WO2018048148A1 - 두께의 차이를 갖는 전극탭의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

두께의 차이를 갖는 전극탭의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

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김경진
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an electrode tab having a difference in thickness and to a secondary battery including the same.
  • a secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that is not rechargeable. Secondary batteries are widely used in portable electronic devices such as mobile phones, laptops, and camcorders, or widely used as power sources for driving motors of hybrid vehicles.
  • the secondary battery includes an electrode assembly including a positive electrode and a negative electrode, and a separator interposed therebetween.
  • the electrode assembly is accommodated in the case to perform charging and discharging, and the case is made of a metal plate or pouch, and accommodates the electrode assembly.
  • the electrode tab When the case is made of a pouch, the electrode tab is connected to the electrode assembly in the inside of the pouch case, a part of which protrudes out of the pouch case.
  • the electrode tab is formed thicker than the respective thicknesses of the positive electrode, the negative electrode, and the separator inside the pouch case. Accordingly, the thickness of the portion where the electrode tab is connected to the electrode assembly is thicker than the thickness of the other portion.
  • One embodiment of the present invention is to provide a manufacturing method that can more easily manufacture the electrode tab having a difference in thickness.
  • the electrode tab by using the electrode tab to reduce the risk of explosion, to provide a secondary battery that can improve the battery capacity.
  • a method of manufacturing an electrode tab may include: preparing a strip-shaped thin plate having a first thickness, pressing the thin plate to a second thickness from one end thereof, and forming an adhesive portion and the adhesive portion. It may include the step of releasing the applied pressing, forming the lead tab portion of the first thickness from the adhesive portion to the other end of the thin plate.
  • the first thickness may be formed in the range of 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the second thickness may be formed in a range of a thickness of 1 / 1.1 to 1/10 of the first thickness.
  • the method may further include inserting the thin plate into a press, mounting the thin plate on the press die, and pressing the thin plate with the press punch.
  • the punch may further include pressing the thin plate in the range of 1 to 10 times with the punch.
  • the length of the adhesive portion may be formed in a range of 1/2 to 5 times the length of the lead tab portion.
  • a secondary battery according to a first embodiment of the present invention, the electrode assembly for charging and discharging current
  • a pouch case accommodating the electrode assembly and an electrode tab electrically connected to the electrode assembly to protrude out of the pouch case, wherein the electrode tab includes an adhesive part connected to the electrode assembly and protrudes out of the pouch case.
  • the protective tape may be wound around a portion in contact with the pouch case, and may include a lead tab portion thicker than the adhesive portion, and the adhesive portion and the lead tab portion may be integrally formed.
  • a curved portion may be formed between the adhesive portion and the lead tab portion.
  • the adhesive part may be formed by seating a strip-shaped thin plate on a press die and pressing in the longitudinal direction from an end portion formed by pressing the press punch.
  • the adhesive part may be formed by inserting a strip-shaped thin plate into the pressing roll and pressing the strip in the width direction of the thin plate.
  • the adhesive part may be formed by seating a strip-shaped thin plate on a press die and pressing the press punch.
  • the adhesive portion may have a thickness in a range of 1 / 1.1 to 1/10 of the thickness of the lead tab portion.
  • the electrode assembly for charging and discharging a current
  • the electrode tab may be formed in plural.
  • a secondary battery for charging and discharging a current
  • a case accommodating the electrode assembly, a cap assembly having a cap plate and an electrode terminal connected to seal the opening of the case, the electrode
  • the electrode A first electrode tab connecting the assembly and the case, a second electrode tab electrically connecting the electrode assembly and the electrode terminal, wherein the electrode tab includes an adhesive part connected to the electrode assembly, the electrode terminal or
  • the lead tab portion may be connected to the case and thicker than the adhesive portion, and the adhesive portion and the lead tab portion may be integrally formed.
  • an electrode tab having a difference in thickness may be more easily manufactured, thereby increasing productivity.
  • the secondary battery according to an embodiment of the present invention may reduce the concentration of current at the portion where the electrode assembly and the electrode tab are connected to reduce the risk of explosion, and increase the number of windings of the electrode assembly to improve battery capacity. have.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode assembly of FIG. 1 taken along line III-III.
  • FIG. 4 is a perspective view of an electrode tab applied to the electrode assembly of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a view illustrating a manufacturing method according to a first embodiment of an electrode tab applied to the electrode assembly of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a view illustrating a manufacturing method according to a second embodiment of an electrode tab applied to the electrode assembly of FIG. 2.
  • FIG. 7 is a view illustrating a manufacturing method according to a third embodiment of an electrode tab applied to the electrode assembly of FIG. 2.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a rechargeable battery according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of an electrode assembly applied to FIG. 8.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the secondary battery shown in FIG.
  • the secondary battery 100 includes an electrode assembly 10 capable of charging and discharging a current, and a pouch case 30 containing the electrode assembly 10.
  • the electrode assembly 10 includes a separator 13 interposed between the first electrode 11 and the second electrode 12.
  • the electrode assembly 10 may be formed by winding the first electrode 11, the second electrode 12, and the separator 13 together. As another example, the electrode assembly 10 may be formed by stacking the first electrode 11, the second electrode 12, and the separator 13.
  • the first electrode 11 may be an anode. It may include a positive electrode current collector made of a strip-shaped metal sheet and a coating portion 11a coated on one or both sides of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode current collector may be made of a metal material having excellent conductivity, such as an aluminum thin plate.
  • the coating part 11a may be formed of a material in which a binder, a conductive material, and the like are mixed with the lithium oxide.
  • the second electrode 12 has a polarity opposite to that of the first electrode and may be, for example, a cathode.
  • a negative electrode current collector and a coating portion 12a coated on one or both surfaces of the negative electrode current collector made of a strip-shaped metal thin plate may be included.
  • the negative electrode current collector may be made of a metal material having excellent conductivity, such as a thin copper plate.
  • the coating part 12a may be formed of a material in which a binder conductive material is mixed with a negative electrode active material such as a carbon material.
  • the separator 13 may be made of a porous material, and may be made of polyolefin such as polyethylene and polypropylene.
  • the pouch case 30 may include an accommodating part 31 accommodating the electrode assembly 10, an edge joint part 33, and an upper junction part 35 formed around the accommodating part 31.
  • the accommodating part 31 of the pouch case 30 accommodates the electrolyte together with the electrode assembly 10.
  • the pouch case 30 may be formed of a film including an insulating layer, and may include a first plate 30a and a second plate 30b.
  • the first plate 30a and the second plate 30b of the pouch case 30 may be joined by heat fusion at the edge junction 33 and the upper junction 36. Therefore, the electrolyte embedded in the accommodating part 31 is prevented from leaking to the outside.
  • the electrode tab 20 may be divided into a first electrode tab 21 and a second electrode tab 22.
  • the first electrode tab 21 and the second electrode tab 22 are electrically connected to the first electrode 11 and the second electrode 12, respectively.
  • the first electrode tab 21 and the second electrode tab 22 may protrude out of the pouch case 30.
