WO2018080074A1 - 이차 전지 - Google Patents

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WO2018080074A1 PCT/KR2017/011407 KR2017011407W WO2018080074A1 WO 2018080074 A1 WO2018080074 A1 WO 2018080074A1 KR 2017011407 W KR2017011407 W KR 2017011407W WO 2018080074 A1 WO2018080074 A1 WO 2018080074A1
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극 및 제2 전극을 가지는 전지 조립체, 전지 조립체를 수용하는 케이스, 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제1 리드 탭, 제1 리드 탭과 전기적으로 연결되어 있는 저항체 소자, 저항체 소자와 전기적으로 연결되어 있는 제2 리드 탭을 포함하고, 제1 리드 탭 및 제2 리드 탭 중 어느 하나는 상기 저항체 소자와 전기적으로 연결되며 제1 폭을 가지는 제1 부분, 상기 제1 부분과 연결되어 있으며 상기 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 가지는 제2 부분을 포함한다.

Description

이차 전지
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 저항체 소자를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발에 따라 에너지원으로써 이차 전지의 수요가 증가되고 있으며, 또한 고에너지화, 소형화, 경량화 및 박형화가 요구된다. 예를 들면, 이차 전지에는 폴리머 고체 전해질 필름을 이용하여 평평하게 형성됨으로써 이차 전지의 박형화를 효과적으로 구현하는 리튬이온 폴리머 전지가 있다.
리튬이온 폴리머 이차 전지는 리튬이온을 통과시키는 폴리머 고체 전해질 필름을 사이에 두고 양면에 양극과 음극을 적층하여 전극 조립체를 형성하고, 전극 조립체의 양면에 외장재를 배치하여 외장재의 주변부를 열융착하여 파우치를 형성함으로써 전극 조립체를 파우치에 내장한다.
전극 조립체의 양극에 연결되는 양극 리드탭과 음극에 연결되는 음극 리드탭은 파우치의 일측으로 인출된다. 양극 리드탭과 음극 리드탭은 보호 회로 부품들을 실장하는 보호 회로 모듈(PCM, Protection Circuit Module)에 전기적으로 연결된다.
보호 회로 모듈은 이차 전지의 과충전, 과방전, 과전류 및 쇼트(short)를 방지하도록 형성된다. 또한 보호 회로 모듈과 양극 리드탭 사이에 양성 온도 계수(Positive Temperature Coefficient)를 가지는 저항체 소자가 사용된다.
저항체 소자, 즉 TCO(Thermal-Cut-Off)는 이차 전지의 온도가 설정된 위험 값에 이르면 양극 리드탭과 보호 회로 모듈을 전기적으로 차단하고, 이차 전지의 온도가 설정된 안전 값에 이르면 양극 리드탭과 보호 회로 모듈을 전기적으로 다시 연결한다. 따라서 이차 전지에 대하여 저항체 소자의 온도 검출 성능이 우수할 필요가 있다.
본 발명의 일 측면은 이차 전지에서 발열이 발생할 때, 저항체 소자를 신속하게 동작시켜 이차 전지가 과열로 인해서 폭발하는 것을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제1 전극 및 제2 전극을 가지는 전지 조립체, 전지 조립체를 수용하는 케이스, 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제1 리드 탭, 제1 리드 탭과 전기적으로 연결되어 있는 저항체 소자, 저항체 소자와 전기적으로 연결되어 있는 제2 리드 탭을 포함하고, 제1 리드 탭 및 제2 리드 탭 중 어느 하나는 상기 저항체 소자와 전기적으로 연결되며 제1 폭을 가지는 제1 부분, 상기 제1 부분과 연결되어 있으며 상기 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 가지는 제2 부분을 포함한다.
상기 저항체 소자는 제1 리드 탭과 연결되는 제1 연결부, 제2 리드탭과 전기적으로 연결되는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
상기 제2 리드 탭의 제1 부분과 제2 연결부는 복수의 스팟 용접으로 연결될 수 있다.
상기 제2 리드 탭의 제1 부분 및 제2 연결부와 중첩하는 연결 부재를 더 포함하고, 제2 연결부 및 제2 리드탭의 제1 부분은 복수의 용접 스팟으로 연결 부재에 결합될 수 있다.
상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제3 리드 탭을 더 포함할 수 있다.
상기 저항체 소자는 설정된 온도에서 저항이 무한대로 증대되는 양성 온도 계수 소자를 포함할 수 있다.
상기 케이스는 파우치일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극 및 제2 전극을 가지는 전지 조립체, 전지 조립체를 수용하는 케이스, 제1 전극과 전기적으로 연결되며 제1 소 리드부 및 제2 소 리드부를 가지는 제1 리드 탭, 제2 전극과 연결되어 있는 제2 리드 탭, 제1 소 리드부 및 상기 제2 소 리드부와 각각 연결된 제1 연결부 및 제2 연결부를 가지는 저항체 소자, 제1 소 리드부와 상기 제1 연결부 사이 또는 상기 제2 소 리드부와 상기 제2 연결부 사이를 연결하는 보조 발열부를 포함한다.
