrode lead may be at least one of a positive electrode lead and a negative electrode lead.
  • the pouch case may include a sealing area formed at an edge, and the venting pattern part may be located in the sealing area.
  • the secondary battery component according to the present invention for achieving the above technical problem, the electrode lead having at least one lead hole; And a sealing tape having a venting pattern formed in a region corresponding to the lead hole and surrounding a part of the electrode lead.
  • the lead holes may be spaced apart from each other along the width direction of the electrode lead, and the venting pattern parts may be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the sealing tape.
  • an interval between the venting pattern parts adjacent to each other may be equal to or less than a width of the venting pattern part.
  • the venting pattern portion may be a notch.
  • the inner side of the notch may be formed to face the electrode assembly.
  • the notch may be wedge shaped.
  • the ratio of the depth to the depth of the notch may be 0.5 or more.
  • the venting pattern portion may be a through hole.
  • some of the venting pattern portion may be a through hole and the other may be a notch.
  • the through hole and the notch may be spaced apart from each other along the width direction of the sealing tape.
  • a method of manufacturing a secondary battery comprising: (a) penetrating between both surfaces of the sealing tape by punching an electrode lead to which the sealing tape is attached; (b) attaching the electrode lead to an electrode assembly; (c) receiving the electrode assembly in a pouch case such that the electrode leads are drawn out; And (d) sealing an edge of the pouch case.
  • step (d) may be a step of sealing so that the region where the sealing is made includes a penetrated region of the sealing tape.
  • the sealing state of the pouch case is quickly released, thereby securing safety in using the secondary battery. can do.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an arrangement structure and an operation mechanism of a fuse device among components of a protection circuit coupled to a battery module.
  • FIGS. 2A and 2B are plan views of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 3A to 3C are enlarged plan views of an M portion of the secondary battery illustrated in FIG. 2A.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating a cross section taken along the line X-X of the secondary battery illustrated in FIG. 3A.
  • FIG. 5 is a partial plan view of a secondary battery according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a cross section taken along a line Y-Y of the rechargeable battery illustrated in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a partial plan view of a secondary battery according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view illustrating a cross section taken along a line Z-Z of the rechargeable battery illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to the present invention.
  • FIGS. 3A to 3C are enlarged plan views of an M portion of the secondary battery shown in FIG. 2A, and FIG. 4 is shown in FIG. 3A. It is a partial sectional drawing which shows the cross section which cut
  • the secondary battery 10 includes an electrode assembly 11, an electrode lead 12, a sealing tape 13, and a pouch case 14.
  • the electrode assembly 11 includes a positive electrode plate 11a, a negative electrode plate 11b, a separator 11c, and an electrode tab T.
  • the electrode assembly 11 may be a stacked electrode assembly formed through a separator 11c between the laminated positive electrode plate 11a and the negative electrode plate 11b.
  • the electrode assembly 10 is a stacked type, it is also possible to form a jelly-roll (jelly-roll) of course.
  • the positive electrode plate 11a is formed by applying a positive electrode active material to a current collector plate made of aluminum (Al), and the negative electrode plate 11b is formed by applying a negative electrode active material to a current collector plate made of copper (Cu) material.
  • the electrode tab T is formed integrally with the electrode plates 11a and 11b and corresponds to the uncoated region of the electrode plates 11a and 11b to which the electrode active material is not coated. That is, the electrode tab T includes a positive electrode tab corresponding to a region where the positive electrode active material is not coated in the positive electrode plate 11a and a negative electrode tab corresponding to a region where the negative electrode active material is not coated in the negative electrode plate 11b.
  • the electrode lead 12 is a thin plate-shaped metal attached to the electrode tab T and extends in the outward direction of the electrode assembly 11.
  • the electrode lead 12 includes a positive electrode lead attached to the positive electrode tab and a negative electrode lead attached to the negative electrode tab.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead may extend in the same direction or may extend in opposite directions depending on the positions at which the positive electrode tab and the negative electrode tab are formed (see FIGS. 2A and 2B).
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead may have different materials from each other. That is, the positive electrode lead is made of the same aluminum (Al) material as the positive electrode plate 11a, and the negative electrode lead is made of the same copper (Cu) material or nickel (Ni) coated copper material as the negative electrode plate 11b.
  • the positive lead and / or negative lead includes at least one lead hole 12a.
  • each lead hole 12a is formed to be spaced apart from each other along the width direction of the electrode lead 12.
  • the lead hole 12a serves to easily release the sealing of the pouch case 14 together with the venting pattern part 13a formed in the sealing tape 13 to be described later.
  • the sealing tape 13 is attached to the circumference of the electrode lead 12 in the width direction and is interposed between the electrode lead 12 and the inner surface of the pouch case 14 and is made of a film having insulation and heat sealability.
  • the sealing tape 13 may be formed of at least one material layer selected from, for example, polyimide (PI), polyprophylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), and the like. (Single membrane or multiple membranes).
  • PI polyimide
  • PP polyprophylene
  • PE polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the sealing tape 13 not only prevents a short circuit between the electrode lead 12 and the metal layer of the pouch case 14, but also serves to improve the sealing force of the pouch case 14.
