WO2016200147A1 - 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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WO2016200147A1
WO2016200147A1 PCT/KR2016/006070 KR2016006070W WO2016200147A1 WO 2016200147 A1 WO2016200147 A1 WO 2016200147A1 KR 2016006070 W KR2016006070 W KR 2016006070W WO 2016200147 A1 WO2016200147 A1 WO 2016200147A1
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pouch
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secondary battery
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조승수
김동현
김진영
정기수
정원석
최승돈
황원필
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a battery technology, and more particularly, to an electrode lead and a secondary battery and a battery pack having an improved structure to improve safety when the internal pressure of the secondary battery increases.
  • водородн ⁇ е ⁇ е ⁇ ество Commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with the positive electrode active material and the negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a packaging material that seals the electrode assembly together with the electrolyte solution, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • secondary batteries are widely used not only in small devices such as portable electronic devices but also in medium and large devices such as automobiles and power storage devices.
  • a large number of secondary cells can be electrically connected to increase capacity and output.
  • the pouch type secondary battery has a tendency to be more widely used due to the advantages such as easy lamination and light weight.
  • a pouch type secondary battery may be generally manufactured by injecting an electrolyte solution in a state in which an electrode assembly is accommodated in a pouch sheath and sealing the pouch sheath.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a conventional pouch type secondary battery
  • FIG. 2 is a coupling diagram of the pouch type secondary battery of FIG. 1.
  • the pouch type secondary battery may be formed of an electrode assembly 20 and a pouch sheath 30 containing the electrode assembly 20.
  • the electrode assembly 20 has a positive electrode plate and a negative electrode plate, and a separator interposed therebetween, and may be accommodated in the internal space I formed in the pouch packaging material 30.
  • the pouch exterior material 30 may be formed of the upper pouch 31 and the lower pouch 32, the outer peripheral surface of the upper pouch 31 and the lower pouch 32 is provided with a sealing portion (S) As the parts S are adhered to each other, the internal space I in which the electrode assembly 20 is accommodated may be sealed.
  • one or more positive electrode tabs 21 and negative electrode tabs 22 may extend from the positive electrode plate and the negative electrode plate, respectively.
  • the positive electrode tab 21 and the negative electrode tab 22 may be coupled to the electrode lead 10 having a plate shape, that is, the positive electrode lead 11 having a plate shape and the negative electrode lead 12 having a plate shape, respectively.
  • a portion of the anode lead 11 and the cathode lead 12 may be exposed to the outside of the pouch sheath 30 to provide an electrode terminal to be electrically connected to an external configuration of the secondary battery, such as another secondary battery or an external device. have.
  • the secondary battery may generate gas inside for various reasons such as overcharge, overdischarge, short circuit, and the like.
  • an electrolyte may be decomposed during overcharging and a large amount of gas may be generated.
  • an internal pressure may increase to cause swelling of the secondary battery.
  • swelling may cause damage to the secondary battery, may lead to explosion or ignition, and thus may be a problem.
  • the secondary battery explodes or ignites, the device to which the secondary battery is applied may be damaged, and may further cause serious consequences for the user who uses the secondary battery.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention to provide an electrode lead and a secondary battery and a battery pack, automobiles and the like to ensure the safety when the gas is generated in the secondary battery It is done.
  • the electrode lead according to the present invention for achieving the above object is an electrode lead of a pouch type secondary battery configured in a form in which the outer periphery of the pouch packaging material is sealed and the electrode assembly is accommodated in a central portion thereof, at least a part of which is an electrically conductive material.
  • An inner lead configured to be in contact with an electrode tab of the electrode assembly and interposed in a sealing portion of the pouch case;
  • the outer lead includes the outer lead configured to be in contact with the pouch-type secondary battery when the internal pressure of the pouch-type secondary battery is increased in shape so that the contact portion with the inner lead is separated.
  • the inner lead, the tab contact portion made of an electrically conductive material and configured to be in contact with the electrode tab of the electrode assembly
  • the inner side is configured in the form of a plate of an electrically conductive material and electrically connected to the tab contact portion outside the tab contact portion It may be provided with a contact portion, and an inner edge portion positioned along the edge of the inner contact portion and configured to be interposed within the sealing portion of the pouch case.
  • the outer lead is formed in a plate shape of an electrically conductive material and at least a part of the outer contact portion configured to be separated from the inner contact portion when the inner pressure of the pouch-type secondary battery increases, and the outer contact portion is electrically connected to the outer contact portion.
  • a terminal portion connected to the outside and exposed to the outside of the pouch sheathing material and connected to the external device, and positioned along an edge of the outer contact portion and interposed inside a sealing portion of the pouch sheathing material and configured to contact and fix the sealing portion. It can be provided.
  • the outer contact portion may be at least partially bent inward to partially contact the inner contact portion.
  • the outer contact portion, the inner end of the bent portion may be configured in a flat shape.
  • the inner contact portion may be formed in the coupling hole penetrating in the inner and outer direction, the outer contact portion may be in contact with the inner contact portion along the outer periphery of the coupling hole.
  • the position of the terminal portion and the outer edge portion may be separated from the inner contact portion by moving the outer contact portion in an outward direction.
  • the outer lid may further include an outer cover part disposed at an outer end of the outer edge part to cover an outer side of the outer contact part and disposed to be spaced apart from the outer contact part by a predetermined distance to form an empty space between the outer contact part. It can be provided.
  • outer cover portion, the outer through-hole of the form penetrated in the inner and outer direction may be formed.
  • inner edge portion and the outer edge portion may be configured in the form of an oval ring.
  • the inner contact portion may be formed in the inner through-hole penetrating in the inward and outward direction outside the contact portion with the outer contact portion.
  • one or more notches may be formed outside the contact portion with the inner contact portion.
  • the electrode lead according to the present invention is formed of an electrically insulating material, and formed in a ring shape and disposed between the edge of the inner lead and the edge of the outer lead, thereby forming a gap between the edge of the inner lead and the edge of the outer lead. It may further include an insulating member for electrically insulating.
  • inner lead and the outer lead may be welded to each other.
  • the electrode lead according to the present invention may further include a sealing film interposed between the inner lead and the outer lead and a sealing portion of the pouch packaging material to bond the sealing portion of the inner lead and the outer lead and the pouch packaging material.
  • a sealing film interposed between the inner lead and the outer lead and a sealing portion of the pouch packaging material to bond the sealing portion of the inner lead and the outer lead and the pouch packaging material.
  • the secondary battery according to the present invention for achieving the above object includes an electrode lead according to the present invention.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes a secondary battery according to the present invention.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack according to the present invention.
  • both the inner lead and the outer lead can be located in the sealing portion of the pouch packaging material as it is to maintain a seat, the sealing of the pouch packaging material It can not break out of wealth. Therefore, the outer lead or the like leaves the sealing portion of the pouch packaging material, whereby other components of the battery pack can be prevented from being broken or an internal short circuit occurs.
  • the gas generated inside the secondary battery may be discharged to the outside. Therefore, damage, explosion, or ignition due to the increased internal pressure of the secondary battery can be prevented.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of a conventional pouch type secondary battery.
  • FIG. 2 is a coupling diagram of the pouch type secondary battery of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view schematically illustrating a configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of the combination of the configuration of FIG. 3.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view schematically showing the configuration of an electrode lead according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the configuration of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a top view of the A1-A1 'line of FIG.
  • FIG. 8 is a front sectional view taken along line A2-A2 'of FIG.
  • FIG. 9 is a left side view of FIG. 5.
  • FIG. 10 is a right side view of FIG. 5.
  • FIG. 11 is a top view schematically illustrating a form in which an electrode lead is deformed according to an embodiment of the present disclosure as the breakdown voltage increases.
  • FIG. 12 is a front sectional view schematically illustrating a form in which an electrode lead is deformed according to an exemplary embodiment of the present disclosure as the breakdown voltage increases.
  • FIG. 13 is a perspective view schematically showing the configuration of an electrode lead according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view schematically illustrating a configuration of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a combined perspective view of the configuration of FIG. 3.
  • the secondary battery according to the present invention may include an electrode assembly 200, a pouch sheath 300, an electrode tab 400, and an electrode lead 100.
  • the electrode assembly 200 may be configured such that at least one positive electrode plate and at least one negative electrode plate are disposed with a separator therebetween.
  • the electrode assembly 200 is accommodated in the pouch case 300 in a state in which a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates are alternately stacked on each other, or in the state of the pouch case 300 in which one positive electrode plate and one negative electrode plate are wound. Can be stored.
  • the electrode plates of the electrode assembly 200 are formed as a structure in which an active material slurry is coated on a current collector, and the slurry may be formed by stirring a granular active material, an auxiliary conductor, a binder, a plasticizer, and the like in a state where a solvent is added. .
  • each of the electrode plates may have a non-coating portion to which a slurry is not applied, and an electrode tab 400 corresponding to each of the electrode plates may be formed in the non-coating portion.
  • the pouch exterior material 300 has a concave inner space, and the electrode assembly 200 and the electrolyte may be accommodated in the inner space.
  • the pouch sheath 300 may include an outer insulating layer and an inner adhesive layer made of a polymer material, and a metal layer interposed between the outer insulating layer and the inner adhesive layer.
  • aluminum may be used as the material of the metal layer of the pouch case 300, but the present invention is not limited thereto.
  • the pouch exterior material 300 may include an upper pouch 310 and a lower pouch 320.
  • the internal space in which the electrode assembly 200 may be accommodated may be formed in both the central portion of the upper pouch 310 and the lower pouch 320 or the upper pouch 310, as illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • the lower pouch 320 may be formed only in the central portion of any one.
  • the sealing part S formed at the outer circumference of the upper pouch 310 and the outer circumference of the lower pouch 320 are formed. Sealing portion (S) may be bonded to each other by the heat-sealing or the like adhesive layer located in the form facing each other, so that the internal space can be sealed.
  • the electrode tab 400 may be made of an electrically conductive material such as metal, and may be formed to protrude from the electrode assembly 200.
  • the electrode tab 400 may include a positive electrode tab and a negative electrode tab.
  • the positive electrode tab may be provided to extend from the uncoated portion of the positive electrode plate
  • the negative electrode tab may be provided to extend from the uncoated portion of the negative electrode plate.
  • the electrode tab 400 may be formed in a plate shape, and may be formed in a form in which the electrode plate is cut or in a form in which a separate metal plate is attached to the electrode plate.
  • one positive electrode tab and one negative electrode tab may be provided in the secondary battery, but two or more may be provided.
  • one positive electrode tab and one negative electrode tab may be included.
  • a plurality of positive electrode tabs and negative electrode tabs may be included.
  • a plurality of positive electrode tabs and negative electrode tabs may also be included, and at this time, each electrode tab 400 may be provided for each electrode plate.
  • the electrode lead 100 is a component that electrically connects the secondary battery to another external battery or another device.
  • the plurality of secondary cells may be electrically connected to each other through a bus bar, in which case the electrode lead 100 may be configured to directly contact the bus bar.
  • the electrode lead 100 since the electrode lead 100 may be in charge of electrical connection between the inside and the outside of the secondary battery, at least a part of the electrode lead 100 may be made of an electrically conductive material such as a metal.
  • the electrode lead 100 may include a positive electrode lead and a negative electrode lead, and each of the electrode leads 100 may extend from the inside of the pouch case 300 to the outside of the pouch case 300 to be interposed in a sealing portion of the pouch case 300. Can be.
  • the electrode lead 100 may be connected to an electrode tab 400 formed at an end thereof, that is, an inner end portion of the pouch sheath 300, extending from the electrode assembly 200.
  • the connection of the electrode tab 400 and the electrode lead 100 may be made by directly contacting each other.
  • the contact portion of the electrode tab 400 and the electrode lead 100 may be fixed by welding in order to maintain a stable contact state.
  • the secondary battery may include a plurality of positive electrode tabs and a plurality of negative electrode tabs.
  • the plurality of positive electrode tabs may contact one positive electrode lead while being overlapped with each other, and the plurality of negative electrode tabs may be overlapped with each other. It can be in contact with one cathode lead.