  • Protective tapes 23 and 24 may be wound around the first electrode tab 21 and the second electrode tab 22 to prevent a short circuit from the upper junction 35. Thereby, thermal damage of the upper junction part 35 can be prevented, and the pouch case 30 can be prevented from shorting by an electric current.
  • the electrode tab 20 is connected to the uncoated portions 11b and 12b of the first electrode 11 or the second electrode 12 which are not coated with the active material.
  • the first electrode 11 may include a coating portion 11a coated with an active material on a current collector and a non-coated portion 11b not coated with an active material
  • the first electrode tab 21 may include a non-coated portion 11b. Can be welded and connected.
  • the electrode tab 20 protrudes out of the pouch case 30.
  • the electrode tab 20 has a step difference due to the difference in thickness in the terrace space 33 formed inside the pouch case 30.
  • the first electrode tab 21 forms a thinner thickness of a portion connected to the electrode assembly 10 than a portion protruding outside the pouch case 30.
  • the first electrode tab 21 is integrally formed, and a step due to a difference in thickness is formed in the terrace space 33.
  • the phenomenon of concentration of electric current in a portion where the electrode tab 20 and the electrode assembly 10 are electrically connected may be reduced, thereby reducing the risk of explosion.
  • the connection portions of the uncoated portions 11b and 12b to which the electrode tabs 20 are formed are thin, the number of windings of the electrode assembly 10 accommodated in the accommodating portion 31 may be increased, and thus the battery capacity may be increased. Can be improved.
  • the electrode tab 20 may be formed of a material such as a current collector of the first electrode 11 or the second electrode 12.
  • the first electrode 11 may be an anode, and the current collector of the first electrode 11 may be an aluminum thin plate. Accordingly, the first electrode tab 21 may be made of aluminum.
  • the second electrode 12 may be a cathode, and the current collector of the second electrode 12 may be a thin copper plate. Accordingly, the second electrode tab 22 may be made of copper.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode assembly of FIG. 1 taken along line III-III.
  • the first electrode tab 21 is connected to the uncoated portion 11b of the first electrode 11.
  • the electrode tab 20 is composed of a lead tab part 20a and an adhesive part 20b, the lead tab part 20a and the adhesive part 20b are integrally formed, and the lead tab part 20a is different from the adhesive part 20b in thickness. There is. A curved portion 20c may be formed between the lead tab portion 20a and the adhesive portion 20b.
  • the first electrode tab 21 will be described as an example.
  • the adhesive part 21b of the first electrode tab 21 may be connected to the uncoated part 11b of the first electrode 11.
  • the connection length of the adhesive part 21b at the uncoated part 11b may be shorter than the length of the electrode assembly 10.
  • the adhesive part 21b may be welded and connected to the uncoated part 11b of the first electrode 11.
  • the adhesive part 21b may be formed to be the same as or thinner than the thickness of the coating part 11a of one surface of the first electrode 11. Accordingly, even when the first electrode tab 21 is connected to the uncoated portion 11b, the thickness of the first electrode 11 does not increase.
  • the lead tab portion 21a extends from the adhesive portion 21b to protrude out of the pouch case 30, and protective tapes 23 and 24 are wound on a surface contacting the pouch case 30.
  • the lead tab portion 21a is formed thicker than the adhesive portion 21b.
  • the lead tab part 21a may be stepped with the adhesive part 21b in the terrace space 33 formed in the pouch case 30 and may extend outside the pouch case 30.
  • a curved portion 21c may be formed between the lead tab portion 21a and the adhesive portion 21b.
  • FIG. 4 is a perspective view of an electrode tab applied to the electrode assembly of FIG. 2.
  • the electrode tab 20 includes a lead tab portion 20a and an adhesive portion 20b, and the first thickness t1 of the lead tab portion 20a is the second thickness t2 of the adhesive portion 20b. It can be thicker.
  • the length L2 of the adhesive portion 20b may be longer than the length L1 of the lead tab portion 20a.
  • the width W of the lead tab portion 20a and the adhesive portion 20b of the electrode tab 20 may be formed to be the same.
  • the present invention is not limited thereto, and the width of the lead tab part 20a and the width of the adhesive part 20b may be different from each other.
  • the second thickness t2 of the adhesive part 20b may be formed within a range of 1 / 1.1 times to 1/10 times the first thickness t1 of the lead tab part 20a.
  • the first thickness t1 of the lead tab part 20a may be the same as the thickness of the thin plate 50, and the first thickness t1 may be formed in a range of 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the lead tab portion 20a has the same thickness as the strip-shaped thin plate 50. That is, in order to more easily manufacture the electrode tab 20, the thickness of the strip-shaped thin plate 50 is determined in advance by considering the thickness of the lead tab part 20a that will protrude to the outside of the secondary battery 100. ).
  • the second thickness t2 of the adhesive portion 20b may be formed in the range of 45 ⁇ m to 90 ⁇ m or 5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the length L2 of the adhesive portion 20b may be formed within a range of 1/2 to 5 times the length L1 of the lead tab portion 20a.
  • the adhesive force with the plain parts 11b and 12b can be improved.
  • concentration of temperature may be dispersed.
  • a curved portion 20c may be formed between the lead tab portion 20a and the adhesive portion 20b.
  • the curved portion 20c may be formed differently according to the manufacturing method of the electrode tab 20.
  • FIG. 5 is a view illustrating a manufacturing method according to a first embodiment of an electrode tab applied to the electrode assembly of FIG. 2.
  • the electrode tab 20 may be manufactured by inserting a strip-shaped thin plate 50 having a first thickness t1 into the pressing roll 210.
  • the method of manufacturing the electrode tab 20 includes preparing a strip-shaped thin plate 50 having a first thickness t1.
  • the thin plate 50 may be an aluminum thin plate or a copper thin plate according to the current collector of the first electrode 11 and the current collector of the second electrode 12.
  • the thin plate 50 has a strip shape and is continuously inserted into the pressing roll 210 to form an adhesive portion 20b and a lead tab portion 20a through repeated processes of pressing and releasing the pressing roll 210, and a reel tray. It may be wound and packaged in 200.
  • the strip-shaped thin plate 50 having the first thickness t1 is moved in the longitudinal direction and inserted into the pressing roll 210.
  • the moving means may be a moving means such as a conveyor belt, and the moving means is omitted here.
  • the pressing roll 210 may be disposed up and down, and the pressing roll 210 positioned at a lower surface of the thin plate 50 may have the same level. As the thin plate 50 is inserted into the pressing roll 210 in the longitudinal direction, one surface of the thin plate 50 may be compressed from one end of the thin plate 50.
  • the second thickness t2 of the adhesive portion 20b may be formed in a range of 1 / 1.1 to 1/10 of the first thickness t1 of the thin plate 50.
  • the pressing applied to the adhesive part 20b formed on the thin plate 50 is released to form a first thickness t1 from the adhesive part 20b to the other end of the thin plate 50 and is thicker than the adhesive part 20b.