  • the sealing tape 13 includes at least one venting pattern part 13a formed in a size corresponding to a position corresponding to the lead hole 13a formed in the electrode lead 12.
  • the venting pattern part 13a corresponds to a notch formed at a predetermined depth on a surface facing the electrode assembly 10 among the surfaces forming the thickness of the sealing tape 13.
  • each notch 13a is formed to be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the sealing tape 13.
  • the notch 13a is connected to a lead hole 12a formed in the electrode lead 12, so that when gas is generated in the pouch case 14, pressure is concentrated on an inner surface of the notch 13a to seal the tape ( The bonding between the 13) and the pouch case 14 is easily released.
  • the notch 13a may be formed in various shapes such as a wedge shape, a rounded shape, or a square shape.
  • the sealing tape 13 and the pouch case along the line L due to the pressure concentrated at the end edge of the notch 13a when gas is generated inside the pouch case 14.
  • the bond between the 14 can be released more easily.
  • the ratio (d / w) preferably has a value of about 0.5 or more.
  • the pouch case 14 is made of an aluminum pouch film having a heat adhesive layer formed on an inner side thereof.
  • the pouch case 14 is sealed by heat-sealing the edge while accommodating the electrode assembly 11 so that the electrode lead is drawn out to the outside, and the liquid inside the sealed pouch case 14 according to the type of the secondary battery 10.
  • An electrolyte (not shown), such as solid or gel, is filled.
  • the sealing region S in which the heat fusion is formed includes a region A in which the notch 13a is formed (see FIGS. 3A and 4). Therefore, when gas is generated in the pouch case 14, the pressure concentrated on the notch 13a acts on the inner surface of the pouch case 14, thereby facilitating the bonding between the sealing tape 13 and the pouch case 14. Can be released.
  • the secondary battery 20 not only has a notch formed in the sealing tape 13, that is, a venting pattern part 13a, but also at a position corresponding to the venting pattern part 13a.
  • the venting pattern part 13a is formed on the sealing tape and then the sealing tape is attached to the electrode lead, or the sealing tape is attached to the electrode lead. After the process of forming the venting pattern portion 13a on the sealing tape can be manufactured, in any case the process is not easy.
  • the venting pattern portion 13a when the venting pattern portion 13a is formed on the sealing tape and then the sealing tape is to be attached to the electrode lead, the venting pattern portion 13a is not easily attached to the electrode lead so that the venting pattern portion 13a is positioned at the correct position.
  • the venting pattern portion 13a when the venting pattern portion 13a is to be formed after the sealing tape is attached to the electrode lead, it is not easy to form the venting pattern portion 13a due to the strong adhesive force between the sealing tape and the electrode lead. Therefore, when the venting pattern part 13a and the lead hole 12a are provided together with the secondary battery 20, the secondary battery component may be easily manufactured through a process such as punching.
  • the part for secondary batteries means the electrode lead with a sealing tape.
  • the venting pattern part 13a may be formed in a process of performing heat fusion between the heat-adhesive layer of the pouch case 14 and the sealing tape 13. There is a fear that the vacant space having it is blocked.
  • the heat adhesive layer of the pouch case 14 may be melted to fill the empty space of the venting pattern part 13a, and in this case, an excellent venting effect may not be expected.
  • the lead hole 12a may serve to prevent this phenomenon.
  • FIG. 5 is a partial plan view of a secondary battery according to another exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a cross section taken along a line Y-Y of the secondary battery of FIG. 5.
  • the secondary battery 20 according to another embodiment of the present invention includes an electrode assembly 21, an electrode lead 22, a sealing tape 23, and a pouch case 24.
  • Secondary battery 20 according to another embodiment of the present invention when compared with the secondary battery 10 according to the previous embodiment, the structure of the electrode lead 22 and the sealing tape 23 is only slightly different, the other components are the same Do. Therefore, in the description of the secondary battery 20, descriptions overlapping with the foregoing embodiments will be omitted and the differences will be mainly described.
  • the electrode lead 22 has at least one lead hole 22a, and the sealing tape 23 has a venting pattern portion 23a formed in a size corresponding to a position corresponding to the lead hole 22a. do.
  • the venting pattern part 23a corresponds to a through hole instead of a notch, and may be formed in various shapes such as a round wedge shape, a rounded shape, or a square shape like the notch 13a of the previous embodiment.
  • the region B in which the through hole 23a is formed is included in the sealing region S of the pouch case 24. Therefore, when gas is generated in the pouch case 24, the pressure is concentrated in an area where the bonding force is weak due to the through hole 23a, so that the bonding between the sealing tape 23 and the pouch case 24 is easily released. Can be.
  • FIG. 7 is a partial plan view of a secondary battery according to still another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view illustrating a cross section taken along a line Z-Z of the secondary battery of FIG. 7.
  • a secondary battery 30 according to another embodiment of the present invention includes an electrode assembly 31, an electrode lead 32, a sealing tape 33, and a pouch case 34.
  • Secondary battery 30 according to another embodiment of the present invention the structure of the electrode lead 32 and the sealing tape 33 is slightly different compared to the secondary batteries 10 and 20 according to the previous embodiment other components They are the same. Therefore, in the description of the secondary battery 20, descriptions overlapping with the foregoing embodiments will be omitted and the differences will be mainly described.