  • the other end of the electrode lead 100 may be configured to be exposed to the outside of the pouch packaging material 300. Therefore, one end of the electrode lead 100 is located inside the pouch sheath 300 as the inner end and connected to the electrode tab 400, and the other end of the electrode lead 100 is the outside of the pouch sheath 300 as the outer end. It can be connected to the bus bar and the like.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view schematically showing the configuration of the electrode lead 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is an exploded perspective view of the configuration of FIG. 7 is a top sectional view taken along line A1-A1 'of FIG. 5
  • FIG. 8 is a sectional front view taken along line A2-A2' of FIG. 9 is a left side view of FIG. 5, and
  • FIG. 10 is a right side view of FIG. 5.
  • the electrode lead 100 of the secondary battery according to the present invention includes an inner lead 110 and an outer lead 120.
  • the inner lead 110 may be made of an electrically conductive material.
  • the inner lead 110 may be entirely made of the same metal material, for example, copper or aluminum. As such, when the inner lead 110 is entirely made of the same metal material, the inner lead 110 may be more easily manufactured.
  • the inner lead 110 may be positioned inside the electrode lead 100 so that at least a portion of the inner lead 110 contacts the electrode tab 400 provided in the electrode assembly 200.
  • the inner lead 110 may have a left end directly in contact with the plurality of electrode tabs 400.
  • the inner lead 110 may be interposed in a sealing portion of the pouch exterior material 300.
  • the sealing part of the lower pouch 320 may be sealed so that the inner lid 110 may be interposed in the sealing part of the pouch sheath 300.
  • an inner direction means an inner direction of the secondary battery, that is, an electrode assembly 200 direction
  • an outer direction means an outer direction of the secondary battery.
  • the inner lead 110 may include a tab contact portion 111, an inner contact portion 112, and an inner edge portion 113.
  • the tab contact 111 is a component in direct contact with the electrode tab 400 of the electrode assembly 200, and may be made of an electrically conductive material to exchange current with the electrode tab 400.
  • the tab contact 111 may be in contact with the electrode tab 400 and may be configured in an easy form.
  • the tab contact 111 may be configured in the form of a flat plate, as shown in FIGS. 5 and 6, so that one or more electrode tabs 400 may be easily mounted on the flat surface.
  • the electrode tab 400 mounted on the tab contact portion 111 may be fixed to the tab contact portion 111 by welding or the like.
  • the inner contact part 112 may be located outside the tab contact part 111 and may be electrically connected to the tab contact part 111. In addition, at least a portion of the inner contact portion 112 may be made of an electrically conductive material such as metal so as to exchange current between the tab contact portion 111 and the outer lead 120.
  • the inner contact portion 112 may be configured in a plate shape.
  • the inner contact portion 112, as shown in Figure 6, may be configured in the form of an oval plate.
  • the inner contact portion 112, as shown in Figure 8, may be configured in a form perpendicular to the ground.
  • the tab contact 111 may be configured in the form of a plate parallel to the ground, the plane of the inner contact 112 and the plane of the tab contact 111 may be configured to be perpendicular to each other.
  • the inner edge portion 113 may be configured in a ring shape and positioned along the edge of the inner contact portion 112.
  • the inner edge 113 may be configured in the form of an oval ring positioned along the edge of the ellipse, that is, the outer circumference of the ellipse.
  • the inner edge portion 113 may be interposed in a sealing portion of the pouch packaging material 300.
  • the inner edge portion 113 is configured such that the outer circumferential surface is a flat curved surface, the sealing portion of the pouch packaging material 300, that is, the lower surface and the lower pouch 320 of the upper pouch 310 with respect to the outer circumferential surface as a whole.
  • the upper surface of the sealing portion of the) may be attached.
  • the tab contact portion 111, the inner contact portion 112, and the inner edge portion 113 may all be made of the same material.
  • the tab contact 111, the inner contact 112, and the inner edge 113 may be integrally formed, thereby making it easier to manufacture the inner lead 110.
  • the electrical connection between the tab contact 111 and the inner contact 112 may be stably maintained.
  • the outer lead 120 is disposed outside the inner lead 110, and at least a portion of the outer lead 120 may be made of an electrically conductive material similarly to the inner lead 110.
  • the outer lead 120 may be entirely made of the same metal material, for example, copper or aluminum. When the outer lead 120 is entirely made of the same metal material, the outer lead 120 may be more easily manufactured.
  • the outer lead 120 may provide an external terminal through which at least a portion thereof may be connected to an external device.
  • an external device such as a bus bar may be connected to the right end of the outer lead 120.
  • At least a portion of the outer lead 120 may be interposed in a sealing portion of the pouch exterior material 300. That is, the outer lead 120 may be partially interposed with the inner lead 110 to seal the portion of the pouch packaging material 300.
  • the outer lead 120 may be configured to partially contact the inner lead 110.
  • the left end of the outer lid 120 may be in contact with the inner lid 110.
  • the contact portion between the outer lead 120 and the inner lead 110 may be separated.
  • the outer lead 120 may be in contact with the inner lead 110 by deforming a portion of the secondary lead when the internal pressure of the secondary battery increases. That is, when the internal pressure of the secondary battery increases, the outer lead 120 is configured such that only a part of the shape, for example, an inner shape, is deformed while maintaining the overall shape, such as the external shape, thereby electrically connecting the inner lead 110. The state can be released.
  • the outer lead 120 may include an outer contact portion 121, a terminal portion 122, and an outer edge portion 123.
  • the outer contact portion 121 may contact the inner lead 110, particularly the inner contact 112 of the inner lead 110, to exchange current with the inner lead 110. Accordingly, the outer contact portion 121 may be made of an electrically conductive material such as metal.
  • the outer contact portion 121 may be configured in the form of a plate.
  • the outer contact portion 121 may be configured in the form of an elliptical metal plate. As such, when the outer contact portion 121 is configured in the form of a plate, the contact with the inner contact portion 112 may be made well, and thus the electrical connection with the inner contact portion 112 may be more stably maintained.
  • the outer contact portion 121 may be configured to be separated from the inner contact portion 112 when the internal pressure of the pouch type secondary battery increases. That is, the outer contact portion 121 is configured in a state of being in contact with the inner contact portion 112 in a normal state to exchange electrical energy, so that the electrode lead 100 can function normally. However, the outer contact part 121 may be separated from the inner contact part 112 to release the contact state in an abnormal state in which gas is generated inside the secondary battery and the internal pressure of the secondary battery increases. Therefore, due to the release of the contact state, the electrical connection between the inner contact portion 112 and the outer contact portion 121 is no longer maintained and the electrode lead 100 cannot function normally.
  • the electrical connection between the inner lead 110 and the outer lead 120 is cut off, so that the secondary battery is no longer charged or discharged. It will not be possible. Therefore, in such an abnormal situation, since the function of the secondary battery is stopped, problems such as additional generation of gas, leakage of electrolyte, explosion, fire, and leakage may be prevented. Therefore, according to this aspect of the present invention, the safety of the secondary battery can be further improved.
  • the terminal part 122 may be made of an electrically conductive material and electrically connected to the outer contact part 121.
  • the terminal unit 122 may be exposed to the outside of the pouch packaging material 300 to function as a terminal of the secondary battery. That is, the terminal unit 122 may provide an area to which external components of the pouch type secondary battery are connected to be electrically connected. For example, a bus bar connected to the terminal portion 122 of another secondary battery may directly contact the terminal portion 122.
  • the terminal unit 122 may be configured in a plate shape so that external components such as a bus bar may be easily contacted.
  • the terminal portion 122 may be configured in the form of a metal plate lying flat in the horizontal direction, similar to the tab contact portion 111.
  • the outer edge portion 123 is configured in a ring shape may be located along the edge of the outer contact portion 121.
  • the outer edge portion 123 may be configured in the form of an oval ring disposed along the outer circumference of the elliptic plate.
  • the outer edge portion 123 may be interposed inside the sealing portion of the pouch exterior material 300 to be fixed in contact with the sealing portion.
  • the outer edge portion 123, the outer peripheral surface is formed in a flat curved surface, the sealing portion of the pouch packaging material 300 may be attached to the outer peripheral surface as a whole.
  • the outer edge portion 123 may be fixed to both the upper pouch 310 and the lower pouch 320. That is, the upper portion of the outer edge portion 123 is fixed in contact with the lower surface of the sealing portion of the upper pouch 310, and the lower portion of the outer edge portion 123 is fixed in contact with the upper surface of the sealing portion of the lower pouch 320. Can be.
  • the contact fixing state between the outer edge portion 123, the upper pouch 310, and the lower pouch 320 is generated between the inner lead 110 and the outer lead 120 by generating gas in the secondary battery. This can be maintained even if the connection is broken. That is, when gas is generated in the secondary battery, the inner contact portion 112 and the outer contact portion 121 are physically separated from each other, so that the electrical connection between the inner lead 110 and the outer lead 120 is blocked, but the outer edge The part 123 may be tightly fixed between the upper pouch 310 and the lower pouch 320 as it is.
  • the contact fixing state of the upper pouch 310 and the lower pouch 320 is maintained may be applied to the inner edge portion 113. That is, when gas is generated in the secondary battery and the connection between the inner lead 110 and the outer lead 120 is interrupted, the contact between the inner edge 113 and the upper pouch 310 and the lower pouch 320 is prevented.
  • the fixed state can be maintained as it is.
  • the outer edge portion 123 may be configured in a form similar to the inner edge portion 113.
  • the outer edge portion 123 and the inner edge portion 113 may be configured in the form of an oval ring having the same long and short radius.
  • the sealing between the outer lead 120 and the inner lead 110 and the pouch sheath 300 is more effective. It can be done well. That is, the outer edge portion 123 and the inner edge portion 113 may be portions of the outer lid 120 and the inner lid 110 that are in contact with the pouch packaging material 300 and wrapped by the pouch packaging material 300, respectively. If the outer edge portion 123 and the inner edge portion 113 is formed in an elliptic shape, the pouch exterior material 300 may be more closely attached. Therefore, in this case, a gap may be generated between the electrode lead 100 and the pouch packaging 300 to prevent problems such as leakage of an internal electrolyte solution or penetration of external moisture or foreign matter.
  • the outer contact portion 121, the terminal portion 122, and the outer edge portion 123 may be formed of the same material.
  • the outer contact part 121, the terminal part 122, and the outer edge part 123 may be integrally formed, thereby making it easier to manufacture the outer lead 120.
  • the electrical connection between the outer contact portion 121 and the terminal portion 122 can be stably maintained.
  • the discharge current is the tab contact portion 111, the inner contact portion 112, the outer contact portion 121, the outer edge portion 123, and the terminal portion ( 122, the electrode assembly 200 may move from the electrode assembly 200 side to the load side.
  • the charging current may move from the charging device toward the electrode assembly 200 in the order of the terminal portion 122, the outer edge portion 123, the outer contact portion 121, the inner contact portion 112, and the tab contact portion 111. have.
  • the inner edge 113 may be inserted into an electrical path between the inner contact 112 and the tab contact 111.
  • the outer edge portion 123 may be omitted in the electrical path between the outer contact portion 121 and the terminal portion 122.
  • the outer contact portion 121 may be configured such that at least a portion of the outer contact portion 121 is bent toward the inner lead 110 to partially contact the inner contact portion 112.
  • the outer contact portion 121 may be configured such that at least a portion of the outer contact portion 121 is bent in a left direction.
  • the outer contact portion 121 may be formed in a plate shape, the center portion may be bent in the inner direction. At least a portion of the central portion bent in this way may directly contact the inner contacting portion 112.
  • the outer contact portion 121, the inner end of the bent portion may be configured in a flat form.
  • the left end of the outer contact portion 121 may be formed in a flat shape.
  • the left end of the outer contact portion 121 as shown in Figure 9, may be configured in the form of an oval plate.
  • the inner end portion of the outer contact portion 121 and the inner contact portion 112 may be more stably contacted.
  • the inner contact portion 112 may be formed in at least a portion of the coupling hole of the form penetrated in and out.