상기 보조 발열부는 복수의 용접 스팟을 포함한다.
상기 제2 소 리드부는 제1 폭을 가지는 제1 부분, 제1 폭보다 넓은 폭을 가지는 제2 부분을 가지고, 제1 부분은 보조 발열부와 연결될 수 있다.
상기 용접 스팟은 마찰 용접 또는 저항 용접으로 형성될 수 있다.
상기 저항체 소자는 설정된 온도에서 저항이 무한대로 증대되는 양성 온도 계수 소자를 포함할 수 있다.
상기 케이스는 파우치일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 보조 발열부를 형성함으로써, 저항체 소자의 전류 차단 능력을 향상시켜, 전지 조립체의 과열로 인한 전지 폭발을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 이차 전지의 전극 조립체와 파우치를 분해한 사시도이다.
도 3은 도 1의 일부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 저항체 소자의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 6은 도 5의 일부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 7은 종래 기술에 따른 이차 전지의 시간에 따른 온도 변화를 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 시간에 따른 온도 변화를 측정한 그래프이다.
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.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
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.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 이차 전지의 전극 조립체와 파우치를 분해한 사시도이고, 도 3은 도 1의 일부분을 확대 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 저항체 소자의 개략적인 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)를 수용하는 케이스를 포함한다. 케이스는 각형 또는 파우치형일 수 있으며, 이하에서는 파우치(120)형을 예로 들어 설명한다.
전극 조립체(110)는 제1 전극(11), 제2 전극(12), 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 세퍼레이터(13)를 포함한다. 세퍼레이터(13)는 절연을 위한 것으로, 제1 전극(11), 세퍼레이터(13), 제2 전극(12), 세퍼레이터(13) 순으로 적층될 수도 있다.
전극 조립체(110)는 제1 전극(11), 세퍼레이터(13) 및 제2 전극(12)이 적층된 상태로 권회축을 중심으로 권취된 젤리롤(jelly roll) 형태일 수 있다. 필요에 따라서 전극 조립체는 권취된 후 납작하게 가압될 수 있으며, 횡단면이 대략 타원형일 수 있다.
또한, 전극 조립체(110)는 시트(sheet) 형태의 제1 전극(11), 세퍼레이터(13) 및 제2 전극(12)이 반복적으로 적층된 형태(도시하지 않음)로 횡단면이 대략 직사각형일 수 있다.
제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은 각각 띠 형상의 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 제1 전극 활성부(11a) 및 제2 전극 활성부(12a)와 활물질이 도포되지 않은 제1 전극 무지부(11b) 및 제2 전극 무지부(12b)를 포함한다. 제1 전극 무지부(11b) 및 제2 전극 무지부(12b)는 각각 제1 전극 활성부(11a) 및 제2 전극 활성부(12a)의 일변을 따라서 일정 간격마다 형성될 수 있으며, 권회축을 중심으로 감아져 복수의 제1 전극 무지부(11b)들이 중첩하거나 제2 전극 무지부(12b)들이 중첩될 수 있다.
복수의 제1 전극 무지부(11b)들은 서로 초음파 용접 등으로 용접될 수 있고, 복수의 제2 전극 무지부(12b)들은 서로 초음파 용접등으로 용접될 수 있다.
제1 전극 무지부(11b)와 제2 전극 무지부(12b)는 일정간격 이격되어 단락되지 않도록 배치된다. 예를 들어, 제1 전극(11)은 이차 전지의 양극일 수 있으며, 제1 전극 활성부(11a)는 알루미늄과 같은 금속 포일 위에 전이 금속 산화물 등의 활물질이 도포될 수 있다. 그리고 제2 전극(12)은 이차 전지의 음극일 수 있으며, 제2 전극 활성부(12a)는 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일 위에 흑연 또는 탄소 등의 활물질이 도포될 수 있다.
세퍼레이터(13)는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리 올레핀, 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 등으로 이루어질 수 있다.
전극 조립체(110)는 전해질과 함께 파우치에 삽입된 후 밀봉될 수 있다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, EMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
파우치(120)는 다층 시트 구조에 이루어지는 하부 시트(201)와 상부 시트(202)를 포함한다. 예를 들어, 파우치의 상부 시트(202) 및 하부 시트(201)는 각각 내면을 형성하며 절연 및 열융착 작용하는 폴리머 시트(21), 외면을 형성하여 보호 작용하는 PET(polyetyleneterephthalate) 시트, 나일론 시트 또는 PET-나일론 복합 시트(25), 기계적 강도를 제공하는 금속 시트(23)를 포함한다. 금속 시트는 예를 들어 알루미늄 시트일 수 있으며, 접착 시트와 나일론 시트 사이에 위치한다.
상부 시트(202) 또는 하부 시트(201)는 전극 조립체(110)를 수용하도록 오목 한 구조로 형성될 수 있다.