  • the electrode lead 32 includes at least one first lead hole 32a and a second lead hole 32b, and the sealing tape 33 corresponds to a position corresponding to the first lead hole 32a.
  • the first venting pattern part 33a having a size and the second venting pattern part 33b having a size corresponding to a position corresponding to the second lead hole 32b are provided.
  • the first venting pattern part 33a and the second venting pattern part 33b correspond to notches and through holes, respectively, and may be formed in various shapes such as a wedge shape, a rounded shape, and a square shape.
  • the effect of the first lead hole 32a and the notch 33a is the same as that of the secondary battery 10 according to the previous embodiment, and the effect of the second lead hole 32b and the through hole 33b. Since the effect is the same as that of the secondary battery 20 according to the previous embodiment, repeated description will be omitted.
  • the first lead hole 32a and the second lead hole 32b are formed parallel to each other along the length direction of the electrode lead 32, and thus the notch 33a and the through hole 33b are also sealing tapes. It may be formed parallel to each other along the width direction of 33. In this case, the coupling between the sealing tape 33 and the pouch case 34 can be more easily released by adding the pressure concentrating effect by the through hole 33b to the pressure concentrating effect by the notch 33a.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a secondary battery according to the present invention.
  • the electrode leads 12 are punched out by punching the electrode leads 12 with the sealing tape 13 attached thereto. Attaching to the electrode assembly 11 (S2), receiving the electrode assembly 11 in the pouch case 14 (S3) and sealing the edge of the pouch case 14 (S4).
  • step S1 the electrode leads 12 to which the sealing tape 13 is attached are punched so that the surfaces between the opposing surfaces of the sealing tape 13 penetrate. That is, in step S1, at least one lead hole 12a is formed in the electrode lead 12, and the notch 13a and / or through hole having a size corresponding to the lead hole 12a is formed in the sealing tape 13. This step forms 23a at the corresponding position.
  • the step S2 is a step of attaching the secondary battery component completed through the step S1 to the electrode tab 11a of the electrode assembly 11.
  • the electrode assembly 11 is seated in the pouch case 14 such that the electrode lead 12 is drawn out of the pouch case 14.
  • step S4 the edge of the pouch case 14 is sealed, but the sealing area S is sealed to include the penetrated areas A and B of the sealing tape.
  • the secondary batteries 10, 20, and 30 manufactured by the manufacturing method have a structure that can easily discharge the generated gas to the outside when an abnormal phenomenon occurs in the secondary battery to generate gas in the pouch case. By ensuring the safety of the secondary battery use.

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Abstract

본 발명에 따른 이차전지는, 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 상기 전극 탭에 부착되며 적어도 하나의 리드 홀을 구비하는 전극 리드; 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스; 및 상기 리드 홀과 대응되는 영역에 형성되는 벤팅 패턴부를 구비하는 것으로서 상기 전극 리드 및 상기 파우치 케이스의 내측 면 사이에 개재되는 실링 테이프를 포함한다. 본 발명에 따르면, 보호회로가 정상 작동하지 않아 이차전지에 과전류가 흐르는 등의 이상 현상 발생으로 인해 파우치 케이스 내부에 가스가 생성되는 경우 파우치 케이스의 밀봉 상태가 신속히 해제됨으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.

Description

이차전지, 이에 적용되는 이차전지용 부품 및 이차전지의 제조 방법
본 발명은 이차전지, 이에 적용되는 이차전지용 부품 및 이차전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 파우치 케이스 내부에 생성되는 가스를 용이하게 방출할 수 있는 구조를 갖는 이차전지, 이에 적용되는 이차전지용 부품 및 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2012년 04월 17일에 출원된 한국특허출원 제10-2012-0039999호에 기초한 우선권 주장을 하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
또한, 본 출원은 2012년 12월 21일에 출원된 한국특허출원 제10-2012-0150593호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 전기 제품 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로서 주로 사용되는 이차전지에 대한 중요성이 증가되고 있다.
통상적으로 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 랩탑 컴퓨터, 파워 툴, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 대용량 전력 저장 장치 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행 중이다.
특히, 리튬 이차전지는 기존의 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연전지 등 다른 이차전지와 비교하여 단위 중량 당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하므로 사용의 증가가 활발하게 진행되고 있다.
리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 다수의 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 고출력의 전기자동차, 하이브리드 자동차, 파워툴, 전기 자전거, 전력저장장치, UPS 등에 사용된다.
리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
리튬 이차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지와 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다. 그리고, 리튬 이온 폴리머 전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지와 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 나눌 수 있다.
액체 전해질을 사용하는 리튬 이온전지의 경우 대개 원통이나 각형의 금속 캔을 용기로 하여 용접 밀봉시킨 형태로 사용된다. 이런 금속 캔을 용기로 사용하는 캔형 이차전지는 형태가 고정되므로 이를 전원으로 사용하는 전기 제품의 디자인을 제약하는 단점이 있고, 부피를 줄이는 데 어려움이 있다. 따라서, 전극 조립체와 전해질을 필름으로 만든 파우치 포장재에 넣고 밀봉하여 사용하는 파우치형 이차전지가 개발되어 사용되고 있다.