  • the curved curved portion 20c may be formed at the pressing release point.
  • the thin plate 50 which is moved while the crimp is released becomes the lead tab portion 20a. Accordingly, the thickness of the lead tab portion 20a is formed to be the first thickness t1 of the thin plate 50. As a result, the lead tab portion 20a is formed thicker than the adhesive portion 20b.
  • the strip-shaped thin plate 50 may be continuously supplied to the pressing roll 210, and the plurality of electrode tabs 20 connected to each other may be formed while repeating the process of pressing and releasing the thin plate 50.
  • the thin plate 50 having the plurality of electrode tabs 20 formed thereon may be wound and packaged by the reel tray 200.
  • FIG. 6 is a view illustrating a manufacturing method according to a second embodiment of an electrode tab applied to the electrode assembly of FIG. 2.
  • the pressing roll 210 may be pressed in a strip-shaped thin plate 50 width W direction. Descriptions common to those of the first embodiment of the electrode tab 20 will be omitted, and the following description will focus on differences.
  • the length of the pressing roll 210 may be the same as the length (L2) of the adhesive portion 20b to be formed on the thin plate 50 by pressing. Through this, the thin plate 50 moving in one direction by the moving means can be vertically compressed to form the adhesive portion 20b more simply.
  • the pressing roll 210 may be generally formed in a cylindrical shape, a vertical surface is formed between the adhesive part 20b and the lead tab part 20a. Accordingly, the cutting of the plurality of electrode tabs 20 formed by the continuous supply of the thin plate 50 may be easier.
  • FIG. 7 is a view illustrating a manufacturing method according to a third embodiment of an electrode tab applied to the electrode assembly of FIG. 2.
  • the strip-shaped thin plate 50 continuously supplied may be pressed by the press 220 to form an adhesive part 20b.
  • the second thickness t2 of the adhesive part 20b may be formed in a range of 1 / 1.1 to 1/10 of the first thickness t1 of the thin plate 50.
  • the press 220 may adjust the second thickness t2 of the adhesive part 20b more easily than in other embodiments.
  • the second thickness t2, which is the thickness of the adhesive part 20b continuously arranged alternately on the thin plate 50 may be formed using the press 220.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a rechargeable battery according to a second exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a perspective view of an electrode assembly applied to FIG. 8.
  • the secondary battery 101 is coupled to an electrode assembly 60 that generates a current, a case 80 that houses the electrode assembly 60, and a case 80. And a cap assembly 90 electrically connected to the electrode assembly 60.
  • the electrode assembly 60 includes a first electrode 11, a separator 13, and a second electrode 12 sequentially arranged.
  • the electrode assembly 60 is formed by winding the separator 13, which is an insulator disposed between the first electrode 11 and the second electrode 12 and therebetween.
  • the electrode assembly 60 is formed in a cylindrical shape.
  • the core pin 64 is disposed at the center of the cylindrical electrode assembly 60.
  • the core pin 64 has a cylindrical shape, and supports the electrode assembly 60 to maintain the cylindrical shape of the electrode assembly 60.
  • the first electrode tab 71 is connected to the uncoated portion 11b of the first electrode 11, and the second electrode tab 72 is connected to the uncoated portion 12b of the second electrode 12.
  • the electrode tab 72 is disposed at the lower end of the electrode assembly 60 and attached to the bottom of the case 80 by welding. A plurality of first electrode tabs 71 may be formed.
  • the first electrode tab 71 is disposed on the upper portion and the second electrode tab 72 is disposed on the lower portion.
  • the present invention is not limited thereto, and the first electrode tab 71 is not limited thereto. It may be provided at the bottom and the second electrode tab 72 may be installed at the top.
  • the case 80 may be formed in a cylindrical shape or a square shape in which one side is opened to insert the electrode assembly 60.
  • the case 80 is connected to the second electrode tab 72 to act as a second electrode terminal in the secondary battery 101 and is formed of a conductive metal such as aluminum, aluminum alloy, or nickel plated steel.
  • the cap assembly 90 After the cap assembly 90 is inserted into the case 80, the cap assembly 90 is fixed to the case 80 through a clamping process.
  • the beading part 81 and the clamping part 82 are formed in the case 80.
  • the cap assembly 90 is coupled to the open side of the case 80 via the gasket 96 to seal the case 80 containing the electrode assembly 60 and the electrolyte solution.
  • the cap assembly 90 includes a cap plate 91, a vent plate 92, a middle plate 93, a subplate 94, and a positive temperature element (PCT) 98.
  • PCT positive temperature element
  • the cap plate 91 may have a plate shape in which an external terminal 91a protruding upward and an exhaust port 91b are formed.
  • the cap plate 91 is finally electrically connected to the first electrode tab 71 to act as a first electrode terminal in the secondary battery 101.
  • the positive temperature element 98 is disposed between the cap plate 91 and the vent plate 92.
  • the positive temperature element 98 is formed in a circular ring shape and is located between the cap plate 91 and the vent plate 92.
  • the positive temperature element 98 is an element in which resistance increases as the temperature rises, and interrupts a current flow between the cap plate 91 and the vent plate 92. In the pre-set temperature exceeding state, the positive temperature element 98 has an electric resistance that increases to infinity, thereby blocking the flow of the charge or discharge current.
  • the vent plate 92 is disposed below the cap plate 91 and serves to block electrical connection between the electrode assembly 60 and the cap plate 91 under a predetermined pressure condition. In addition, the vent plate 92 is broken under a predetermined pressure condition to release the gas inside the secondary battery 101.
  • the bent plate 92 includes a groove portion protruding downward and a notch 92b formed around the connection protrusion 92a and the connection protrusion 92a protruding downward from the center of the groove portion toward the subplate 94.
  • the notch 92b may be formed in various shapes so that the notch 92b may be broken when the internal pressure of the secondary battery 101 rises.
  • the vent plate 92 and the subplate 94 form a current interruption device (CID) that blocks current when the internal voltage of the secondary battery increases.
  • the connection portion of the current interruption device CID is formed by the welding portion of the connecting projection 92a and the subplate 94.
  • the current blocking device (CID) When the current blocking device (CID) is operated, the connecting protrusion 92a is lifted upward to separate the connecting protrusion 92a and the subplate 94. Accordingly, the electrode assembly 60 and the cap plate 91 are electrically separated. do.
  • the subplate 94 has a circular plate shape and faces the vent plate 92 and is electrically connected to the connecting protrusion 92a.
  • the subplate 94 is welded to the middle plate 93 and electrically connected to the electrode assembly 60 via the middle plate 93.
  • the middle plate 93 may be electrically connected to the bent plate 92 only through the subplate 94, and the subplate 94 may not directly contact the bent plate 92 so that the current blocking device may operate.
  • the middle plate 93 is disposed between the vent plate 92 and the subplate 94.
  • a through hole is formed in the center of the middle plate 93 so that the connecting protrusion 92a can be inserted therein, and a plurality of vent holes in the outside of the through hole to transmit the internal pressure of the secondary battery 101 to the vent plate 92. This can be formed.