  • the inner contact 112 may be formed with a hole as indicated by H1 in FIG. 6.
  • the outer contact portion 121 may contact the inner contact portion 112 along the edge portion of the coupling hole.
  • the inner contact portion 112 may be formed in the center portion of the coupling hole (H1) of the ellipse shape.
  • the outer contact portion 121 may have an inner end portion having an ellipse shape that is the same as or similar to the coupling hole H1.
  • the inner end of the outer contact portion 121 may be configured to be the same as or larger than the size of the coupling hole (H1).
  • the upper and lower lengths of the inner end portions formed flat in the outer contact portion 121 may be configured to be somewhat longer than the upper and lower lengths of the coupling holes H1 of the inner contact portion 112.
  • the inner end portion of the outer contact portion 121 may be in contact with the inner contact portion 112 at the coupling hole of the inner contact portion 112, as indicated by B in FIG. 7.
  • the outer contact portion 121 may exchange electrical energy with the inner contact portion 112 through a contact portion such as a portion indicated by B.
  • the outer contact portion 121 may be configured to be separated from the inner contact portion 112 by moving in an outward direction when the internal pressure of the pouch type secondary battery increases. In this case, the positions of the terminal portion 122 and the outer edge portion 123 may be maintained in a fixed state. This will be described in more detail with reference to FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 11 is a top view schematically illustrating a form in which an electrode lead 100 is deformed according to an increase in breakdown voltage
  • FIG. 12 is an electrode lead according to an embodiment of the present invention in accordance with an increase in breakdown voltage. It is a front sectional view schematically showing a form in which 100 is deformed.
  • FIG. 11 is a modified form according to the increase in the internal pressure with respect to the configuration of FIG. 7, FIG. 12 may be referred to as a modified form with the increase in the internal pressure for the configuration of FIG.
  • the position and / or shape of the terminal portion 122 and the outer edge portion 123 may be maintained as it is.
  • the terminal 122 and the outer edge portion 123 may maintain their positions even when the outer contact portion 121 is moved outward and separated from the inner contact portion 112. .
  • the magnitude of the force capable of separating between the outer contact portion 121 and the inner contact portion 112 may be set differently according to the shape, size, use, performance, etc. of the secondary battery.
  • the outer contact portion 121 may be configured to move in an outward direction when the internal pressure of the secondary battery is 1.5 atm or more, so as to be separated from the inner contact portion 112.
  • the inner space and the outer space of the outer contact portion 121 may be configured to be sealed to each other. That is, a hollow may be formed in the inner lead 110 and the outer lead 120, and the hollow may be configured to be blocked by the outer contact part 121.
  • the inner lid 110 has an inner hollow in a form surrounded by an inner edge 113
  • the outer lead 120 has an outer hollow surrounded by an outer rim 123. This can be formed.
  • an outer contact portion 121 may be disposed between the inner hollow and the outer hollow, and the inflow and outflow of fluid therebetween may be blocked. According to this configuration, since the gas generated inside the secondary battery can apply a force to the outer contact portion 121 completely, the outer contact portion 121 is easily moved outward when the internal pressure increases, so that the gas is separated from the inner contact portion 112. Can be.
  • the outer lead 120 may further include an outer cover part 124, as shown in various figures.
  • the outer cover part 124 may be positioned at an outer end of the outer edge part 123 to cover an outer side of the outer contact part 121.
  • the outer cover part 124 may be configured such that the outer contact part 121 is not exposed to the outside when the outer cover 120 is viewed from the outside in the inward direction. Accordingly, the outer cover part 124 may protect the outer surface of the outer contact part 121 to block transmission of moisture, foreign matter, impact, etc. to the outer contact part 121.
  • the outer cover part 124 may be located in the inner space of the outer edge part 123 when viewed from the outside in the horizontal direction.
  • the outer cover portion 124 may be formed in the shape of an elliptic plate, as shown in FIG. Accordingly, the outer edge portion 123 may be configured to surround not only the outer circumference portion of the outer contact portion 121 but also the outer circumference portion of the outer cover portion 124.
  • the outer cover part 124 may maintain the shape of the outer lead 120 and reinforce rigidity.
  • the outer cover part 124 may be formed in a plate shape thicker than the outer contact part 121 to support the outer edge part 123. Therefore, the outer cover portion 124, so that the overall shape of the outer lead 120 can be maintained, as well as during the use of the secondary battery, the outer contact portion 121 is separated from the inner contact portion 112 due to the increased internal pressure. Even if it is, the external shape of the outer lead 120 can be prevented from changing significantly. Therefore, it is possible to prevent problems such as short circuit or component damage due to the detachment of the outer lead 120.
  • the outer cover part 124 may be disposed to be spaced apart from the outer contact part 121 by a predetermined distance.
  • the outer cover part 124 may be disposed to be spaced apart from the outer contact part 121 in a right direction by a predetermined distance. Therefore, an empty space may be formed between the outer cover part 124 and the outer contact part 121.
  • the empty space may ensure the outward movement of the outer contact portion 121 so that the outer contact portion 121 may be separated from the inner contact portion 112 when the internal pressure of the secondary battery increases.
  • the outer cover portion 124, the outer through hole may be formed.
  • the outer cover part 124 may be formed with an outer through hole having a shape penetrating in and outward.
  • the gas outside the secondary battery may flow into the hollow of the outer lead 120 through the outer through hole H2.
  • the hollow of the outer lid 120 that is, the right portion of the outer contact portion 121 in FIG. 7 may be maintained at atmospheric pressure.
  • the outer contact portion 121 it is possible to properly separate the outer contact portion 121 and the inner contact portion 112 when the internal pressure of the secondary battery increases. For example, if the pressure of the outer portion of the outer contact portion 121 is too high, even if the gas is generated inside the secondary battery to increase the pressure of the inner portion of the outer contact portion 121, the outer contact portion 121 is properly in the outer direction. You may not be able to move. On the other hand, if the pressure of the outer portion of the outer contact portion 121 is too low, even when no gas is generated inside the secondary battery 121, the outer contact portion 121 may move in the outward direction, making it difficult to use the secondary battery.
  • the outer portion of the outer contact portion 121 is maintained at the atmospheric pressure state through the outer through hole H2 as in the above embodiment, gas is generated in the secondary battery and the pressure difference between the inner and outer sides of the outer contact portion 121 is constant.
  • the outer contact portion 121 may move outward and be separated from the inner contact portion 112. That is, in the case of the above embodiment, the configuration for separating the outer contact portion 121 and the inner contact portion 112 at an appropriate internal pressure level can be easily designed.
  • the inner contact portion 112 may be formed.
  • the inner contact part 112 may have an inner through hole formed in a left and right direction, that is, an inner and outer direction.
  • the gas in the inner space of the inner contact portion 112 may flow into the outer space of the inner contact portion 112 through the inner through hole (H3).
  • the inner contact portion 112 may be located at the inner end of the inner edge portion 113 as shown in FIG. 7, through which the gas inside the secondary battery passes through the inner lead 110.
  • the gas introduced into the hollow of the inner lid 110 may press the outer contact portion 121 in the outward direction.
  • the outer contact portion 121 may be formed at the inner end of the outer edge portion 123 so that the central portion protrudes in the inner direction.
  • the outer contact portion 121 may be formed in the hollow of the inner lead 110 through the inner through hole H3.
  • the introduced gas may press the side surface of the protruding portion of the outer edge portion 123 in the outward direction. And, such side pressure may allow the outer contact portion 121 to be well separated from the inner contact portion 112.
  • the outer contact portion 121 one or more notches may be formed outside the contact portion with the inner contact portion 112.
  • the outer contact 121 may be formed with one or more notches, as indicated by N.
  • the outer contact portion 121 when the internal pressure of the secondary battery increases, the outer contact portion 121 can be moved more easily in the outward direction due to the notch (N). Therefore, when gas is generated in the secondary battery, the outer contact portion 121 may be more easily separated from the inner contact portion 112.
  • the notch N portion when the outer contact portion 121 moves in the outward direction, the notch N portion can be broken. Therefore, the gas generated inside the secondary battery may be discharged to the outside through the broken portion of the notch N. Further, when the outer through hole H2 is formed in the outer cover part 124 as described above, the gas discharged through the broken portion of the notch N passes through the outer through hole H2 to the outside of the secondary battery. May be discharged.
  • the movement or deformation of the secondary battery may be induced due to the notch (N). That is, when a pressure difference between the inside and the outside of the secondary battery occurs, the outer contact portion 121 is easily deformed at the portion where the notch is formed first, and thus the deformation position or shape of the secondary battery may be predicted or determined. Therefore, the configuration of separating the inner contact 112 and the outer contact 121 can be easily achieved, and the gas discharge path through the broken portion of the notch can also be easily designed.
  • the notch N may be configured to be located on an outer surface of the outer contact portion 121.
  • the notch N may be formed on the right surface of the outer contact 121.
  • the outward movement of the outer contact portion 121 may be easier.
  • the notch N portion can be more easily broken, so that the gas can be discharged better.
  • the notch N may be configured to be positioned outside the contact fixing portion of the inner contact portion 112 in the outer contact portion 121.
  • the notch N may be configured to be located above or below the contact portion with the inner contact 112 indicated by B at the outer contact 121. That is, as shown in the embodiment of Figure 9, when the outer contact portion 121 is composed of an elliptical center portion and the circumferential portion of the ellipse is fixed in contact with the inner contact portion 112, the notch of the center ellipse of the outer contact portion 121 It may be formed on the outside.
  • the contact fixing portion B of the outer contact portion 121 and the inner contact portion 112 may be stably separated. That is, in the embodiment of FIG. 7, if pressure is applied between the two B portions, that is, the inner end of the outer contact 121, the inner end of the outer contact 121 is easily deformed, as shown in FIG. 11. Notches that move outwardly in a flat form and are located outside of the inner end may be deformed. Therefore, separation of the outer contact portion 121 and the inner contact portion 112 can be made more stable.
  • the electrode lead 100 may further include an insulating member 130, as shown in various figures.
  • the insulating member 130 may be made of an electrically insulating material and may be interposed between the inner lead 110 and the outer lead 120 to electrically insulate between them except for a specific portion.
  • the insulating member 130 may be formed in a ring shape and disposed between the edge of the inner lead 110 and the edge of the outer lead 120. Therefore, the insulating member 130 may electrically insulate between the edge of the inner lead 110 and the edge of the outer lead 120.
  • the insulating member 130 may be interposed between the inner edge portion 113 and the outer edge portion 123 in the horizontal direction.
  • the insulating member 130 may be formed in a similar shape to the inner edge portion 113 and the outer edge portion 123.
  • the insulating member 130 has the same long and short radiuses as that of the inner edge portion 113 and the outer edge portion 123. It may be formed in the shape of an ellipse having. In this case, since the portion of the insulating member 130 is not protruded or concavely formed in the electrode lead 100, the sealing member between the electrode lead 100 and the pouch packaging material 300 is weakened due to the insulating member 130. Can be prevented.
  • a configuration may be easily achieved to insulate between the inner lead 110 and the outer lead 120 except for a specific portion.
  • a separation configuration between the inner lead 110 and the outer lead 120 may be more easily achieved.
  • the inner lead 110 and the outer lead 120 may be electrically connected to each other through contact between the inner contact 112 and the outer contact 121, and the insulating member 130 may be maintained.
  • the contact portion other than the contact portion between the inner contact portion 112 and the outer contact portion 121 can be prevented from contacting each other.
  • the electrical connection between the inner lead 110 and the outer lead 120 may be released if only the inner contact 112 and the outer contact 121 are separated. have.
  • only the shape of the outer contact portion 121 is deformed, and the inner lead 110 and the outer lead 120 remain at the same position, and an insulation state between the inner lead 110 and the outer lead 120 is formed.
  • the inner lead 110 and the outer lead 120 may be more easily manufactured.
  • the inner edge portion 113 and the outer edge portion 123 may be insulated from each other due to the insulating member 130, the inner edge portion 113 and the outer edge portion 123 may be electrically conductive. It can be composed of materials.