그런데, 리튬 이차전지는 과열이 될 경우 폭발 위험성이 있어서 안전성을 확보하는 것이 중요한 과제 중의 하나이다. 리튬 이차전지의 과열은 여러 가지 원인에서 발생되는데, 그 중 하나가 리튬 이차전지를 통해 한계 이상의 과전류가 흐르는 경우를 들 수 있다. 과전류가 흐르면 리튬 이차전지가 주울열에 의해 발열을 하므로 전지의 내부 온도가 급속하게 상승한다. 또한 온도의 급속한 상승은 전해액의 분해 반응을 야기하여 열폭주 현상(thermal runaway)을 일으킴으로써 결국에는 전지의 폭발까지 이어지게 된다. 과전류는 뾰족한 금속 물체가 리튬 이차전지를 관통하거나 양극과 음극 사이에 개재된 분리막의 수축에 의해 양극과 음극 사이의 절연이 파괴되거나 외부에 연결된 충전 회로나 부하의 이상으로 인해 돌입전류(rush current)가 전지에 인가되는 등의 경우에 발생된다.
따라서 리튬 이차전지는 과전류의 발생과 같은 이상 상황으로부터 전지를 보호하기 위해 보호회로와 결합되어 사용되며, 상기 보호회로에는 과전류가 발생되었을 때 충전 또는 방전전류가 흐르는 선로를 비가역적으로 단선시키는 퓨즈 소자가 포함되는 것이 일반적이다.
도 1은 리튬 이차전지를 포함하는 배터리 팩과 결합되는 보호회로의 구성 중 퓨즈 소자의 배치 구조와 동작 메커니즘을 설명하기 위한 회로도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 보호회로는 과전류 발생 시 배터리 팩을 보호하기 위해 퓨즈 소자(1), 과전류 센싱을 위한 센스 저항(2), 과전류 발생을 모니터하여 과전류 발생 시 퓨즈 소자(1)를 동작시키는 마이크로 컨트롤러(3) 및 상기 퓨즈 소자(1)에 동작 전류의 유입을 스위칭하는 스위치(4)를 포함한다.
퓨즈 소자(1)는 배터리 팩의 최 외측 단자에 연결된 주 선로에 설치된다. 주 선로는 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 배선을 말한다. 도면에는, 퓨즈 소자(1)가 고전위 선로(Pack+)에 설치된 것으로 도시되어 있다.
퓨즈 소자(1)는 3단자 소자 부품으로 2개의 단자는 충전 또는 방전 전류가 흐르는 주 선로에, 1개의 단자는 스위치(4)와 접속된다. 그리고 내부에는 주 선로와 직렬 연결되며 특정 온도에서 융단이 이루어지는 퓨즈(1a)와, 상기 퓨즈(1a)에 열을 인가하는 저항(1b)이 포함되어 있다.
상기 마이크로 컨트롤러(3)는 센스 저항(2) 양단의 전압을 주기적으로 검출하여 과전류 발생 여부를 모니터하며, 과전류가 발생된 것으로 판단되면 스위치(4)를 턴 온 시킨다. 그러면 주 선로에 흐르는 전류가 퓨즈 소자(1) 측으로 바이패스되어 저항(1b)에 인가된다. 이에 따라, 저항(1b)에서 발생된 주울열이 퓨즈(1a)에 전도되어 퓨즈(1a)의 온도를 상승시키며, 퓨즈(1a)의 온도가 융단 온도까지 오르게 되면 퓨즈(1a)가 융단 됨으로써 주 선로가 비가역적으로 단선된다. 주 선로가 단선되면 과전류가 더 이상 흐르지 않게 되므로 과전류로부터 비롯되는 문제를 해소할 수 있다.
그런데, 위와 같은 종래 기술은 여러 가지 문제점을 안고 있다. 즉, 마이크로 컨트롤러(3)에서 고장이 생기면 과전류가 발생된 상황에서도 스위치(4)가 턴 온 되지 않는다. 이런 경우 퓨즈 소자(1)의 저항(1b)으로 전류가 유입되지 않으므로 퓨즈 소자(1)가 동작을 하지 않는 문제가 있다. 또한 보호회로 내에 퓨즈 소자(1)의 배치를 위한 공간이 별도로 필요하고 퓨즈 소자(1)의 동작 제어를 위한 프로그램 알고리즘이 마이크로 컨트롤러(3)에 반드시 적재되어야 한다. 따라서 보호회로의 공간 효율성이 저하되고 마이크로 컨트롤러(3)의 부하를 증가시키는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 개선된 기술에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서 이차전지의 사용 중 이상 현상 발생으로 온도가 상승하고 파우치 케이스 내부에 가스가 생성되는 경우 생성된 가스를 외부로 용이하게 배출해줄 수 있도록 함으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있는 이차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 상기 전극 탭에 부착되며 적어도 하나의 리드 홀을 구비하는 전극 리드; 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스; 및 상기 리드 홀과 대응되는 영역에 형성되는 벤팅 패턴부를 구비하는 것으로서 상기 전극 리드 및 상기 파우치 케이스의 내측 면 사이에 개재되는 실링 테이프를 포함한다.