  • the middle plate 93 is electrically connected to the first electrode tab 71.
  • a plurality of first electrode tabs 71 may be formed.
  • the lead tab portion 71a of the first electrode tab 71 is fixed to the middle plate 93 by welding and electrically connected thereto.
  • the middle plate 93 is electrically connected to the bent plate 92 through the subplate 94 and the connecting protrusion 92a to one side.
  • the other side is connected to the first electrode tab 71.
  • the first electrode tab 71 is electrically connected to the cap plate 91 through the middle plate 93, the subplate 94, and the bent plate 92.
  • the middle plate 93 and the bent plate 92 is provided with an insulating member 95 to insulate the middle plate 93 and the bent plate 92.
  • pressing roll 220 press
  • electrode assembly 70 electrode tab
  • first electrode tab 72 second electrode tab
  • 70a, 71a, 72a lead tab portion 70b, 71b, 72b: adhesive portion
  • cap assembly 91 cap plate

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 제조방법은, 제1 두께로 이루어진 스트립형상의 박판을 준비하는 단계, 상기 박판을 일측 단부에서부터 제2 두께로 압착하여 접착부를 형성하는 단계 및 상기 접착부에 가해지는 압착을 해제하여, 상기 박판의 타측 단부에서부터 상기 접착부까지 상기 제1 두께로 형성되는 리드탭부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

두께의 차이를 갖는 전극탭의 제조방법 및 이를 포함하는 이차전지
본 발명은 두께의 차이를 갖는 전극탭의 제조방법과 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차전지는 휴대폰이나 노트북 및 캠코더와 같이 휴대 가능한 소형 전자기기에 사용되거나 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지는 양극과 음극 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체를 구비한다. 전극조립체는 케이스 내부에 수용되어 충전과 방전을 수행하며, 케이스는 금속판 또는 파우치로 이루어지고, 전극조립체를 수용한다.
케이스가 파우치로 이루어진 경우, 전극탭은 파우치 케이스의 내부에서 전극조립체에 연결되고, 일부분은 파우치 케이스의 외부로 돌출된다. 이러한 전극탭은 파우치 케이스의 내부에서 양극, 음극 및 세퍼레이터의 각각의 두께에 비해 두껍게 형성된다. 이에 따라, 전극탭이 전극조립체와 연결되는 부분의 두께는 다른 부분의 두께보다 두껍다.
따라서, 전극탭과 전극조립체가 전기적으로 연결되는 부분에서 전류가 집중되어 폭발의 위험이 있고, 전극탭의 연결로 인해 두께가 두꺼워지면 전극조립체의 권취 횟수가 제한되어 전지 용량을 향상시키는데 한계가 있다. 이에 따라, 두께의 차이가 있는 전극탭을 전극조립체에 연결하는 방안이 제시되고 있으나, 두께의 차이를 갖는 전극탭을 제조 하기가 용이하지 않아 전극탭 생산에 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예는 두께의 차이를 갖는 전극탭을 보다 용이하게 제조 할 수 있는 제조방법을 제공하고자 한다. 또한, 이러한 전극탭을 이용하여 폭발의 위험을 줄이고, 전지용량을 향상시킬 수 있는 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭의 제조방법은, 제1 두께로 이루어진 스트립형상의 박판을 준비하는 단계, 상기 박판을 일측 단부에서부터 제2 두께로 압착하여 접착부를 형성하는 단계 및 상기 접착부에 가해지는 압착을 해제하고, 상기 접착부로부터 상기 박판의 타측 단부까지 상기 제1 두께인 리드탭부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 박판을 길이방향으로 압착롤에 삽입시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 박판을 폭 방향으로 압착롤에 삽입시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 두께는 50㎛ 내지 100㎛ 범위에서 형성될 수 있다.
상기 제2 두께는, 상기 제1 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성될 수 있다.
상기 박판을 프레스에 삽입시키는 단계, 상기 박판을 상기 프레스 다이에 안착시키는 단계 및 상기 프레스 펀치로 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 펀치는 상기 박판을 상기 펀치로 1회 내지 10회의 범위로 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 접착부의 길이는, 상기 리드탭부의 길이의 1/2배 내지 5배의 범위로 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는, 전류를 충방전하는 전극조립체;
상기 전극조립체를 수용하는 파우치 케이스 및 상기 전극조립체와 전기적으로 연결되어 상기 파우치 케이스 외부로 돌출되는 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭은, 상기 전극조립체와 연결되는 접착부와, 상기 파우치 케이스 외부로 돌출되며, 상기 파우치 케이스와 접촉되는 부위에 보호테이프가 감겨지고, 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하고, 상기 접착부와 상기 리드탭부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 접착부와 상기 리드탭부 사이에는 만곡부가 형성될 수 있다.
상기 접착부는, 스트립형상의 박판을 프레스 다이에 안착시키고, 상기 프레스 펀치로 가압하여 형성되는 단부에서부터 길이방향으로 압착하여 형성될 수 있다.
상기 접착부는, 스트립형상의 박판을 압착롤에 삽입하여 상기 박판의 폭 방향으로 압착하여 형성될 수 있다.
상기 접착부는, 스트립형상의 박판을 프레스 다이에 안착시키고, 상기 프레스 펀치로 가압하여 형성될 수 있다.
상기 접착부의 두께는, 상기 리드탭부 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는, 전류를 충방전하는 전극조립체;
상기 전극조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀폐하며 연결되는 캡플레이트 및 전극단자를 가지는 캡조립체, 상기 전극조립체와 상기 전극단자를 전기적으로 연결시키는 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭은, 상기 전극조립체와 연결되는 접착부와, 상기 전극단자와 연결되고 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하고, 상기 접착부와 상기 리드탭부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 전극탭은 복수개로 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지는, 전류를 충방전하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스, 상기 케이스의 개구를 밀폐하며 연결되는 캡플레이트 및 전극단자를 가지는 캡조립체, 상기 전극조립체와 상기 케이스를 연결시키는 제1 전극탭과 상기 전극조립체와 상기 전극단자를 전기적으로 연결시키는 제2 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭은, 상기 전극조립체와 연결되는 접착부와, 상기 전극단자 또는 상기 케이스와 연결되고 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하고, 상기 접착부와 상기 리드탭부는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 제조방법은, 보다 용이하게 두께의 차이를 갖는 전극탭을 제조할 수 있어 생산성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극조립체와 전극탭이 연결되는 부분에서 전류 집중을 감소시켜 폭발의 위험을 줄이고, 전극조립체의 권취 횟수를 증가시켜 전지의 용량을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 이차전지의 분리 사시도이다.
도 3은 도 1의 전극조립체를 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 사시도이다.
도 5는 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제1 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제2 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제3 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 분리 사시도이다.