  • the inner lead 110 and the outer lead 120 can be formed entirely of the same metal material, the inner lead 110 and the outer lead 120 can be more simply manufactured, and the rigidity is constant. It can be secured above the level.
  • the inner lead 110 and the outer lead 120 may be welded to each other.
  • the inner contact 112 and outer contact 121 may be welded to each other at the portion indicated by B.
  • the contact configuration of the inner lead 110 and the outer lead 120 is maintained in a stable, it is possible to prevent the problem that the electrode lead 100 is electrically disconnected in a normal situation.
  • the inner lead 110 and the outer lead 120 are separated, and no gas is generated in the secondary battery.
  • the inner lead 110 and the outer lead 120 may be prevented from being separated. Therefore, according to this embodiment of the present invention, it is possible to prevent the problem that the function for the secondary battery is unintentionally stopped.
  • the electrode lead 100 according to the exemplary embodiment of the present invention may further include a sealing film.
  • FIG. 13 is a perspective view schematically showing the configuration of an electrode lead 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the sealing film 500 may be provided on upper and lower portions of the inner lead 110 and the outer lead 120.
  • the sealing film 500 may be attached to an outer surface of the inner edge portion 113 of the inner lead 110 and an outer surface of the outer edge portion 123 of the outer lead 120.
  • two sealing films 500 may be provided, one may be provided at an upper portion of the electrode lead 100, and the other may be provided at a lower portion of the electrode lead 100.
  • the electrode lead 100 when the electrode lead 100 is assembled to the secondary battery, the inner lead 110 and the outer lead 120 to be adhered well to the inner surface of the pouch case 300, the electrode lead It is possible to prevent the gap between the 100 and the pouch packaging 300.
  • the inner edge portion 113 and the outer edge portion 123 may directly contact the pouch sheath 300, and the inner edge portion 113 and the outer edge portion 123 may be made of metal. It may be made of a material.
  • the inner adhesive layer of the pouch sheath 300 since the inner adhesive layer of the pouch sheath 300 may be made of a polymer material, it may not be properly attached between the inner edge 113 and the outer edge 123 and the pouch sheath 300.
  • the sealing film 500 is attached to the surfaces of the inner edge portion 113 and the outer edge portion 123 as in the above embodiment, the sealing property of the electrode lead 100 and the pouch sheath 300 This can be kept stable.
  • the secondary battery according to the present invention may include one or more electrode leads 100 according to the present invention described above. That is, the secondary battery according to the present invention may include the electrode lead 100 as the positive electrode lead and / or the negative electrode lead.
  • the battery pack according to the present invention may include a secondary battery according to the present invention. That is, the battery pack according to the present invention may include a secondary battery in which the electrode lead 100 according to the present invention is mounted. In addition, one or more of these secondary batteries may be included. In addition, the battery pack according to the present invention, a cartridge used for stacking secondary batteries, a pack case for accommodating such secondary batteries and cartridges, a bus bar for electrical connection between secondary batteries, a battery management system (BMS) or a fuse, a relay As described above, the electronic device may further include an electric appliance for controlling and protecting a charging / discharging operation of the secondary battery, and / or a duct for flowing in and out of the cooling fluid into and out of the battery pack.
  • BMS battery management system
  • the electronic device may further include an electric appliance for controlling and protecting a charging / discharging operation of the secondary battery, and / or a duct for flowing in and out of the cooling fluid into and out of the battery pack.
  • the secondary battery to which the electrode lead 100 according to the present invention is applied may be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the vehicle according to the present invention may include a battery pack according to the present invention.
  • the secondary battery to which the electrode lead 100 according to the present invention is applied may be applied to a power storage device.
  • the power storage device according to the present invention may include a battery pack according to the present invention.
  • Such a power storage device may be applied to various fields and places for storing power, such as a smart grid system for controlling power supply and demand, or a charging station of an electric vehicle.

Abstract

본 발명은 이차 전지 내부에서 가스 발생 시 안전성이 확보될 수 있도록 하는 전극 리드를 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 전극 리드는, 파우치 외장재의 외주부가 실링되고 중앙 부분에 전극 조립체가 수납된 형태로 구성된 파우치형 이차 전지의 전극 리드로서, 적어도 일부분이, 전기 전도성 재질로 구성되고, 상기 전극 조립체의 전극 탭과 접촉하며, 상기 파우치 외장재의 실링부에 개재되는 내측 리드; 및 상기 내측 리드보다 외측에 배치되며, 적어도 일부분이, 전기 전도성 재질로 구성되고, 외부 장치와 접속될 수 있는 외부 단자를 제공하며, 상기 파우치 외장재의 실링부에 개재되고, 상기 내측 리드와 부분적으로 접촉하되 상기 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시 상기 내측 리드와의 접촉 부분이 분리되게 구성된 외측 리드를 포함한다.

Description

전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지
본 출원은 2015년 6월 8일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2015-0080740호 및 2016년 6월 7일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2016-0070306호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 전지 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지의 내압 증가 시, 안전성이 향상될 수 있도록 구조가 개선된 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지와 배터리 팩에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 배터리 팩에 대해서는, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차 전지가 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 파우치형 이차 전지는 적층이 용이하고 무게가 가볍다는 등의 장점으로 인해 더욱 널리 이용되는 추세에 있다.
파우치형 이차 전지는 일반적으로 전극 조립체가 파우치 외장재에 수납된 상태에서 전해액이 주입되고, 파우치 외장재가 실링되는 과정을 통해 제조될 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차 전지의 구성을 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 파우치형 이차 전지의 결합도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 파우치형 이차 전지는, 전극 조립체(20)와 상기 전극 조립체(20)를 수용하는 파우치 외장재(30)로 이루어질 수 있다.
여기서, 전극 조립체(20)는, 양극판과 음극판, 그리고 그 사이에 개재된 세퍼레이터를 기본 구조로 가지며, 파우치 외장재(30)에 형성된 내부 공간(I)에 수용될 수 있다. 이때, 파우치 외장재(30)는 상부 파우치(31)와 하부 파우치(32)로 형성될 수 있으며, 이러한 상부 파우치(31)와 하부 파우치(32)의 외주면에는 실링부(S)가 구비되어 이러한 실링부(S)가 서로 접착됨으로써 전극 조립체(20)가 수용된 내부 공간(I)은 밀폐될 수 있다.
여기서, 양극판과 음극판으로부터는, 각각 하나 이상의 양극 탭(21)과 음극 탭(22)이 연장될 수 있다. 그리고, 이러한 양극 탭(21)과 음극 탭(22)은 각각 플레이트 형태의 전극 리드(10), 즉 플레이트 형태의 양극 리드(11) 및 플레이트 형태의 음극 리드(12)와 결합될 수 있다. 그리고, 양극 리드(11)와 음극 리드(12)의 일부는 파우치 외장재(30)의 외부로 노출됨으로써 이차 전지의 외부 구성, 이를테면 다른 이차 전지나 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있도록 전극 단자를 제공할 수 있다.
이러한 이차 전지에 대하여 부각되고 있는 가장 중요한 문제 중 하나가 안전성 확보이다. 이차 전지의 안전성이 제대로 확보되지 않는다면, 전지의 손상은 물론, 감전이나 화재, 폭발과 같은 사고로 이어질 수 있어, 인명 및 재산 피해를 초래할 수 있다.
특히, 이차 전지는, 과충전이나 과방전, 단락 등과 같은 다양한 이유로 내부에서 가스가 발생할 수 있다. 예를 들어, 리튬 이차 전지의 경우, 과충전 과정에서 전해액이 분해되며 많은 양의 가스가 발생할 수 있다. 이처럼, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하면, 내부 압력이 증가하여 이차 전지의 스웰링(swelling) 현상이 일어날 수 있다. 그리고, 이러한 스웰링 현상은, 이차 전지의 손상을 가져오는 것은 물론, 폭발이나 발화 등으로까지 이어질 수 있어 더욱 문제가 될 수 있다. 특히, 이차 전지가 폭발이나 발화하는 경우, 이차 전지가 적용된 장치가 파손될 수 있고, 더욱이 이를 사용하는 사용자를 해치는 심각한 결과를 초래할 수 있다. 뿐만 아니라, 이차 전지 외장재의 파손으로 이차 전지 내부의 전해액이 유출되면, 단락이나 감전과 같은 문제를 발생시킬 수도 있다. 더욱이, 배터리로 구동되는 하이브리드 차량이나 전기 자동차, 전력 저장 장치 등의 경우, 출력과 용량이 매우 크기 때문에 이러한 내부 가스 발생으로 인한 피해는 더욱 심각해질 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이차 전지 내부에서 가스 발생 시 안전성이 확보될 수 있도록 하는 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지와 배터리 팩, 자동차 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 리드는, 파우치 외장재의 외주부가 실링되고 중앙 부분에 전극 조립체가 수납된 형태로 구성된 파우치형 이차 전지의 전극 리드로서, 적어도 일부분이, 전기 전도성 재질로 구성되고, 상기 전극 조립체의 전극 탭과 접촉하며, 상기 파우치 외장재의 실링부에 개재되는 내측 리드; 및 상기 내측 리드보다 외측에 배치되며, 적어도 일부분이, 전기 전도성 재질로 구성되고, 외부 장치와 접속될 수 있는 외부 단자를 제공하며, 상기 파우치 외장재의 실링부에 개재되고, 상기 내측 리드와 부분적으로 접촉하되 상기 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시 일부분의 형태가 변형되어 상기 내측 리드와의 접촉 부분이 분리되게 구성된 외측 리드를 포함한다.
여기서, 상기 내측 리드는, 전기 전도성 재질로 구성되고 상기 전극 조립체의 전극 탭과 접촉 가능하도록 구성된 탭 접촉부, 전기 전도성 재질의 판상 형태로 구성되고 상기 탭 접촉부의 외측에서 상기 탭 접촉부와 전기적으로 연결된 내측 접촉부, 및 상기 내측 접촉부의 테두리를 따라 위치하며 상기 파우치 외장재의 실링부 내부에 개재되도록 구성된 내측 테두리부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 외측 리드는, 전기 전도성 재질의 판상 형태로 구성되고 적어도 일부분이 상기 내측 접촉부에 접촉되며 상기 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시 상기 내측 접촉부와 분리 가능하게 구성된 외측 접촉부, 상기 외측 접촉부와 전기적으로 연결되고 상기 파우치 외장재의 외부로 노출되어 상기 외부 장치가 접속되는 단자부, 및 상기 외측 접촉부의 테두리를 따라 위치하며 상기 파우치 외장재의 실링부 내부에 개재되어 상기 실링부에 접촉 고정되도록 구성된 외측 테두리부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 외측 접촉부는, 적어도 일부분이 내측 방향으로 벤딩되어 상기 내측 접촉부와 부분적으로 접촉될 수 있다.
또한, 상기 외측 접촉부는, 벤딩된 부분의 내측 단부가 평평한 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 내측 접촉부는 내외 방향으로 관통된 형태의 결합홀이 형성되고, 상기 외측 접촉부는 상기 결합홀의 외주연을 따라 상기 내측 접촉부에 접촉될 수 있다.
또한, 상기 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시, 상기 단자부 및 상기 외측 테두리부의 위치는 고정된 상태에서, 상기 외측 접촉부가 외측 방향으로 이동하여 상기 내측 접촉부와 분리될 수 있다.