바람직하게, 상기 리드 홀은 상기 전극 리드의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 형성되고, 상기 벤팅 패턴부는 상기 실링 테이프의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.
바람직하게, 서로 이웃하는 상기 벤팅 패턴부 사이의 간격은 상기 벤팅 패턴부의 폭 이하일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 벤팅 패턴부는, 노치일 수 있다.
바람직하게, 상기 노치는, 상기 전극 조립체와 마주보도록 형성될 수 있다.
선택적으로, 상기 노치는, 쐐기 형상, 라운드 진 형상 및 사각 형상 중 적어도 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 노치는, 쐐기 형상일 수 있다.
바람직하게, 상기 노치의 폭 대비 깊이의 비는 0.5 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 벤팅 패턴부는, 관통 홀일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 벤팅 패턴부 중 일부는 관통 홀이고 나머지는 노치일 수 있다.
바람직하게, 상기 관통 홀과 상기 노치는 상기 실링 테이프의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 위치할 수 있다.
선택적으로, 상기 전극 리드는, 양극 리드 및 음극 리드 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 파우치 케이스는 테두리에 형성되는 실링 영역을 구비하고, 상기 벤팅 패턴부는 상기 실링 영역 내에 위치할 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 부품은, 적어도 하나의 리드 홀을 구비하는 전극 리드; 및 상기 리드 홀과 대응되는 영역에 형성되는 벤팅 패턴부를 구비하는 것으로서 상기 전극 리드의 일부를 감싸는 실링 테이프를 포함한다.
바람직하게, 상기 리드 홀은 상기 전극 리드의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 형성되고, 상기 벤팅 패턴부는 상기 실링 테이프의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.
바람직하게, 서로 이웃하는 상기 벤팅 패턴부 사이의 간격은 상기 벤팅 패턴부의 폭 이하일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 벤팅 패턴부는, 노치일 수 있다.
바람직하게, 상기 노치의 내측 면은, 상기 전극 조립체와 마주보도록 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 노치는, 쐐기 형상일 수 있다.
바람직하게, 상기 노치의 폭 대비 깊이의 비는 0.5 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 벤팅 패턴부는, 관통 홀일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 벤팅 패턴부 중 일부는 관통 홀이고 나머지는 노치일 수 있다.
바람직하게, 상기 관통 홀과 노치는 상기 실링 테이프의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 위치할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법은, (a) 실링 테이프가 부착된 전극 리드를 펀칭함으로써 상기 실링 테이프의 양 표면 사이를 관통시키는 단계; (b) 상기 전극 리드를 전극 조립체에 부착하는 단계; (c) 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 파우치 케이스에 수용시키는 단계; 및 (d) 상기 파우치 케이스의 테두리를 실링하는 단계를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 (d)단계는, 상기 실링이 이루어진 영역이 상기 실링 테이프의 관통된 영역을 포함하도록 실링하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따르면, 보호회로가 정상 작동하지 않아 이차전지에 과전류가 흐르는 등의 이상 현상 발생으로 인해 파우치 케이스 내부에 가스가 생성되는 경우 파우치 케이스의 밀봉 상태가 신속히 해제됨으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 배터리 모듈과 결합되는 보호회로의 구성 중 퓨즈 소자의 배치 구조와 동작 메커니즘을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2a에 도시된 이차전지의 M 부분을 확대한 평면도이다.
도 4는 도 3a에 도시된 이차전지를 X-X 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 이차전지를 Y-Y 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 이차전지를 Z-Z 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(10)를 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 평면도이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 2a에 도시된 이차전지의 M 부분을 확대한 평면도이고, 도 4는 도 3a에 도시된 이차전지를 X-X 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 부분 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(10)는 전극 조립체(11), 전극 리드(12), 실링 테이프(13) 및 파우치 케이스(14)를 포함한다.
상기 전극 조립체(11)는 양극 판(11a), 음극 판(11b), 세퍼레이터(11c) 및 전극 탭(T)을 포함한다. 상기 전극 조립체(11)는 적층된 양극 판(11a) 및 음극 판 (11b)사이에 세퍼레이터(11c)를 개재하여 형성된 적층형 전극 조립체일 수 있다. 본 발명의 도면에서는 상기 전극 조립체(10)가 적층형인 경우만을 도시하고 있으나, 젤리롤(jelly-roll)형으로 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
상기 양극 판(11a)은 알루미늄(Al) 재질의 집전 판에 양극 활물질이 도포되어 형성되며, 음극 판(11b)은 구리(Cu) 재질의 집전 판에 음극 활물질이 도포되어 형성된다.
상기 전극 탭(T)은 전극 판(11a,11b)과 일체로 형성되는 것으로서 전극 판(11a,11b) 중 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부 영역에 해당한다. 즉, 상기 전극 탭(T)은 양극 판(11a) 중 양극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 양극 탭 및 음극 판(11b) 중 음극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 음극 탭을 포함한다.