도 9는 도 8에 적용되는 전극조립체의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "~위에" 또는 "~상에" 있다고 할 때 이는 다른 부분의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 그리고 "~위에" 또는 "~상에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미하며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 이차전지의 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 이차전지(100)는 전류를 충방전 할 수 있는 전극조립체(10)와 전극조립체(10)를 내장하는 파우치 케이스(30)를 포함한다.
전극조립체(10)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 개재된 세퍼레이터(13)를 포함한다.
전극조립체(10)는 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)를 함께 권취하여 형성될 수 있다. 다른 예로, 전극조립체(10)는 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)가 적층되어 형성될 수도 있다.
제1 전극(11)은 일 예로, 양극일 수 있다. 스트립 형상의 금속 박판으로 이루어진 양극 집전체와 양극 집전체의 한면 또는 양면에 코팅되는 코팅부(11a)를 포함할 수 있다. 양극 집전체는 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 알루미늄 박판으로 이루어질 수 있다. 코팅부(11a)는 리튬계 산화물에 바인더, 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
제2 전극(12)은 제1 전극과 반대되는 극성이며, 일례로, 음극일 수 있다. 스트립 형상의 금속 박판으로 이루어진 음극 집전체와 음극 집전체의 한면 또는 양면에 코팅되는 코팅부(12a)를 포함할 수 있다.
음극 집전체는 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 구리 박판으로 이루어질 수 있다. 코팅부(12a)는 탄소재 등의 음극 활물질에 바인더 도전재 등이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
세퍼레이터(13)는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene) 등의 폴리올레핀(Polyolefine)으로 이루어질 수 있다.
파우치 케이스(30)는 전극조립체(10)를 수용하는 수용부(31)와 수용부(31) 주위로 형성되는 테두리접합부(33) 및 상부접합부(35)를 포함할 수 있다.
파우치 케이스(30)의 수용부(31)는 전극조립체(10)와 함께 전해질을 수용한다. 파우치 케이스(30)는 절연층을 포함하는 필름으로 형성될 수 있으며, 제1 판(30a) 및 제2 판(30b)으로 이루어질 수 있다.
테두리접합부(33), 상부접합부(36)에서 파우치 케이스(30)의 제1 판(30a) 및 제2 판(30b)은 열융착하여 접합될 수 있다. 따라서, 수용부(31)에 내장된 전해질은 외부로 누액되는 것이 방지된다.
전극탭(20)은 제1 전극탭(21)및 제2 전극탭(22)으로 나뉠 수 있다. 제1 전극탭(21)및 제2 전극탭(22)은, 제1 전극(11) 과 제2 전극(12) 과 각각 전기적으로 연결되어 있다. 제1 전극탭(21) 및 제2 전극탭(22)은 파우치 케이스(30)의 외부로 돌출될 수 있다.
제1 전극탭(21)및 제2 전극탭(22)에는 상부접합부(35)와 단락 되는 것을 방지하기 위해 보호 테이프(23,24)이 감겨있을 수 있다. 이에 따라, 상부접합부(35)의 열손상을 방지하고, 파우치 케이스(30)가 전류에 의해 단락 되는 것을 방지할 수 있다.
전극탭(20)은 활물질이 코팅되지 않은 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)의 무지부(11b, 12b)에 연결된다. 예를 들면, 제1 전극(11)은 집전체에 활물질이 코팅된 코팅부(11a)와 활물질이 코팅되지 않은 무지부(11b)를 포함하며, 제1 전극탭(21)은 무지부(11b)에 용접되어 연결될 수 있다.
전극탭(20)은 파우치 케이스(30)외부로 돌출된다. 전극탭(20)은 파우치 케이스(30) 내부에 형성된 테라스공간(33)에서 두께의 차이로 인해 단차가 형성되어 있다.
예를 들면, 제1 전극탭(21)은 파우치 케이스(30) 외부로 돌출되는 부위 보다 전극조립체(10)에 연결되는 부위의 두께를 보다 얇게 형성한다. 제1 전극탭(21)은 일체로 형성되어 있으며, 테라스공간(33)에서 두께의 차이로 인한 단차가 형성되어 있다.
이를 통해, 전극탭(20)과 전극조립체(10)가 전기적으로 연결되는 부위에서 전류가 집중하는 현상을 감소시켜 폭발의 위험을 줄일 수 있다. 또한, 전극탭(20)이 연결되는 무지부(11b, 12b)의 연결부위가 얇게 형성되므로, 수용부(31) 내부에 수용되는 전극조립체(10)의 권취 횟수를 증가 시킬 수 있어 전지 용량은 향상될 수 있다.
전극탭(20)은 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)의 집전체와 같은 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(11)은 양극일 수 있고, 제1 전극(11)의 집전체는 알루미늄 박판일 수 있다. 이에 따라, 제1 전극탭(21)은 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(12)은 음극일 수 있고, 제2 전극(12)의 집전체는 구리 박판일 수 있다. 이에 따라, 제2 전극탭(22)은 구리로 이루어질 수 있다.
도 3은 도 1의 전극조립체를 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 3을 참고하면, 제1 전극탭(21)은 제1 전극(11)의 무지부(11b)에 연결되어 있다.
전극탭(20)은 리드탭부(20a)와 접착부(20b)로 이루어지고, 리드탭부(20a)와 접착부(20b)는 일체로 형성되며, 리드탭부(20a)는 접착부(20b)와 두께의 차이가 있다. 리드탭부(20a)와 접착부(20b) 사이에는 만곡부(20c)가 형성될 수 있다.
이하에서는 제1 전극탭(21)을 예로 들어 설명한다.
제1 전극탭(21)의 접착부(21b)는 제1 전극(11)의 무지부(11b)에 연결될 수 있다. 무지부(11b)에서의 접착부(21b) 연결길이는 전극조립체(10)의 길이 보다는 짧게 형성될 수 있다. 접착부(21b)는 제1 전극(11)의 무지부(11b)와 용접되어 연결될 수 있다.
접착부(21b)는 제1 전극(11) 일면의 코팅부(11a)의 두께와 동일하거나 얇게 형성될 수 있다. 이에 따라, 무지부(11b)에 제1 전극탭(21)이 연결되어도 제1 전극(11)의 두께가 증대되지 않는다.
리드탭부(21a)는 접착부(21b)에서 연장되어 파우치 케이스(30)외부로 돌출되며, 파우치 케이스(30)와 접촉되는 면에는 보호테이프(23, 24)가 감겨져 있다.
리드탭부(21a)는 접착부(21b) 보다 두껍게 형성된다. 리드탭부(21a)는 파우치 케이스(30) 내부에 형성된 테라스공간(33)에서 접착부(21b)와 단차지고, 파우치 케이스(30)외부로 연장될 수 있다. 리드탭부(21a)와 접착부(21b) 사이에는 만곡부(21c)가 형성될 수 있다.
도 4는 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 사시도이다.
도 4를 참고하면, 전극탭(20)은 리드탭부(20a) 및 접착부(20b)를 포함하며, 리드탭부(20a)의 제1 두께(t1)는 접착부(20b)의 제2 두께(t2) 보다 두꺼울 수 있다. 접착부(20b)의 길이(L2)는 리드탭부(20a)의 길이(L1)보다 길게 형성될 수 있다.