또한, 상기 외측 리드는, 상기 외측 테두리부의 외측 단부에 위치하여 상기 외측 접촉부의 외측을 커버하고 상기 외측 접촉부에서 소정 거리 이격되게 배치되어 상기 외측 접촉부와의 사이에 빈 공간을 형성하는 외측 커버부를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 외측 커버부는, 내외 방향으로 관통된 형태의 외측 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 내측 테두리부 및 상기 외측 테두리부는, 타원형 링 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 내측 접촉부는, 상기 외측 접촉부와의 접촉 부분 외부에 내외 방향으로 관통된 형태의 내측 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 외측 접촉부는, 상기 내측 접촉부와의 접촉 부분 외부에 노치가 하나 이상 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극 리드는, 전기 절연성 재질로 구성되고, 링 형태로 형성되어 상기 내측 리드의 테두리와 상기 외측 리드의 테두리 사이에 배치됨으로써 상기 내측 리드의 테두리와 상기 외측 리드의 테두리 사이를 전기적으로 절연시키는 절연 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 내측 리드와 상기 외측 리드는, 상호 접촉 부분이 용접될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극 리드는, 상기 내측 리드 및 상기 외측 리드와 상기 파우치 외장재의 실링부 사이에 개재되어 상기 내측 리드 및 상기 외측 리드와 상기 파우치 외장재의 실링부를 접착시키는 실링 필름을 더 포함할 수 있다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는, 본 발명에 따른 전극 리드를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 이차 전지를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 내압이 증가하는 경우, 내측 리드와 외측 리드의 전기적 연결이 차단될 수 있다. 따라서, 추가적인 가스 발생을 막고, 사용자의 감전이나 이차 전지의 폭발, 화재 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이차 전지와 연결된 외부 장치로의 전류 흐름을 차단하여 외부 장치의 손상을 방지할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내측 리드와 외측 리드의 전기적 연결이 끊어지는 상황에서도 내측 리드 및 외측 리드는 모두 파우치 외장재의 실링부에 그대로 위치하여 자리를 유지할 수 있고, 파우치 외장재의 실링부 밖으로 이탈되지 않을 수 있다. 따라서, 외측 리드 등이 파우치 외장재의 실링부를 벗어남으로써 배터리 팩의 다른 구성요소가 파손되거나 내부 단락 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 이차 전지 내부에서 발생된 가스가 외부로 배출될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 내압 증가로 인한 손상, 폭발이나 발화 등을 예방할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 파우치형 이차 전지의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1의 파우치형 이차 전지의 결합도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는, 도 3의 구성에 대한 결합 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드의 구성을 개략적으로 나타내는 확대 사시도이다.
도 6은, 도 5의 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 7은, 도 5의 A1-A1'선에 대한 상단면도이다.
도 8은, 도 5의 A2-A2'선에 대한 정단면도이다.
도 9는, 도 5의 좌측면도이다.
도 10은, 도 5의 우측면도이다.
도 11은, 내압 증가에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드가 변형되는 형태를 개략적으로 나타내는 상단면도이다.
도 12는, 내압 증가에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드가 변형되는 형태를 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 리드의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
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 아니되며, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 구성에 대한 결합 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 다른 이차 전지는, 전극 조립체(200), 파우치 외장재(300), 전극 탭(400) 및 전극 리드(100)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(200)는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(200)는 다수의 양극판 및 다수의 음극판이 상호 교대로 적층된 상태로 파우치 외장재(300)에 수납되거나, 하나의 양극판 및 하나의 음극판이 권취된 상태로 파우치 외장재(300)에 수납될 수 있다.
전극 조립체(200)의 전극판들은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 전극판들에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있고, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭(400)이 형성될 수 있다.
상기 파우치 외장재(300)는, 오목한 형태의 내부 공간이 형성되며, 이러한 내부 공간에 전극 조립체(200) 및 전해액이 수납될 수 있다. 특히, 상기 파우치 외장재(300)는 폴리머 재질의 외부 절연층과 내부 접착층, 그리고 외부 절연층과 내부 접착층 사이에 개재된 금속층을 구비할 수 있다. 여기서, 파우치 외장재(300)의 금속층의 재질로는 알루미늄이 이용될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 파우치 외장재(300)는, 상부 파우치(310)와 하부 파우치(320)로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(200)가 수납될 수 있는 내부 공간은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(310)와 하부 파우치(320)의 중앙 부분 모두에 형성되거나, 상부 파우치(310) 및 하부 파우치(320) 중 어느 하나의 중앙 부분에만 형성될 수 있다. 그리고, 상부 파우치(310)나 하부 파우치(320)의 수납 공간에 전극 조립체(200)가 수납되면, 상부 파우치(310)의 외주부에 형성된 실링부(S)와 하부 파우치(320)의 외주부에 형성된 실링부(S)는 상호 대면되는 형태로 내측에 위치한 접착층이 열융착 등에 의해 서로 접착되어, 내부 공간이 밀폐되도록 할 수 있다.
상기 전극 탭(400)은, 금속 등의 전기 전도성 재질로 구성되고, 전극 조립체(200)로부터 돌출된 형태로 연장 형성될 수 있다. 그리고, 전극 탭(400)에는, 양극 탭 및 음극 탭이 포함될 수 있다. 여기서, 양극 탭은 양극판의 무지부에서 연장되게 구비될 수 있으며, 음극 탭은 음극판의 무지부에서 연장되게 구비될 수 있다. 이러한 전극 탭(400)은, 플레이트 형태로 형성될 수 있는데, 전극판이 절취된 형태 또는 전극판에 별도의 금속판이 부착된 형태 등으로 형성될 수 있다.
또한, 양극 탭과 음극 탭은 이차 전지에 각각 하나씩 구비될 수 있으나, 둘 이상 구비될 수도 있다. 예를 들어, 이차 전지의 전극 조립체(200)에 양극판과 음극판이 각각 1개만 포함된 경우, 양극 탭과 음극 탭은 각각 1개씩 포함될 수 있다. 또는, 이 경우, 양극 탭과 음극 탭은 각각 다수 포함될 수 있다. 한편, 이차 전지의 전극 조립체(200)에 양극판과 음극판이 각각 다수 포함된 경우, 양극 탭과 음극 탭 역시 다수 포함될 수 있으며, 이때 1개의 전극판마다 각각 전극 탭(400)이 구비될 수 있다.
상기 전극 리드(100)는, 이차 전지를 외부의 다른 이차 전지 또는 다른 장치와 전기적으로 연결시키는 구성요소이다. 예를 들어, 배터리 모듈 내에서 복수의 이차 전지는 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있는데, 이 경우 전극 리드(100)는 버스바에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다. 이처럼, 전극 리드(100)는 이차 전지 내외부 간 전기적 연결을 담당할 수 있기 때문에, 적어도 일부가 금속과 같은 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다.
상기 전극 리드(100)는, 양극 리드 및 음극 리드를 포함할 수 있으며, 각각 파우치 외장재(300)의 내측에서 파우치 외장재(300)의 외측까지 연장되는 형태로 파우치 외장재(300)의 실링부에 개재될 수 있다. 그리고, 상기 전극 리드(100)는, 일단, 즉 내측 단부가 파우치 외장재(300)의 내부에 위치하여 전극 조립체(200)에서 연장 형성된 전극 탭(400)과 연결될 수 있다.
여기서, 전극 탭(400)과 전극 리드(100)의 연결은 서로 직접 접촉됨으로써 이루어질 수 있다. 그리고, 이러한 접촉 상태의 안정적인 유지를 위해 전극 탭(400)과 전극 리드(100)의 접촉 부분은 용접에 의해 고정될 수 있다. 한편, 이차 전지에는 다수의 양극 탭과 다수의 음극 탭이 포함될 수 있는데, 이 경우, 다수의 양극 탭은 서로 겹쳐진 상태로 1개의 양극 리드에 접촉될 수 있고, 다수의 음극 탭은 서로 겹쳐진 상태로 1개의 음극 리드에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 전극 리드(100)의 타단은 파우치 외장재(300)의 외부로 노출되게 구성될 수 있다. 따라서, 전극 리드(100)의 일단은 내측 단부로서 파우치 외장재(300)의 내부에 위치하여 전극 탭(400)과 연결되고, 전극 리드(100)의 타단은 외측 단부로서 파우치 외장재(300)의 외부에 위치하여 버스바 등과 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 확대 사시도이고, 도 6은 도 5의 구성에 대한 분리 사시도이다. 또한, 도 7은 도 5의 A1-A1'선에 대한 상단면도이고, 도 8은 도 5의 A2-A2'선에 대한 정단면도이다. 또한, 도 9는 도 5의 좌측면도이고, 도 10은 도 5의 우측면도이다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지의 전극 리드(100)는, 내측 리드(110) 및 외측 리드(120)를 포함한다.
상기 내측 리드(110)는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 내측 리드(110)는, 전체적으로 동일한 금속 재질, 이를테면 구리나 알루미늄으로 구성될 수 있다. 이처럼, 내측 리드(110)가 전체적으로 동일한 금속 재질로 구성되는 경우, 내측 리드(110)가 보다 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 상기 내측 리드(110)는, 전극 리드(100)에서 내측에 위치하여, 적어도 일부분이 전극 조립체(200)에 구비된 전극 탭(400)과 접촉하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에서, 내측 리드(110)는 좌측 단부가 다수의 전극 탭(400)과 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 내측 리드(110)는, 적어도 일부분이 파우치 외장재(300)의 실링부에 개재될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에서, 내측 리드(110)의 우측 단부가 상부 파우치(310)의 실링부와 하부 파우치(320)의 실링부 사이에 개재된 상태에서 상부 파우치(310)와 하부 파우치(320)의 실링부는 실링됨으로써, 내측 리드(110)는 파우치 외장재(300)의 실링부 내부에 개재될 수 있다.
한편, 본 명세서에서, 특별한 설명이 없는 한, 내측 방향은 이차 전지의 내부 방향, 즉 전극 조립체(200) 방향을 의미하고, 외측 방향은 이차 전지의 외부 방향을 의미한다.
바람직하게는, 상기 내측 리드(110)는, 탭 접촉부(111), 내측 접촉부(112) 및 내측 테두리부(113)를 구비할 수 있다.
상기 탭 접촉부(111)는, 전극 조립체(200)의 전극 탭(400)과 직접 접촉되는 구성요소로서, 전극 탭(400)과 전류를 주고받도록 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 탭 접촉부(111)는, 전극 탭(400)과 접촉이 가능함은 물론, 접촉이 용이한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 탭 접촉부(111)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 평평한 플레이트 형태로 구성되어, 평평한 표면에 하나 이상의 전극 탭(400)이 쉽게 안착되도록 구성될 수 있다. 이때, 탭 접촉부(111)에 안착된 전극 탭(400)은, 용접 등의 방식으로 탭 접촉부(111)에 접촉 고정될 수 있다.
상기 내측 접촉부(112)는, 탭 접촉부(111)보다 외측에 위치하며, 탭 접촉부(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 내측 접촉부(112)는, 탭 접촉부(111)와 외측 리드(120) 사이에서 전류를 주고받기 위해, 적어도 일부분이 금속 등의 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 내측 접촉부(112)는, 판상 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 내측 접촉부(112)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 타원형 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 이때, 상기 내측 접촉부(112)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 지면에 수직한 형태로 구성될 수 있다. 특히, 탭 접촉부(111)는 지면에 평행한 플레이트 형태로 구성될 수 있는데, 내측 접촉부(112)의 평면과 탭 접촉부(111)의 평면은 서로 직교하는 형태로 구성될 수 있다.
상기 내측 테두리부(113)는, 링 형태로 구성되어 내측 접촉부(112)의 테두리를 따라 위치할 수 있다. 예를 들어, 내측 접촉부(112)가 타원판 형태로 구성된 경우, 내측 테두리부(113)는 타원판의 테두리, 즉 타원의 외주연을 따라 위치하는 타원형 링 형태로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 내측 테두리부(113)는, 파우치 외장재(300)의 실링부 내부에 개재될 수 있다. 특히, 상기 내측 테두리부(113)는, 외주면이 평평한 곡면을 이루도록 구성되어, 이러한 외주면에 대하여 전체적으로 파우치 외장재(300)의 실링부, 즉 상부 파우치(310)의 실링부 하부면과 하부 파우치(320)의 실링부 상부면이 부착될 수 있다.