상기 전극 리드(12)는 얇은 판상의 금속으로서 전극 탭(T)에 부착되어 전극 조립체(11)의 외측 방향으로 연장된다. 상기 전극 리드(12)는 양극 탭에 부착되는 양극 리드 및 음극 탭에 부착되는 음극 리드를 포함한다. 상기 양극 리드 및 음극 리드는 양극 탭 및 음극 탭의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있고 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있다(도 2a 및 도 2b 참조). 상기 양극 리드 및 음극 리드는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 상기 양극 리드는 양극 판(11a)과 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드는 음극 판(11b)과 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질이다.
상기 양극 리드 및/또는 음극 리드는 적어도 하나의 리드 홀(12a)을 구비한다. 상기 전극 리드(12)가 복수개의 리드 홀(12a)을 구비하는 경우 각각의 리드 홀(12a)은 전극 리드(12)의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 형성된다. 상기 리드 홀(12a)은 후술할 실링 테이프(13)에 형성되는 벤팅 패턴부(13a)와 함께 파우치 케이스(14)의 밀봉이 용이하게 해제되도록 하는 역할을 한다.
상기 실링 테이프(13)는 전극 리드(12)의 폭 방향 둘레에 부착되어 전극 리드(12)와 파우치 케이스(14)의 내측 면 사이에 개재되는 것으로서 절연성 및 열 융착성을 갖는 필름으로 이루어진다. 상기 실링 테이프(13)는 예를 들어 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리프로필렌(PP: polyprophylene), 폴리에틸렌(PE: polyethylene) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 등으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질 층(단일 막 또는 다중 막)으로 이루어질 수 있다. 상기 실링 테이프(13)는 전극 리드(12)와 파우치 케이스(14)의 금속 층 사이에서 단락이 발생하는 것을 방지할 뿐만 아니라 파우치 케이스(14)의 밀봉력을 향상시키는 역할을 한다.
상기 실링 테이프(13)는 전극 리드(12)에 형성된 리드 홀(13a)과 대응되는 위치에 대응되는 크기로 형성되는 적어도 하나의 벤팅 패턴부(13a)를 구비한다. 상기 벤팅 패턴부(13a)는 실링 테이프(13)의 두께를 이루는 면 중 전극 조립체(10)와 마주보는 면에 일정 깊이로 형성되는 노치(notch)에 해당한다. 상기 노치(13a)가 복수개 형성되는 경우 각각의 노치(13a)는 실링 테이프(13)의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 형성된다. 서로 이웃하는 상기 노치(13a) 사이의 간격이 노치(13a)의 폭(w) 보다 더 작게 형성되는 경우 더 우수한 벤팅(venting) 효과를 얻을 수 있다.
상기 노치(13a)는 전극 리드(12)에 형성되는 리드 홀(12a)과 연결되어 파우치 케이스(14) 내부에 가스가 생성되는 경우 노치(13a)의 내측 면에 압력이 집중되도록 함으로써 실링 테이프(13)와 파우치 케이스(14) 사이의 접합이 용이하게 해제되도록 한다. 도 3a 내지 도 3c에 나타난 바와 같이 상기 노치(13a)는 쐐기 형상, 라운드 진 형상 또는 사각 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
특히 상기 노치(13a)가 쐐기 형상인 경우 파우치 케이스(14) 내부에 가스가 생성되었을 때 노치(13a)의 단부 모서리에 집중되는 압력으로 인해 라인(L)을 따라 실링 테이프(13)와 파우치 케이스(14) 사이의 접합이 더욱 용이하게 해제될 수 있다. 상기 쐐기 형상을 갖는 노치(13a)의 폭(w) 대비 깊이(d)의 비(d/w)가 큰 값을 가질수록 파우치 케이스(14)의 벤팅 효과는 우수해진다. 실질적인 벤팅 효과를 얻기 위해서 상기 비(d/w)는 대략 0.5 이상의 값을 갖는 것이 바람직하다.
상기 파우치 케이스(14)는 내측 면에 열 접착 층이 형성된 알루미늄 파우치 필름으로 이루어진다. 상기 파우치 케이스(14)는 전극 리드가 외부로 인출되도록 전극 조립체(11)를 수용한 채로 테두리가 열 융착됨으로써 밀봉되며, 밀봉된 파우치 케이스(14) 내에는 이차전지(10)의 종류에 따라 액체, 고체 또는 겔형 등의 전해질(미도시)이 충진된다. 이 때, 상기 열 융착이 이루어진 실링 영역(S)은 노치(13a)가 형성된 영역(A)을 포함한다(도 3a 및 도 4 참조). 따라서, 상기 파우치 케이스(14) 내에 가스가 생성되는 경우 노치(13a)에 집중된 압력이 파우치 케이스(14)의 내측 면에 작용함으로써 실링 테이프(13)와 파우치 케이스(14) 사이의 접합이 더욱 용이하게 해제될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(20)는 실링 테이프(13)에 형성되는 노치, 즉 벤팅 패턴부(13a)를 구비할 뿐만 아니라, 벤팅 패턴부(13a)와 대응되는 위치에 형성되는 리드 홀(12a)을 구비함으로써 이하 설명할 바와 같이 우수한 안전성 및 제조 공정의 용이성을 동시에 확보할 수 있다.