전극탭(20)의 리드탭부(20a)와 접착부(20b)의 폭(W)은 동일하게 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 리드탭부(20a)의 폭과 접착부(20b)의 폭은 서로 차이가 날 수 있다.
접착부(20b)의 제2 두께(t2)는 리드탭부(20a)의 제1 두께(t1)의 1/1.1배 내지 1/10배 범위 내로 형성될 수 있다. 예를 들면, 리드탭부(20a)의 제1 두께(t1)는 박판(50)의 두께와 동일하게 형성될 수 있으며, 제1 두께(t1)는 50㎛ 내지 100㎛ 범위에서 형성될 수 있다.
리드탭부(20a)는 스트립형상의 박판(50)과 두께가 동일하다. 즉, 전극탭(20)을 보다 용이하게 제조하기 위해 이차전지(100)의 외부로 돌출될 리드탭부(20a)의 두께를 미리 고려하여 스트립형상의 박판(50)의 두께를 제1 두께(t1)로 선정한다.
이에 따라, 접착부(20b)의 제2 두께(t2)는 45㎛ 내지 90㎛ 또는 5㎛ 내지 10㎛의 범위에서 형성될 수 있다.
접착부(20b)의 길이(L2)는 리드탭부(20a)의 길이(L1)보다 1/2배 내지 5배 범위 내로 형성될 수 있다. 접착부(20b)의 길이(L2)를 길게 형성할 경우, 무지부(11b, 12b)와 접착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 충방전으로 전극조립체(10)로 전류가 흐를 때, 온도가 집중되는 것을 분산시킬 수 있다.
리드탭부(20a)와 접착부(20b) 사이에는 만곡지게 형성된 만곡부(20c)가 형성될 수 있다. 만곡부(20c)는 전극탭(20)의 제조방법에 따라 달리 형성될 수 있다.
도 5는 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제1 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 5 를 참고하면, 전극탭(20)은 제1 두께(t1)의 스트립형상의 박판(50)을 압착롤(210)에 삽입시켜 제조할 수 있다.
먼저, 전극탭(20)의 제조방법은, 제1 두께(t1)로 이루어진 스트립형상의 박판(50)을 준비하는 단계를 포함한다. 박판(50)은 전술한 바와 같이 제1 전극(11)의 집전체 및 제2 전극(12)의 집전체에 따라 알루미늄 박판 또는 구리 박판일 수 있다.
박판(50)은 스트립형상이며, 압착롤(210)에 연속적으로 삽입되고, 압착롤(210)의 압착과 해제의 반복과정을 통해 접착부(20b)와 리드탭부(20a)를 형성하고, 릴트레이(200)에 감겨져 포장될 수 있다.
다음으로, 박판(50)의 일측 단부에서부터 제2 두께(t2)로 압착하여 접착부(20b)를 형성하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 제1 두께(t1)로 이루어진 스트립형상의 박판(50)을 길이방향으로 이동시켜 압착롤(210)에 삽입시킨다. 이동은 컨베이어벨트와 같은 이동수단이 이용될 수 있으며, 여기에서는 이동수단은 생략한다.
압착롤(210)은 상하로 배치되고, 박판(50)의 하면과 하부에 위치하는 압착롤(210)은 레벨이 동일할 수 있다. 압착롤(210)에 박판(50)이 길이방향으로 삽입되면서 박판(50)의 일면은 박판(50)의 일측 단부에서부터 압착될 수 있다.
예를 들면, 하부에 위치한 압착롤(210)과 박판(50)의 하면의 레벨을 일치시켜 압착롤(210)에 삽입시킬 경우, 상부에 위치한 압착롤(210)은 박판(50) 상면을 압착시켜 제2 두께(t2)로 이루어지는 접착부(20b)를 형성할 수 있다. 접착부(20b)의 제2 두께(t2)는 박판(50) 의 제1 두께(t1)보다 1/1.1 내지 1/10 범위로 형성될 수 있다.
다음으로, 박판(50)에 형성된 접착부(20b)에 가해진 압착을 해제하여 접착부(20b)에서 박판(50)의 타측 단부까지 제1 두께(t1)로 이루어져 접착부(20b)보다 두꺼운 리드탭부(21a)를 포함할 수 있다. 즉, 압착롤(210)을 상하로 이동시켜 압착롤(210) 사이의 공간을 더 크게 형성하여 박판(50)의 압착을 해제시킨다.
압착롤(210)의 이동에 의해, 압착 해제 지점에서는 만곡진 만곡부(20c)가 형성될 수 있다. 압착이 해제 된 채로 이동되는 박판(50)은 리드탭부(20a)가 된다. 이에 따라, 리드탭부(20a)의 두께는 박판(50)의 제1 두께(t1)로 형성된다. 결국, 리드탭부(20a)은 접착부(20b)보다 두껍게 형성된다.
스트립형상의 박판(50)을 연속적으로 압착롤(210)에 공급하고, 박판(50)의 압착과 압착 해제의 과정을 반복하면서, 서로 연결된 복수개의 전극탭(20)을 형성할 수 있다. 이러한 복수개의 전극탭(20)이 형성된 박판(50)은 릴트레이(200)에 의해 감겨져 포장될 수 있다.
도 6은 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제2 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 압착롤(210)은 스트립형상의 박판(50) 폭(W) 방향으로 압착할 수 있다. 전극탭(20)의 제1 실시예와 공통된 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 이하 설명한다.
압착롤(210)의 길이는 압착에 의해 박판(50)에 형성될 접착부(20b)의 길이(L2)와 같게 형성될 수 있다. 이를 통해, 이동수단에 의해 한 방향으로 이동하는 박판(50)을 수직하게 압착하여 접착부(20b)를 보다 간단하게 형성할 수 있다.
이 경우, 압착롤(210)은 일반적으로 원통형으로 형성될 수 있으므로, 접착부(20b)와 리드탭부(20a)사이에는 수직한 면이 형성된다. 이에 따라, 연속적인 박판(50)의 공급에 의해 형성되는 복수개의 전극탭(20)의 절단이 보다 용이할 수 있다.
도 7은 도 2의 전극조립체에 적용되는 전극탭의 제3 실시예에 따른 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 연속적으로 공급되는 스트립형상의 박판(50)은 프레스(220)에 의해 가압되어 접착부(20b)가 형성될 수 있다.
전술한 전극탭(20)의 제1 및 제2 실시예와 공통된 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 설명한다.
스트립형상의 박판(50)을 길이방향으로 이동시켜 프레스(220)에 삽입시킨다. 이동은 컨베이어벨트와 같은 이동수단이 이용될 수 있으며, 여기에서는 이동수단은 생략한다.