상기 내측 리드(110)의 여러 구성 요소, 즉 탭 접촉부(111), 내측 접촉부(112) 및 내측 테두리부(113)는, 모두 동일한 재질로 구성될 수 있다. 이 경우, 탭 접촉부(111), 내측 접촉부(112) 및 내측 테두리부(113)를 일체형으로 구성할 수 있게 되어, 내측 리드(110)의 제조가 보다 용이해질 수 있다. 또한, 이 경우, 탭 접촉부(111)와 내측 접촉부(112) 사이의 전기적 연결 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
상기 외측 리드(120)는, 내측 리드(110)보다 외측에 배치되며, 내측 리드(110)와 마찬가지로 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외측 리드(120)는, 전체적으로 동일한 금속 재질, 이를테면 구리나 알루미늄으로 구성될 수 있다. 외측 리드(120)가 전체적으로 동일한 금속 재질로 구성되는 경우, 외측 리드(120)가 보다 용이하게 제조될 수 있다.
상기 외측 리드(120)는, 적어도 일부분이 외부 장치와 접속될 수 있는 외부 단자를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에서, 외측 리드(120)의 우측 단부에는 버스바와 같은 외부 장치가 접속될 수 있다.
상기 외측 리드(120)는, 적어도 일부분이 파우치 외장재(300)의 실링부에 개재될 수 있다. 즉, 상기 외측 리드(120)는, 내측 리드(110)와 함께 일부분이 파우치 외장재(300)의 실링부에 개재될 수 있다.
또한, 상기 외측 리드(120)는, 내측 리드(110)와 부분적으로 접촉하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 7의 구성에서, 외측 리드(120)의 좌측 단부는 내측 리드(110)와 접촉될 수 있다. 그리고, 파우치형 이차 전지의 내부에서 가스 등이 발생함으로 인해 내압이 증가하는 경우, 이러한 외측 리드(120)와 내측 리드(110)의 접촉 부분은 분리될 수 있다.
특히, 상기 외측 리드(120)는, 이차 전지의 내압 증가 시, 일부분의 형태가 변형됨으로써, 내측 리드(110)와의 접촉 상태가 해제될 수 있다. 즉, 상기 외측 리드(120)는, 이차 전지의 내압이 증가하는 경우, 전체적인 형태, 이를테면 외형은 유지한 채, 일부분의 형태, 이를테면 내부 형태만 변형되도록 구성됨으로써, 내측 리드(110)와의 전기적 연결 상태가 해제되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 외측 리드(120)는, 외측 접촉부(121), 단자부(122) 및 외측 테두리부(123)를 구비할 수 있다.
상기 외측 접촉부(121)는, 적어도 일부분이 내측 리드(110), 특히 내측 리드(110)의 내측 접촉부(112)에 접촉되어 내측 리드(110)와 전류를 주고 받을 수 있다. 따라서, 상기 외측 접촉부(121)는, 금속과 같은 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다.
상기 외측 접촉부(121)는, 판상 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외측 접촉부(121)는 타원형 금속판 형태로 구성될 수 있다. 이처럼 외측 접촉부(121)가 판상 형태로 구성되는 경우, 내측 접촉부(112)와 접촉이 잘 이루어질 수 있어, 내측 접촉부(112)와의 전기적 연결이 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
특히, 상기 외측 접촉부(121)는, 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시, 내측 접촉부(112)와 분리 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 상기 외측 접촉부(121)는, 보통 상태에서는 내측 접촉부(112)와 접촉된 상태로 구성되어 전기적 에너지를 주고 받음으로써, 전극 리드(100)는 정상적으로 기능할 수 있게 된다. 하지만, 상기 외측 접촉부(121)는, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 이차 전지의 내압이 증가하는 이상 상태에서는, 내측 접촉부(112)와 분리되어 그 접촉 상태가 해제될 수 있다. 따라서, 이러한 접촉 상태의 해제로 인해, 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121) 사이의 전기적 연결은 더 이상 유지되지 않고 전극 리드(100)는 정상적으로 기능할 수 없게 된다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 과충전이나 비정상적인 사용 등으로 인해 이차 전지 내부에서 가스가 발생한 경우, 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이의 전기적 연결이 차단됨으로써, 이차 전지는 더 이상 충방전될 수 없게 된다. 따라서, 이러한 이상 상황에서는 이차 전지의 기능이 정지되므로, 가스의 추가 발생, 전해액의 누설, 폭발, 발화, 누전 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 이차 전지의 안전성이 보다 향상될 수 있다.
상기 단자부(122)는, 전기 전도성 재질로 구성되어 외측 접촉부(121)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 단자부(122)는, 파우치 외장재(300)의 외부로 노출되어 이차 전지의 단자로서 기능할 수 있다. 즉, 상기 단자부(122)는, 파우치형 이차 전지의 외부 구성요소가 전기적으로 연결되기 위해 접속되는 영역을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 단자부(122)에는, 다른 이차 전지의 단자부(122)에 접속된 버스바가 직접 접촉될 수 있다.
상기 단자부(122)는, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 버스바와 같은 외부 구성요소가 용이하게 접촉될 수 있도록 판상으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 단자부(122)는, 탭 접촉부(111)와 유사하게, 수평 방향으로 평평하게 눕혀진 금속판 형태로 구성될 수 있다.
상기 외측 테두리부(123)는, 링 형태로 구성되어 외측 접촉부(121)의 테두리를 따라 위치할 수 있다. 예를 들어, 외측 접촉부(121)가 타원판 형태로 구성된 경우, 외측 테두리부(123)는 타원판의 외주연을 따라 배치된 타원형 링 형태로 구성될 수 있다.
상기 외측 테두리부(123)는, 파우치 외장재(300)의 실링부 내부에 개재되어 실링부에 접촉 고정될 수 있다. 특히, 상기 외측 테두리부(123)는, 외주면이 평평한 곡면 형태로 구성되어, 이러한 외주면에 파우치 외장재(300)의 실링부가 전체적으로 부착될 수 있다.
상기 외측 테두리부(123)는, 상부 파우치(310)와 하부 파우치(320)에 모두 접촉 고정될 수 있다. 즉, 상기 외측 테두리부(123)의 상부는, 상부 파우치(310)의 실링부 하면에 접촉 고정되고, 상기 외측 테두리부(123)의 하부는, 하부 파우치(320)의 실링부 상면에 접촉 고정될 수 있다.
특히, 이러한 외측 테두리부(123)와 상부 파우치(310) 및 하부 파우치(320)의 접촉 고정 상태는, 이차 전지 내부에서 가스가 발생함으로써, 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이의 전기적 연결이 차단된 경우에도 그대로 유지될 수 있다. 즉, 이차 전지 내부에서 가스가 발생할 때, 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121) 사이가 물리적으로 분리됨으로써, 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이의 전기적 연결이 차단되되, 외측 테두리부(123)는, 상부 파우치(310)와 하부 파우치(320) 사이에 그대로 밀착 고정될 수 있다.
뿐만 아니라, 이차 전지 내부에서 가스 발생 시, 상부 파우치(310) 및 하부 파우치(320)와의 접촉 고정 상태가 유지되는 것은, 내측 테두리부(113)에 대해서도 적용될 수 있다. 즉, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이의 연결이 차단될 때, 내측 테두리부(113)와 상부 파우치(310) 및 하부 파우치(320) 사이의 접촉 고정 상태는, 그대로 유지될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지의 내압이 증가할 때, 외측 리드(120)와 내측 리드(110) 사이의 전기적 연결은 차단되면서도, 외측 리드(120)와 내측 리드(110)의 위치는 그대로 고정될 수 있다. 그러므로, 내측 리드(110)나 외측 리드(120)의 이탈로 인해, 이차 전지 외부의 다른 구성 요소 등이 파손되거나 전기적 단락 등의 문제가 발생하는 것을 차단할 수 있다.
상기 외측 테두리부(123)는, 상기 내측 테두리부(113)와 유사한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외측 테두리부(123)와 상기 내측 테두리부(113)는, 동일한 장반경 및 단반경을 갖는 타원형 링 형태로 구성될 수 있다.
특히, 이처럼 외측 테두리부(123)와 내측 테두리부(113)가 타원형 링 형태로 구성되는 실시예에 의하면, 외측 리드(120) 및 내측 리드(110)와 파우치 외장재(300) 사이의 실링이 보다 잘 이루어질 수 있다. 즉, 외측 테두리부(123) 및 내측 테두리부(113)는, 각각 외측 리드(120) 및 내측 리드(110)에서 파우치 외장재(300)와 접촉하여 파우치 외장재(300)에 의해 감싸지는 부분일 수 있는데, 이러한 외측 테두리부(123)와 내측 테두리부(113)가 타원 형태로 형성되는 경우, 파우치 외장재(300)가 보다 긴밀하게 부착될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 전극 리드(100)와 파우치 외장재(300) 사이에 틈이 생겨 내부의 전해액이 누설되거나 외부의 수분이나 이물질이 침투하는 등의 문제가 예방될 수 있다.
상기 외측 리드(120)의 여러 구성 요소, 즉 외측 접촉부(121), 단자부(122) 및 외측 테두리부(123)는, 동일한 한 종류의 재질로 구성될 수 있다. 이 경우, 외측 접촉부(121), 단자부(122) 및 외측 테두리부(123)를 일체형으로 구성할 수 있어, 외측 리드(120)의 제조가 보다 용이해질 수 있다. 또한, 이 경우, 외측 접촉부(121)와 단자부(122) 사이의 전기적 연결 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같은 전극 리드(100) 구성에 있어서, 방전 전류는, 탭 접촉부(111), 내측 접촉부(112), 외측 접촉부(121), 외측 테두리부(123) 및 단자부(122)의 순서로, 전극 조립체(200) 측에서 부하 측으로 이동할 수 있다. 또한, 충전 전류는, 단자부(122), 외측 테두리부(123), 외측 접촉부(121), 내측 접촉부(112) 및 탭 접촉부(111)의 순서로, 충전 장치에서 전극 조립체(200) 측으로 이동할 수 있다. 여기서, 내측 접촉부(112)와 탭 접촉부(111) 사이의 전기적 경로에, 내측 테두리부(113)가 삽입될 수도 있다. 또한, 외측 접촉부(121)와 단자부(122) 사이의 전기적 경로에, 외측 테두리부(123)가 생략될 수도 있다.
하지만, 가스 등이 발생하여 내압이 증가하는 이상 상황 발생 시, 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121) 사이의 연결이 끊어지므로, 전극 리드(100)로는 더 이상 전류가 흐를 수 없게 되어, 이차 전지의 충방전 동작은 정지되므로, 안전성이 확보될 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 상기 외측 접촉부(121)는, 적어도 일부분이 내측 리드(110) 방향으로 벤딩되어 내측 접촉부(112)와 부분적으로 접촉되게 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 외측 접촉부(121)는, 적어도 일부분이 좌측 방향으로 벤딩되게 구성될 수 있다. 특히, 외측 접촉부(121)는, 플레이트 형태로 구성될 수 있는데, 중앙 부분이 내측 방향으로 벤딩될 수 있다. 그리고, 이와 같이 벤딩된 중앙 부분의 적어도 일부가 내측 접촉부(112)와 직접 접촉할 수 있다.
여기서, 상기 외측 접촉부(121)는, 벤딩된 부분의 내측 단부가 평평한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 외측 접촉부(121)의 좌측 단부는 평평한 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 외측 접촉부(121)의 좌측 단부는, 도 9에 도시된 바와 같이, 타원형 판 형태로 구성될 수 있다. 이처럼, 내측 단부가 평평한 형태로 구성되는 경우, 외측 접촉부(121)의 내측 단부와 내측 접촉부(112) 사이가 보다 안정적으로 접촉될 수 있다.
바람직하게는, 상기 내측 접촉부(112)는, 적어도 일부분에 내외 방향으로 관통된 형태의 결합홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 내측 접촉부(112)는, 도 6에서 H1으로 표시된 바와 같은 홀이 형성될 수 있다.