즉, 상기 벤팅 패턴부(13a)만을 구비하는 이차전지의 경우, 실링 테이프에 벤팅 패턴부(13a)를 형성한 후 실링 테이프를 전극 리드에 부착하는 공정을 거치거나, 실링 테이프를 전극 리드에 부착한 후 실링 테이프에 벤팅 패턴부(13a)를 형성하는 공정을 거침으로써 제조될 수 있는데, 어떠한 경우도 공정이 용이하지 않다.
구체적으로, 실링 테이프에 벤팅 패턴부(13a)를 형성한 후 실링 테이프를 전극 리드에 부착하고자 하는 경우, 벤팅 패턴부(13a)가 정확한 위치에 오도록 전극 리드에 부착하는 것이 용이하지 않다. 반대로 실링 테이프를 전극 리드에 부착한 후 벤팅 패턴부(13a)를 형성하고자 하는 경우, 실링 테이프와 전극 리드 사이의 강한 접착력으로 인해 벤팅 패턴부(13a)를 형성하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 상기 이차전지(20)와 같이 벤팅 패턴부(13a) 및 리드 홀(12a)을 함께 구비하는 경우 펀칭 등의 공정을 통해 이차전지용 부품을 용이하게 제조할 수 있다는 장점이 있다. 여기서, 이차전지용 부품이란, 실링 테이프가 부착된 전극 리드를 의미한다.
또한, 상기 이차전지용 부품이 벤팅 패턴부(13a)만을 구비하는 경우 파우치 케이스(14)의 열 접착 층과 실링 테이프(13) 사이를 열융착시키는 공정을 수행하는 과정에서 벤팅 패턴부(13a)가 갖는 빈 공간이 막힐 우려가 있다.
즉, 상기 열융착 공정을 수행하는 과정에서 파우치 케이스(14)의 열 접착 층이 녹아 벤팅 패턴부(13a)가 갖는 빈 공간을 채우는 현상이 발생될 수 있으며, 이 경우 우수한 벤팅 효과를 기대할 수 없게 되는데, 리드 홀(12a)은 이러한 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
다음은, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(20)를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 이차전지를 Y-Y 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 부분 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(20)는 전극 조립체(21), 전극 리드(22), 실링 테이프(23) 및 파우치 케이스(24)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(20)는 앞선 실시예에 따른 이차전지(10)와 비교할 때, 전극 리드(22) 및 실링 테이프(23)의 구조가 일부 다를 뿐 다른 구성요소들은 동일하다. 따라서, 상기 이차전지(20)를 설명함에 있어서 앞선 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 하며 차이점이 있는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
상기 전극 리드(22)는 적어도 하나의 리드 홀(22a)을 구비하며, 상기 실링 테이프(23)는 리드 홀(22a)과 대응되는 위치에 대응되는 크기로 형성되는 벤팅 패턴부(23a)를 구비한다. 상기 벤팅 패턴부(23a)는 노치가 아닌 관통 홀에 해당하는 것으로서 앞선 실시예의 노치(13a)와 같이 라운드 쐐기 형상, 라운드진 형상 또는 사각 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 관통 홀(23a)이 형성된 영역(B)은 파우치 케이스(24)의 실링 영역(S) 내에 포함된다. 따라서, 상기 파우치 케이스(24) 내에 가스가 생성되는 경우 상기 관통 홀(23a)로 인해 접합력이 취약해진 영역에 압력이 집중됨으로써 실링 테이프(23)와 파우치 케이스(24) 사이의 접합이 용이하게 해제될 수 있다.
다음은, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(30)를 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 평면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 이차전지를 Z-Z 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 부분 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(30)는 전극 조립체(31), 전극 리드(32), 실링 테이프(33) 및 파우치 케이스(34)를 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(30)는 앞선 실시예에 따른 이차전지(10,20)와 비교할 때 전극 리드(32) 및 실링 테이프(33)의 구조가 일부 다를 뿐 다른 구성요소들은 동일하다. 따라서, 상기 이차전지(20)를 설명함에 있어서 앞선 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 하며 차이점이 있는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
상기 전극 리드(32)는 적어도 하나의 제1 리드 홀(32a) 및 제2 리드 홀(32b)을 구비하며, 상기 실링 테이프(33)는 제1 리드 홀(32a)과 대응되는 위치에 대응되는 크기로 형성되는 제1 벤팅 패턴부(33a) 및 제2 리드 홀(32b)과 대응되는 위치에 대응되는 크기로 형성되는 제2 벤팅 패턴부(33b)를 구비한다. 상기 제1 벤팅 패턴부(33a) 및 제2 벤팅 패턴부(33b)는 각각 노치 및 관통 홀에 해당하는 것으로서 쐐기 형상, 라운드 진 형상 및 사각 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 리드 홀(32a) 및 노치(33a)에 의한 효과는 앞선 실시예에 따른 이차전지(10)가 갖는 효과와 동일하며, 상기 제2 리드 홀(32b) 및 관통 홀(33b)에 의한 효과는 앞선 실시예에 따른 이차전지(20)가 갖는 효과와 동일하므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 제1 리드 홀(32a) 및 제2 리드 홀(32b)은 전극 리드(32)의 길이 방향을 따라 서로 나란하게 형성되고, 이에 따라 노치(33a) 및 관통 홀(33b) 역시 실링 테이프(33)의 폭 방향을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 이 경우, 노치(33a)에 의한 압력 집중 효과에 관통 홀(33b)에 의한 압력 집중 효과가 더해짐으로써 실링 테이프(33)와 파우치 케이스(34) 사이의 결합이 더욱 용이하게 해제될 수 있다.