예를 들면, 프레스(220)는 하부에 다이(die, 225)가 배치되고 상부에 프레스(220) 펀치(punch, 227)가 배치될 수 있다. 이동수단에 의해 이동된 박판(50)은 다이(225)에 안착된다. 다음으로, 펀치(227)로 박판(50)을 가압할 수 있다. 예를 들면, 펀치(227)는 2회 내지 10회로 나누어 박판(50)을 가압하여 접착부(20b)를 형성할 수 있다. 이때, 박판(50) 은 펀치()에 의한 가압이 끝날 때까지 이동이 멈출 수 있다.
접착부(20b)의 제2 두께(t2)는, 박판(50)의 제1 두께(t1)의 1/1.1 내지 1/10 범위로 형성될 수 있다. 프레스(220)는 접착부(20b)의 제2 두께(t2)의 조절이 다른 실시예에 비해 좀 더 용이할 수 있다. 프레스(220)를 이용하여 박판(50)에 연속적으로 교호 배치되는 접착부(20b)의 두께인 제2 두께(t2)를 서로 다르게 형성할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지의 분리 사시도이고, 도 9는 도 8에 적용되는 전극조립체의 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 제2 실시예에 따른 이차 전지(101)는 전류를 발생시키는 전극조립체(60), 전극조립체(60)를 내장하는 케이스(80), 케이스(80)와 결합되어 전극조립체(60)에 전기적으로 연결되는 캡조립체(90)를 포함한다.
전극조립체(60)는 순차적으로 배치되는 제1 전극(11), 세퍼레이터(13) 및 제2 전극(12)을 포함한다. 전극조립체(60)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 이들 사이에 배치되는 절연체인 세퍼레이터(13)를 권취하여 형성된다. 예를 들면, 전극조립체(60)는 원통형으로 형성된다. 원통형 전극조립체(60)의 중심에는 코어핀(64)이 배치된다. 코어핀(64)은 원통 형상으로 이루어지며, 전극조립체(60)의 원통 형상을 유지하도록 전극조립체(60)를 지지한다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 활물질이 도포된 코팅부(11a, 12a)와 활물질이 도포되지 않은 무지부(11b, 12b)를 포함한다.
제1 전극(11)의 무지부(11b)에는 제1 전극탭(71)이 연결되고, 제2 전극(12)의 무지부(12b)에는 제2 전극탭(72)이 연결되며, 제2 전극탭(72)은 전극조립체(60)의 하단에 배치되어 케이스(80)의 바닥에 용접으로 부착된다. 제1 전극탭(71)은 복수개로 형성될 수 있다.
전극탭(70)은 제1 전극탭(71)및 제2 전극탭(72)으로 나뉠 수 있다. 제1 전극탭(71)및 제2 전극탭(72)은, 제1 전극(11) 과 제2 전극(12) 과 각각 전기적으로 연결되어 있다. 전극탭(70)은 리드탭부(70a)와 접착부(70b)로 이루어지고, 리드탭부(70a)와 접착부(70b)는 일체로 형성되며, 리드탭부(70a)는 접착부(70b)와 두께의 차이가 있다. 리드탭부(70a)와 접착부(70b) 사이에는 만곡부(70c)가 형성될 수 있다.
이를 통해, 전극탭(70)과 전극조립체(60)가 전기적으로 연결되는 부위에서 전류가 집중하는 현상을 감소시켜 폭발의 위험을 줄일 수 있다. 또한, 전극탭(70)이 연결되는 무지부(11b, 12b)의 연결부위가 얇게 형성되므로, 케이스(80) 내부에 수용되는 전극조립체(60)의 권취 횟수를 증가 시킬 수 있어 전지 용량은 향상될 수 있다.
본 실시예에서는 제1 전극탭(71)이 상부에 설치되고 제2 전극탭(72)이 하부에 설치된 구조를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 전극탭(71)이 하부에 설치되고 제2 전극탭(72)이 상부에 설치될 수도 있다.
케이스(80)는 전극조립체(60)를 삽입할 수 있도록 일측이 개방된 원통형 또는 각형으로 형성될 수 있다.
케이스(80)는 제2 전극탭(72)에 연결되어, 이차 전지(101)에서 제2 전극단자로 작용하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈 도금 강과 같은 도전성 금속으로 형성된다.
캡조립체(90)는 케이스(80)에 끼워진 후, 클램핑과정을 통해서 케이스(80)에 고정하는데, 이 때, 케이스(80)에는 비딩부(81)와 클램핑부(82)가 형성된다.
캡조립체(90)는 개스킷(96)을 개재하여 케이스(80)의 개방측에 결합되어, 전극조립체(60)과 전해액을 내장하는 케이스(80)를 밀폐한다. 캡조립체(90)는 캡플레이트(91), 벤트플레이트(92), 미들플레이트(93), 서브플레이트(94), 양성온도소자(PCT)(98)를 포함한다.
캡플레이트(91)는 상부로 돌출된 외부 단자(91a)와 배기구(91b)가 형성된 판 형상으로 이루어질 수 있다. 캡플레이트(91)는 최종적으로 제1 전극탭(71)에 전기적으로 연결되어, 이차 전지(101)에서 제1 전극단자로 작용한다.
양성온도소자(98)는 캡플레이트(91)와 벤트플레이트(92) 사이에 배치된다. 양성온도소자(98)는 원형의 고리 형상으로 이루어지며, 캡플레이트(91)와 벤트플레이트(92) 사이에 위치한다. 양성온도소자(98)는 온도의 상승에 따라 저항이 커지는 소자로서 캡플레이트(91)와 벤트플레이트(92) 사이에서 전류 흐름을 단속한다. 기 설정된 온도 초과 상태에서, 양성온도소자(98)는 무한대까지 커지는 전기 저항을 가지며, 이로 인하여, 충전 또는 방전 전류의 흐름을 차단한다.
벤트플레이트(92)는 캡플레이트(91)의 아래에 배치되며, 기 설정된 압력 조건에서 전극조립체(60)와 캡플레이트(91)의 전기적 연결을 차단하는 역할을 한다. 또한, 벤트플레이트(92)는 기 설정된 압력 조건에서 파단되어 이차 전지(101) 내부의 가스를 방출한다.
이를 위해서 벤트플레이트(92)는 하부를 향하여 돌출된 홈부와 홈부의 중심에서 서브플레이트(94)를 향하여 아래로 돌출된 접속돌기(92a)와 접속돌기(92a)의 주변에 형성된 노치(92b)를 갖는다.
노치(92b)는 이차 전지(101)의 내부 압력 상승 시에 파단될 수 있도록 다양한 형태로 형성될 수 있다.
벤트플레이트(92)와 서브플레이트(94)는 이차전지의 내압이 상승할 때 전류를 차단하는 전류차단장치(CID)를 형성한다. 전류차단장치(CID)의 연결부는 접속돌기(92a)와 서브플레이트(94)의 용접 부분에 의하여 형성된다. 전류차단장치(CID) 작동 시에 접속돌기(92a)가 위로 상승하면서 접속돌기(92a)와 서브플레이트(94)가 분리되며, 이에 따라 전극조립체(60)와 캡플레이트(91)는 전기적으로 분리된다.