이 경우, 외측 접촉부(121)는, 결합홀의 테두리 부분을 따라 내측 접촉부(112)에 접촉될 수 있다. 예를 들어, 상기 내측 접촉부(112)는, 타원 형태의 결합홀(H1)이 중앙 부분에 형성될 수 있다. 그리고, 외측 접촉부(121)는, 내측 단부가 이러한 결합홀(H1)과 동일하거나 유사한 타원 형태로 형성될 수 있다. 이때, 외측 접촉부(121)의 내측 단부는, 결합홀(H1)의 크기와 동일하거나 그보다 크게 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에서, 외측 접촉부(121)에서 평평하게 형성된 내측 단부의 상하 길이는, 내측 접촉부(112)의 결합홀(H1)의 상하 길이보다 다소 길게 구성될 수 있다. 그리고, 이 경우, 외측 접촉부(121)의 내측 단부는, 도 7에서 B로 표시된 부분과 같이, 내측 접촉부(112)의 결합홀에서 내측 접촉부(112)와 접촉될 수 있다. 이 경우, 외측 접촉부(121)는, B로 표시된 부분과 같은 접촉 부분을 통해 내측 접촉부(112)와 전기적 에너지를 주고 받을 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 외측 접촉부(121)는, 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시, 외측 방향으로 이동하여 내측 접촉부(112)와 분리되게 구성될 수 있다. 이때, 상기 단자부(122) 및 상기 외측 테두리부(123)의 위치는 고정된 상태를 그대로 유지할 수 있다. 이에 대해서는, 도 11 및 도 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 11은 내압 증가에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(100)가 변형되는 형태를 개략적으로 나타내는 상단면도이고, 도 12는 내압 증가에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(100)가 변형되는 형태를 개략적으로 나타내는 정단면도이다. 여기서, 도 11은 도 7의 구성에 대한 내압 증가에 따른 변형 형태이고, 도 12는 도 8의 구성에 대한 내압 증가에 따른 변형 형태라 할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 이차 전지의 내부에서 가스가 발생하여 내압이 증가하면, 내측 방향인 좌측 방향에서 우측 방향으로 압력이 가해질 수 있다. 이 경우, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)는 서로 접촉된 부분이 분리될 수 있다. 즉, 이차 전지의 내압이 증가하는 경우, 외측 접촉부(121)를 외측 방향으로 이동시키고자 하는 힘이 발생할 수 있다. 이때, 외측 접촉부(121)를 외측 방향으로 이동시키고자 하는 힘이 일정 수준 이상이 되어 외측 접촉부(121)가 도면에서 화살표 C로 표시된 바와 같이 외측 방향으로 이동하면, 외측 접촉부(121)와 내측 접촉부(112)는 서로 분리될 수 있다. 그리고 이로 인해, 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121)의 전기적 연결 상태는 서로 해제되어, 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이에는 더 이상 충방전 전류가 흐르지 못하게 될 수 있다.
이때, 상기 단자부(122) 및 상기 외측 테두리부(123)의 위치 및/또는 형태는 그대로 유지될 수 있다. 예를 들어, 이차 전지의 내압 증가 시, 외측 접촉부(121)는 외측 방향으로 이동되어 내측 접촉부(112)와 분리된다 하더라도, 단자부(122) 및 외측 테두리부(123)는 위치를 그대로 유지할 수 있다.
여기서, 외측 접촉부(121)와 내측 접촉부(112) 사이를 분리시킬 수 있는 힘의 크기는, 이차 전지의 형태나 크기, 용도, 성능 등에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 외측 접촉부(121)는, 이차 전지의 내압이 1.5 atm 이상일 경우에 외측 방향으로 이동하여, 내측 접촉부(112)와 분리되게 구성될 수 있다.
한편, 이차 전지의 내압 증가 시 외측 접촉부(121)로 압력이 제대로 인가되도록 하기 위해서는, 외측 접촉부(121)의 내측 공간과 외측 공간은 서로 밀폐되도록 구성되는 것이 좋다. 즉, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)에는 중공이 형성될 수 있는데, 이러한 중공은 외측 접촉부(121)에 의해 막혀지는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 내측 리드(110)는 내측 테두리부(113)에 의해 외곽이 둘러싸인 형태로 내측 중공이 형성되고, 외측 리드(120)는 외측 테두리부(123)에 의해 외곽이 둘러싸인 형태로 외측 중공이 형성될 수 있다. 그리고, 내측 중공과 외측 중공 사이에는 외측 접촉부(121)가 위치하여, 이들 사이의 유체의 유출입이 차단될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 이차 전지 내부에서 발생된 가스는, 온전히 외측 접촉부(121)에 힘을 가할 수 있게 되므로, 내압 증가 시 외측 접촉부(121)가 외측 방향으로 쉽게 이동되어 내측 접촉부(112)와 분리될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 외측 리드(120)는, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 외측 커버부(124)를 더 포함할 수 있다.
상기 외측 커버부(124)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 외측 테두리부(123)의 외측 단부에 위치하여 외측 접촉부(121)의 외측을 커버할 수 있다. 특히, 상기 외측 커버부(124)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 외부에서 내부 방향으로 외측 리드(120)를 바라볼 때, 외측 접촉부(121)가 외부로 노출되지 않도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 외측 커버부(124)는, 외측 접촉부(121)의 외표면을 보호하여 외측 접촉부(121)로 수분이나 이물질, 충격 등이 전달되는 것을 차단할 수 있다.
상기 외측 커버부(124)는, 외부에서 수평 방향으로 바라볼 때 외측 테두리부(123)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 예를 들어, 외측 테두리부(123)가 타원형 링 형태로 형성된 경우, 상기 외측 커버부(124)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 타원판 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 외측 테두리부(123)는, 외측 접촉부(121)의 외주부는 물론이고, 외측 커버부(124)의 외주부도 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다.
상기 외측 커버부(124)는, 외측 리드(120)의 형태를 유지하고 강성을 보강할 수 있다. 예를 들어, 상기 외측 커버부(124)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 외측 접촉부(121)보다 두꺼운 플레이트 형태로 구성되어, 외측 테두리부(123)를 지지할 수 있다. 따라서, 상기 외측 커버부(124)는, 외측 리드(120)의 전체적인 형태가 유지될 수 있도록 하여, 이차 전지의 사용 중에는 물론이고, 내압 증가로 외측 접촉부(121)가 내측 접촉부(112)에서 분리된 경우에도, 외측 리드(120)의 외형에는 큰 변화가 없도록 할 수 있다. 따라서, 외측 리드(120)의 이탈로 인한 단락이나 부품 손상 등의 문제를 예방할 수 있다.
상기 외측 커버부(124)는, 외측 접촉부(121)와 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에서, 외측 커버부(124)는 외측 접촉부(121)에서 우측 방향으로 소정 거리 이격된 형태로 배치될 수 있다. 따라서, 외측 커버부(124)와 외측 접촉부(121) 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 빈 공간은, 외측 접촉부(121)의 외측 방향 이동을 보장하여, 이차 전지의 내압 증가 시, 외측 접촉부(121)가 내측 접촉부(112)로부터 분리되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 외측 커버부(124)는, 외측 관통홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 10에서 H2로 표시된 바와 같이, 외측 커버부(124)에는 내외 방향으로 관통된 형태의 외측 관통홀이 형성될 수 있다. 이 경우, 이차 전지 외부의 기체는, 이러한 외측 관통홀(H2)을 통해 외측 리드(120)의 중공으로 유입될 수 있다. 따라서, 외측 리드(120)의 중공, 즉 도 7에서 외측 접촉부(121)의 우측 부분은 대기압 상태로 유지될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지의 내압 증가 시 외측 접촉부(121)와 내측 접촉부(112)의 분리가 적정하게 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 외측 접촉부(121)의 외측 부분의 압력이 지나치게 높다면, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 외측 접촉부(121)의 내측 부분의 압력이 높아지더라도 외측 접촉부(121)는 외측 방향으로 제대로 이동하지 못할 수 있다. 반면, 외측 접촉부(121)의 외측 부분의 압력이 지나치게 낮다면, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하지 않은 경우에도 외측 접촉부(121)는 외측 방향으로 이동하여 이차 전지의 사용이 어렵게 될 수 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이 외측 관통홀(H2)을 통해 외측 접촉부(121)의 외측 부분이 대기압 상태로 유지되는 경우, 이차 전지 내부에서 가스가 발생하여 외측 접촉부(121)의 내외측간 압력차가 일정 수준 이상이 될 때 외측 접촉부(121)는 외측 방향으로 이동하여 내측 접촉부(112)로부터 분리될 수 있다. 즉, 상기 실시예의 경우, 적정 내압 수준에서 외측 접촉부(121)와 내측 접촉부(112) 분리되도록 하는 구성이 용이하게 설계될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내측 접촉부(112)는, 내측 관통홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 9에서 H3로 표시된 바와 같이, 내측 접촉부(112)에는 좌우 방향, 즉 내외 방향으로 관통된 형태의 내측 관통홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 내측 관통홀(H3)을 통해 내측 접촉부(112) 내측 공간의 가스는 내측 접촉부(112) 외측 공간으로 유입될 수 있다. 더욱이, 내측 접촉부(112)는, 도 7에 도시된 바와 같이 내측 테두리부(113)의 내측 단부에 위치할 수 있는데, 이러한 내측 관통홀(H3)을 통해 이차 전지 내부의 가스는 내측 리드(110)의 중공으로 유입될 수 있다. 그리고, 이와 같이 내측 리드(110)의 중공으로 유입된 가스는 외측 접촉부(121)를 외측 방향으로 가압할 수 있다. 특히, 외측 접촉부(121)는, 외측 테두리부(123)의 내측 단부에 위치하여 내측 방향으로 중앙 부분이 돌출되게 형성될 수 있는데, 내측 관통홀(H3)을 통해 내측 리드(110)의 중공으로 유입된 가스는, 외측 테두리부(123)의 돌출된 부분의 측면을 외측 방향으로 가압할 수 있다. 그리고, 이러한 측면 가압은 외측 접촉부(121)가 내측 접촉부(112)로부터 잘 분리되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 외측 접촉부(121)는, 내측 접촉부(112)와의 접촉 부분 외부에 노치가 하나 이상 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에서, 외측 접촉부(121)는, N으로 표시된 바와 같이 하나 이상의 노치가 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지의 내압 증가 시, 노치(N)로 인해 외측 접촉부(121)는 외측 방향으로 보다 쉽게 이동될 수 있다. 따라서, 이차 전지 내부에서 가스 발생 시, 외측 접촉부(121)는 내측 접촉부(112)로부터 보다 쉽게 분리될 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 외측 접촉부(121)가 외측 방향으로 이동할 때, 노치(N) 부분이 파단될 수 있다. 따라서, 이차 전지 내부에서 발생된 가스는, 이러한 노치(N)의 파단된 부분을 통해 외부로 배출될 수 있다. 더욱이, 상기와 같이 외측 커버부(124)에 외측 관통홀(H2)이 형성된 경우에는, 노치(N)의 파단된 부분을 통해 배출된 가스가 외측 관통홀(H2)을 거쳐 이차 전지의 외부로 배출될 수 있다.
그리고, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지의 내압 증가 시, 노치(N)로 인해 이차 전지의 이동 내지 변형 형태가 유도될 수 있다. 즉, 이차 전지 내외부 간 압력차가 발생하면, 외측 접촉부(121)는 노치가 형성된 부분에서 먼저 변형되기 쉬우므로, 이차 전지의 변형 위치나 형태가 예측되거나 정해질 수 있다. 따라서, 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121)를 분리시키는 구성이 용이하게 달성될 수 있고, 노치의 파단된 부분을 통한 가스 배출 경로도 용이하게 설계될 수 있다.
상기 노치(N)는, 외측 접촉부(121)의 외측 표면에 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8의 구성에서, 노치(N)는 외측 접촉부(121)의 우측 표면에 형성될 수 있다. 이차 전지의 내압 증가 시, 노치(N)는 외측 방향으로 이동하므로, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 외측 접촉부(121)의 외측 방향 이동이 보다 용이해질 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 외측 접촉부(121)가 이동할 때, 노치(N) 부분이 더욱 쉽게 파단될 수 있어, 가스의 배출이 보다 잘 이루어질 수 있다.