다음은, 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명에 따른 이차전지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지(10,20,30)의 제조 방법은 실링 테이프(13)가 부착된 전극 리드(12)를 펀칭하는 단계(S1), 전극 리드(12)를 전극 조립체(11)에 부착하는 단계(S2), 전극 조립체(11)를 파우치 케이스(14)에 수용시키는 단계(S3) 및 파우치 케이스(14)의 테두리를 실링하는 단계(S4)를 포함한다.
상기 S1 단계는, 실링 테이프(13)가 부착된 전극 리드(12)를 펀칭함으로써 실링 테이프(13)의 대향하는 표면 사이가 관통되도록 하는 단계이다. 즉, 상기 S1 단계는 전극 리드(12)에 적어도 하나의 리드 홀(12a)을 형성시키고, 실링 테이프(13)에는 리드 홀(12a)과 대응되는 크기를 갖는 노치(13a) 및/또는 관통 홀(23a)을 대응되는 위치에 형성시키는 단계이다.
상기 S2 단계는, S1 단계를 통해 완성된 이차전지용 부품을 전극 조립체(11)의 전극 탭(11a)에 부착시키는 단계이다.
상기 S3 단계는, 전극 리드(12)가 파우치 케이스(14)의 외부로 인출되도록 전극 조립체(11)를 파우치 케이스(14) 내에 안착시키는 단계이다.
상기 S4 단계는, 파우치 케이스(14)의 테두리를 실링하되, 실링 영역(S)이 실링 테이프의 관통된 영역(A,B)을 포함하도록 실링하는 단계이다.
상기 제조 방법에 의해 제조된 이차전지(10,20,30)는 앞서 설명한 바와 같이 이차전지에 이상 현상이 발생하여 파우치 케이스 내에 가스가 생성되는 경우 발생된 가스를 외부로 용이하게 배출할 수 있는 구조를 가짐으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (25)

  1. 전극 탭을 구비하는 전극 조립체;
    상기 전극 탭에 부착되며 적어도 하나의 리드 홀을 구비하는 전극 리드;
    상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스; 및
    상기 리드 홀과 대응되는 영역에 형성되는 벤팅 패턴부를 구비하는 것으로서 상기 전극 리드 및 상기 파우치 케이스의 내측 면 사이에 개재되는 실링 테이프를 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드 홀은 상기 전극 리드의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 형성되고,
    상기 벤팅 패턴부는 상기 실링 테이프의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    서로 이웃하는 상기 벤팅 패턴부 사이의 간격은 상기 벤팅 패턴부의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벤팅 패턴부는,
    노치인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노치는,
    상기 전극 조립체와 마주보는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 노치는,
    쐐기 형상, 라운드 진 형상 및 사각 형상 중 적어도 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 노치는,
    쐐기 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노치의 폭 대비 깊이의 비는 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 벤팅 패턴부는,
    관통 홀인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 벤팅 패턴부 중 일부는 관통 홀이고 나머지는 노치인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 관통 홀과 상기 노치는 상기 실링 테이프의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전극 리드는,
    양극 리드 및 음극 리드 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스는 테두리에 형성되는 실링 영역을 구비하고,
    상기 벤팅 패턴부는 상기 실링 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 적어도 하나의 리드 홀을 구비하는 전극 리드; 및
    상기 리드 홀과 대응되는 영역에 형성되는 벤팅 패턴부를 구비하는 것으로서 상기 전극 리드의 일부를 감싸는 실링 테이프를 포함하는 이차전지용 부품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 리드 홀은 상기 전극 리드의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 형성되고,
    상기 벤팅 패턴부는 상기 실링 테이프의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  16. 제15항에 있어서,
    서로 이웃하는 상기 벤팅 패턴부 사이의 간격은 상기 벤팅 패턴부의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 벤팅 패턴부는,
    노치인 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 노치의 내측 면은,
    상기 전극 조립체와 마주보는 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 노치는,
    쐐기 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 노치의 폭 대비 깊이의 비는 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 벤팅 패턴부는,
    관통 홀인 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 벤팅 패턴부 중 일부는 관통 홀이고 나머지는 노치인 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 관통 홀과 노치는 상기 실링 테이프의 폭 방향을 따라 서로 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
  24. (a) 실링 테이프가 부착된 전극 리드를 펀칭함으로써 상기 실링 테이프의 양 표면 사이를 관통시키는 단계;
    (b) 상기 전극 리드를 전극 조립체에 부착하는 단계;
    (c) 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 파우치 케이스에 수용시키는 단계; 및
    (d) 상기 파우치 케이스의 테두리를 실링하는 단계를 포함하는 이차전지의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    상기 실링이 이루어진 영역이 상기 실링 테이프의 관통된 영역을 포함하도록 실링하는 단계인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조 방법.
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