또한, 접속돌기(92a)의 상승 후에 이차 전지(101) 내부의 압력이 더욱 상승하면, 노치(92b)가 파단되면서 이차 전지(101)의 내부에서 발생한 가스가 배기구(91b)를 통해서 외부로 배출된다.
서브플레이트(94)는 원형의 판형상으로 이루어지며, 벤트플레이트(92)와 마주하여, 접속돌기(92a)에 전기적으로 연결된다. 서브플레이트(94)는 미들플레이트(93)에 용접으로 접합되어 미들플레이트(93)를 매개로 전극조립체(60)와 전기적으로 연결된다. 다만 미들플레이트(93)는 서브플레이트(94)를 통해서만 벤트플레이트(92)와 전기적으로 연결되며 서브플레이트(94)는 벤트플레이트(92)와 직접 맞닿지 않아야 전류 차단 장치가 작동할 수 있다.
미들플레이트(93)는 벤트플레이트(92)와 서브플레이트(94) 사이에 배치된다. 미들플레이트(93)의 중앙에는 접속돌기(92a)가 삽입될 수 있도록 관통홀이 형성되고, 관통홀의 외측에는 이차 전지(101)의 내부 압력을 벤트플레이트(92)에 전달할 수 있도록 복수 개의 통기홀이 형성될 수 있다.
미들플레이트(93)에는 제1 전극탭(71)과 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 제1 전극탭(71)은 복수개로 형성될 수 있다. 제1 전극탭(71)의 리드탭부(71a)는 미들플레이트(93)에 용접으로 고정되어 전기적으로 연결되어 있다.
이에 따라, 미들플레이트(93)는 일측으로 서브플레이트(94) 및 접속돌기(92a)를 통하여 벤트플레이트(92)에 전기적으로 연결된다. 다른 일측으로 제1 전극탭(71)에 연결된다. 결국, 제1 전극탭(71)은 미들플레이트(93), 서브플레이트(94), 벤트플레이트(92)를 통하여 캡플레이트(91)에 전기적으로 연결된다.
한편, 미들플레이트(93)와 벤트플레이트(92) 사이에는 미들플레이트(93)와 벤트플레이트(92)를 절연시키는 절연부재(95)가 설치된다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
- 부호의 설명 -
100: 이차전지 200: 릴트레이
210: 압착롤 220: 프레스
225: 다이 227: 펀치
10: 전극조립체 11: 제1 전극
12: 제2 전극 13: 세퍼레이터
11a, 12a: 코팅부 11b, 12b: 무지부
20: 전극탭 20c, 21c: 만곡부
21: 제1 전극탭 22: 제2 전극탭
20a, 21a, 22a: 리드탭부 20b, 21b, 22b: 접착부
23, 24: 보호테이프 30: 파우치 케이스
30a: 제1 판 30b: 제2 판
31: 수용부 32: 테두리접합부
33: 테라스공간 35: 상부접합부
50: 박판 101: 이차전지
60: 전극조립체 70: 전극탭
71: 제1 전극탭 72: 제2 전극탭
70a, 71a, 72a: 리드탭부 70b, 71b, 72b: 접착부
70c, 71c, 72c: 만곡부 80: 케이스
81: 비딩부 82: 클램핑부
90: 캡조립체 91: 캡플레이트
91a: 외부단자 91b: 배기구
92: 벤트플레이트 92a: 접속돌기
92b: 노치 93: 미들플레이트
94: 서브플레이트 95: 절연부재
96: 개스킷 98: 양성온도소자
W: 폭 t1: 제1 두께
t2: 제2 두께 L1: 리드탭부 길이
L2: 접착부 길이

Claims (18)

  1. 제1 두께로 이루어진 스트립형상의 박판을 준비하는 단계;
    상기 박판을 일측 단부에서부터 제2 두께로 압착하여 접착부를 형성하는 단계; 및
    상기 접착부에 가해지는 압착을 해제하고, 상기 접착부로부터 상기 박판의 타측 단부까지 상기 제1 두께인 리드탭부를 형성하는 단계를 포함하는 전극탭의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판을 길이방향으로 압착롤에 삽입시키는 단계를 더 포함하는 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판을 폭 방향으로 압착롤에 삽입시키는 단계를 더 포함하는 전극탭 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 두께는 50㎛ 내지 100㎛ 범위에서 형성되는 전극탭의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 두께는,
    상기 제1 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성되는 전극탭 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박판을 프레스에 삽입시키는 단계;
    상기 박판을 상기 프레스 다이에 안착시키는 단계; 및
    상기 프레스 펀치로 가압하는 단계를 더 포함하는 전극탭 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 펀치는 상기 박판을 상기 펀치로 1회 내지 10회의 범위로 가압하는 단계를 더 포함하는 전극탭 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착부의 길이는,
    상기 리드탭부의 길이의 1/2배 내지 5배의 범위로 형성되는 전극탭 제조방법.
  9. 전류를 충방전하는 전극조립체;
    상기 전극조립체를 수용하는 파우치 케이스; 및
    상기 전극조립체와 전기적으로 연결되어 상기 파우치 케이스 외부로 돌출되는 전극탭을 포함하고,
    상기 전극탭은,
    상기 전극조립체와 연결되는 접착부와,
    상기 파우치 케이스 외부로 돌출되며, 상기 파우치 케이스와 접촉되는 부위에 보호테이프가 감겨지고, 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하고,
    상기 접착부와 상기 리드탭부는 일체로 형성되는 이차전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부와 상기 리드탭부 사이에는 만곡부가 형성된 이차전지.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부는,
    스트립형상의 박판을 압착롤에 삽입하여 상기 박판의 일측 단부에서부터 길이방향으로 압착하여 형성되는 이차전지.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부는,
    스트립형상의 박판을 압착롤에 삽입하여 상기 박판의 폭 방향으로 압착하여 형성되는 이차전지.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부는,
    스트립형상의 박판을 프레스 다이에 안착시키고, 상기 프레스 펀치로 가압하여 형성되는 이차전지.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착부의 두께는,
    상기 리드탭부 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성되는 이차전지.
  15. 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체를 수용하는 케이스;
    상기 케이스와 결합된 캡플레이트;
    상기 캡플레이트의 아래에 배치되는 미들플레이트;
    상기 제1 전극과 상기 미들플레이트를 전기적으로 연결시키는 제1 전극탭을 포함하고,
    상기 제1 전극탭은,
    상기 제1 전극과 연결되는 접착부와,
    상기 미들플레이트와 연결되고 상기 접착부 보다 두꺼운 리드탭부를 포함하며,
    상기 접착부와 상기 리드탭부 사이에는 만곡부가 형성된 이차전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전극탭은 복수개로 형성되는 이차전지.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 전극탭을 포함하고,
    상기 제2 전극탭은 상기 전극조립체의 하부에서 상기 케이스와 연결되는 이차전지.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 접착부의 두께는,
    상기 리드탭부 두께의 1/1.1 내지 1/10의 두께의 범위로 형성되는 이차전지.
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