또한, 이러한 노치(N)는, 외측 접촉부(121)에서 내측 접촉부(112)의 접촉 고정 부분보다 외측에 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 실시예에서, 노치(N)는, 외측 접촉부(121)에서 B로 표시된 내측 접촉부(112)와의 접촉 부분보다 상부 또는 하부에 위치하도록 구성될 수 있다. 즉, 도 9의 실시예와 같이, 외측 접촉부(121)가 중앙 부분이 타원형으로 구성되어 타원의 원주 부분이 내측 접촉부(112)와 접촉 고정될 때, 노치는 외측 접촉부(121)의 중앙 타원의 외부에 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 이차 전지의 내압 증가 시, 외측 접촉부(121)와 내측 접촉부(112)의 접촉 고정 부분(B)이 안정적으로 분리되도록 할 수 있다. 즉, 도 7의 실시예에서 2개의 B 부분 사이, 즉 외측 접촉부(121)의 내측 단부에 압력이 인가되면, 이러한 외측 접촉부(121)의 내측 단부는, 도 11에 도시된 바와 같이, 쉽게 변형되지 않고 평평한 형태로 외측 방향으로 이동하며, 내측 단부의 외부에 위치하는 노치가 변형될 수 있다. 따라서, 외측 접촉부(121)와 내측 접촉부(112)의 분리가 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전극 리드(100)는, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 절연 부재(130)를 더 포함할 수 있다.
상기 절연 부재(130)는, 전기 절연성 재질로 구성되며, 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이에 개재되어, 이들 사이가 특정 부분을 제외하고는 전기적으로 절연되도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 절연 부재(130)는, 링 형태로 형성되어, 내측 리드(110)의 테두리와 외측 리드(120)의 테두리 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 절연 부재(130)는, 내측 리드(110)의 테두리와 외측 리드(120)의 테두리 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
보다 구체적인 실시예로, 상기 절연 부재(130)는, 수평 방향으로 내측 테두리부(113)와 외측 테두리부(123) 사이에 개재될 수 있다. 이때, 절연 부재(130)는, 내측 테두리부(113) 및 외측 테두리부(123)와 유사한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 내측 테두리부(113)와 외측 테두리부(123)가 타원 형태로 형성된 경우, 상기 절연 부재(130)는 내측 테두리부(113) 및 외측 테두리부(123)와 동일한 장반경 및 단반경을 갖는 타원 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 전극 리드(100)에서 절연 부재(130) 부분이 돌출되거나 오목하게 형성되지 않으므로, 이러한 절연 부재(130)로 인해, 전극 리드(100)와 파우치 외장재(300) 사이의 실링성이 약화되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 절연 부재(130)가 포함된 실시예에 의하면, 특정 부분을 제외하고는 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이가 절연되도록 하는 구성이 용이하게 달성될 수 있다. 특히, 이차 전지의 내압 증가 시, 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이의 분리 구성이 보다 용이하게 달성될 수 있다. 예를 들어, 정상적인 상태에서는 내측 리드(110)와 외측 리드(120)는 내측 접촉부(112) 및 외측 접촉부(121)의 접촉을 통해 서로 전기적 연결 상태가 유지되도록 할 수 있는데, 절연 부재(130)가 구비된 경우, 이러한 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121) 사이의 접촉 부분 이외에는 서로 접촉되지 않도록 할 수 있다.
따라서, 이차 전지의 내압이 증가하는 이상 상태에서, 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121)가 분리되기만 하면, 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이의 전기적 연결 상태가 해제되도록 할 수 있다. 이 경우, 외측 접촉부(121)의 형태만 변형될 뿐, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)는 동일한 위치에 그대로 있게 되며, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)의 절연 상태가 형성될 수 있다. 따라서, 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121)를 분리시키기 위해 외측 리드(120)가 전체적으로 내측 리드(110)로부터 이탈될 필요가 없으며, 이탈된 외측 리드(120)로 인해 이차 전지 외부의 다른 구성 요소 등이 파손되거나 전기적으로 단락되는 등의 문제가 발생하지 않을 수 있다.
또한, 상기와 같이 절연 부재(130)가 내측 리드(110)와 외측 리드(120) 사이에 포함되면, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)가 보다 쉽게 제조될 수 있다. 예를 들어, 절연 부재(130)로 인해 내측 테두리부(113)와 외측 테두리부(123)는 서로 절연될 수 있으므로, 내측 테두리부(113)와 외측 테두리부(123)는 금속과 같은 전기 전도성이 있는 물질로 구성될 수 있다. 특히, 이 경우, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)를 전체적으로 동일한 금속 재질로 형성할 수 있으므로, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)가 보다 간단하게 제조될 수 있고, 강성이 일정 수준 이상 확보될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(100)에 있어서, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)는, 상호 접촉 부분이 용접될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 실시예에서, 내측 접촉부(112)와 외측 접촉부(121)는, B로 표시된 부분에서 서로 용접 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)의 접촉 구성이 안정적으로 유지되어, 정상적인 상황에서 전극 리드(100)가 전기적으로 단선되는 문제를 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예에 의하면, 이차 전지의 내압이 일정 수준 이상으로 도달한 경우에만, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)가 분리되도록 할 뿐, 이차 전지의 내부에서 가스가 발생하지 않거나 이차 전지에 약간의 충격이 가해진 경우, 내측 리드(110)와 외측 리드(120)가 분리되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 이차 전지에 대한 기능이 의도치 않게 정지되는 문제를 예방할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(100)는, 실링 필름을 더 포함할 수 있다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 리드(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13을 참조하면, 상기 실링 필름(500)은, 내측 리드(110) 및 외측 리드(120)의 상부 및 하부에 구비될 수 있다. 특히, 상기 실링 필름(500)은, 내측 리드(110)의 내측 테두리부(113)의 외면과 외측 리드(120)의 외측 테두리부(123)의 외면에 부착될 수 있다. 또한, 실링 필름(500)은 2개 구비되어, 1개는 전극 리드(100)의 상부에 구비되고, 나머지 1개는 전극 리드(100)의 하부에 구비될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 전극 리드(100)가 이차 전지에 조립될 때, 내측 리드(110) 및 외측 리드(120)가 파우치 외장재(300)의 내부면에 잘 부착되도록 함으로써, 전극 리드(100)와 파우치 외장재(300) 사이에 틈이 생기지 않도록 할 수 있다. 특히, 전극 리드(100)에서 내측 테두리부(113) 및 외측 테두리부(123)는 파우치 외장재(300)와 직접 접촉할 수 있는데, 이러한 내측 테두리부(113) 및 외측 테두리부(123)는 금속 재질로 구성될 수 있다. 반면, 파우치 외장재(300)의 내부 접착층은 폴리머 재질로 구성될 수 있으므로, 내측 테두리부(113) 및 외측 테두리부(123)와 파우치 외장재(300) 사이가 제대로 부착되지 못할 수 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이, 실링 필름(500)이 내측 테두리부(113)와 외측 테두리부(123)의 표면에 부착된 구성에 의하면, 전극 리드(100)와 파우치 외장재(300)의 실링성이 안정적으로 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지는, 상술한 본 발명에 따른 전극 리드(100)를 하나 이상 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 이차 전지는, 상술한 전극 리드(100)를 양극 리드 및/또는 음극 리드로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 이차 전지를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 전극 리드(100)가 장착된 이차 전지를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 이차 전지는 하나 또는 그 이상 포함될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 이차 전지를 적층하는데 이용되는 카트리지, 이러한 이차 전지 및 카트리지를 수용하는 팩 케이스, 이차 전지 간 전기적 연결을 위한 버스바, BMS(Battery Management System)나 퓨즈, 릴레이와 같이 이차 전지의 충방전 동작을 제어하고 보호하는 전장품, 및/또는 배터리 팩 내외부로 냉각용 유체를 유출입시키기 위한 덕트 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 리드(100)가 적용된 이차 전지는, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극 리드(100)가 적용된 이차 전지는, 전력 저장 장치에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 이러한 전력 저장 장치는, 전력 수급 조절을 위한 스마트 그리드 시스템이나 전기 자동차의 충전소 등 전력을 저장하기 위한 여러 분야 및 장소에 적용될 수 있다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용된 경우, 이러한 용어들은 상대적인 위치를 나타내는 것으로서 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (18)

  1. 파우치 외장재의 외주부가 실링되고 중앙 부분에 전극 조립체가 수납된 형태로 구성된 파우치형 이차 전지의 전극 리드에 있어서,
    적어도 일부분이, 전기 전도성 재질로 구성되고, 상기 전극 조립체의 전극 탭과 접촉하며, 상기 파우치 외장재의 실링부에 개재되는 내측 리드; 및
    상기 내측 리드보다 외측에 배치되며, 적어도 일부분이, 전기 전도성 재질로 구성되고, 외부 장치와 접속될 수 있는 외부 단자를 제공하며, 상기 파우치 외장재의 실링부에 개재되고, 상기 내측 리드와 부분적으로 접촉하되 상기 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시 일부분의 형태가 변형되어 상기 내측 리드와의 접촉 부분이 분리되게 구성된 외측 리드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 리드는, 전기 전도성 재질로 구성되고 상기 전극 조립체의 전극 탭과 접촉 가능하도록 구성된 탭 접촉부, 전기 전도성 재질의 판상 형태로 구성되고 상기 탭 접촉부의 외측에서 상기 탭 접촉부와 전기적으로 연결된 내측 접촉부, 및 상기 내측 접촉부의 테두리를 따라 위치하며 상기 파우치 외장재의 실링부 내부에 개재되도록 구성된 내측 테두리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외측 리드는, 전기 전도성 재질의 판상 형태로 구성되고 적어도 일부분이 상기 내측 접촉부에 접촉되며 상기 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시 상기 내측 접촉부와 분리 가능하게 구성된 외측 접촉부, 상기 외측 접촉부와 전기적으로 연결되고 상기 파우치 외장재의 외부로 노출되어 상기 외부 장치가 접속되는 단자부, 및 상기 외측 접촉부의 테두리를 따라 위치하며 상기 파우치 외장재의 실링부 내부에 개재되어 상기 실링부에 접촉 고정되도록 구성된 외측 테두리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외측 접촉부는, 적어도 일부분이 내측 방향으로 벤딩되어 상기 내측 접촉부와 부분적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외측 접촉부는, 벤딩된 부분의 내측 단부가 평평한 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내측 접촉부는 내외 방향으로 관통된 형태의 결합홀이 형성되고,
    상기 외측 접촉부는 상기 결합홀의 외주연을 따라 상기 내측 접촉부에 접촉된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 파우치형 이차 전지의 내압 증가 시, 상기 단자부 및 상기 외측 테두리부의 위치는 고정된 상태에서, 상기 외측 접촉부가 외측 방향으로 이동하여 상기 내측 접촉부와 분리되는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 외측 리드는, 상기 외측 테두리부의 외측 단부에 위치하여 상기 외측 접촉부의 외측을 커버하고 상기 외측 접촉부에서 소정 거리 이격되게 배치되어 상기 외측 접촉부와의 사이에 빈 공간을 형성하는 외측 커버부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외측 커버부는, 내외 방향으로 관통된 형태의 외측 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 내측 테두리부 및 상기 외측 테두리부는, 타원형 링 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 내측 접촉부는, 상기 외측 접촉부와의 접촉 부분 외부에 내외 방향으로 관통된 형태의 내측 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 외측 접촉부는, 상기 내측 접촉부와의 접촉 부분 외부에 노치가 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  13. 제1항에 있어서,
    전기 절연성 재질로 구성되고, 링 형태로 형성되어 상기 내측 리드의 테두리와 상기 외측 리드의 테두리 사이에 배치됨으로써 상기 내측 리드의 테두리와 상기 외측 리드의 테두리 사이를 전기적으로 절연시키는 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 내측 리드와 상기 외측 리드는, 상호 접촉 부분이 용접된 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 내측 리드 및 상기 외측 리드와 상기 파우치 외장재의 실링부 사이에 개재되어 상기 내측 리드 및 상기 외측 리드와 상기 파우치 외장재의 실링부를 접착시키는 실링 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 리드.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 전극 리드를 포함하는 파우치형 이차 전지.
  17. 제16항에 따른 파우치형 이차 전지를 포함하는 배터리 팩.
  18. 제17항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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