파우치(120)는 전극 조립체(110)가 수용된 후, 전극 조립체(110) 주위에 위치하는 상부 시트와 하부 시트의 테두리부를 서로 열융착하여 테라스부(250)가 형성되면서 밀봉(sealing)된다.
제1 전극 무지부(11b)와 제2 전극 무지부(12b)는 각각 제1 리드 탭(42) 및 제2 리드 탭(44)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 리드 탭(42)와 제2 리드 탭(44)는 열융착된 파우치(120) 밖으로 연결되어 전극 조립체(110)를 파우치(120) 외부에 전기적으로 인출한다.
즉, 제1 리드 탭(42)과 제2 리드 탭(44)은 파우치(120)의 일측면(도 1의 yz평면)에 형성되는 테라스부(250)에서 열융착된 상부 시트 및 하부 시트의 테두리부를 관통하여 배치된다. 이때, 제1 리드 탭(42)와 제2 리드 탭(44)는 각각의 절연 부재(80)에 의하여 파우치(120)와 더 밀착되어 밀봉될 수 있다.
테라스부(250)는 제1 리드 탭(42) 및 제2 리드 탭(44)의 인출 측에서, 전극 조립체(110)를 따라 절곡되는 상부 시트(202)의 테두리를 하부 시트(201)의 평평한 테두리에 열융착 함으로써 형성될 수 있다.
이차 전지는 과충전, 과방전, 과전류 및 외부 쇼트로부터 보호하기 위하여, 회로 기판에 보호 회로 소자들을 실장하여 형성되는 보호 회로 모듈(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
제2 리드 탭(44)은 보호 회로 모듈에 직접 연결(도시하지 않음)되고, 제1 리드 탭(42)은 저항체 소자(300)를 개재하여 보호 회로 모듈에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 리드 탭(42)은 저항체 소자(300)를 중심으로 양쪽으로 분리된 제1 소 리드부(42a)와 제2 소 리드부(42b)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 저항체 소자(300)는 설정된 온도에서 저항이 무한대로 증대되는 양성 온도 계수(positive temperature coefficient, 이하 PTC) 소자(33a)를 포함한다. 양성 온도 계수 소자(33a)는 전달부(33) 내에서 제1 연결부(31)와 접촉하고, 바이 메탈 디스크(33b)는 전달부(33) 내에서 PTC소자(33a)의 상부면과 접촉한다. 제2 연결부(32)는 접촉점(33f)에서 제1 연결부(31)와 접촉하며, 제2 연결부(32)는 바이메탈 디스크(33b)와도 접촉한다. 제1 연결부(31)는 전달부(33)의 내부로 연장되며, 하면을 향하여 부분적으로 노출된다. 따라서, 제1 연결부(31)와 제2 연결부(32)는 전기적으로 연결된다.
파우치 내부에서 발생되는 열은 제1 리드 탭(42)의 제1 소 리드부(42a)를 통하거나, 파우치로부터 직접 저항체 소자의 PTC 소자(33a)에 전달될 수 있다. 이와 같은 열이 저항체 소자(300)의 PTC소자(33a)에 전달되면, PTC소자(33a)는 가열되어 바이 메탈 디스크(33b)를 반전시킨다.
반전된 바이메탈 디스크(33b)가 제2 연결부(32)를 전달부(33)의 상부면, 즉 커버 플레이트(33d)를 향해 밀어주면, 제1 연결부(31)와 제2 연결부(32)가 서로 분리되어 결과적으로 전기적인 단선(cut off)이 된다. 이때, PTC 소자가 가열되어 저항체 소자로 인해서 전기적인 단선이 이루어지는 온도는 파우치가 폭발하는 온도 이하로 설정될 수 있다.
다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 리드 탭(42)의 제1 소 리드부 (42a)의 폭은 일정하게 형성되는 반면, 제2 소 리드부(42b)는 제1 폭을 가지는 제1 부분과 제2 폭(L2)을 가지는 제2 부분을 포함한다. 이때, 제2 폭(L2)은 제1 폭(L1)보다 클 수 있다. 제1 소 리드부(42a)는 저항체 소자(300)의 제1 연결부(31)와 연결되고, 제2 소 리드부(42b)은 연결 부재(50)를 통해서 저항체 소자(300)의 제2 연결부(32)와 연결될 수 있다. 제2 소 리드부(42b)는 제1 폭(L1)을 가지는 제1 부분이 연결 부재(50)와 결합된다.
제2 연결부(32)의 일면과 연결 부재(50)의 일면이 서로 접촉하며, 용접으로 결합될 수 있으며, 제2 소 리드부(42b)의 일면과 연결 부재(50)의 일면이 서로 접촉하며, 용접으로 결합될 수 있다. 이때, 제2 연결부(32)와 연결 부재(50)가 용접된 영역(이하, 제1 용접부라 함)은, 제2 연결부(32)와 연결 부재(50)가 중첩하는 영역의 대부분일 수 있다. 그리고 제2 소 리드부(42b)와 연결 부재(50)가 용접된 영역(이하, 제2 용접부라 함)은, 제2 소 리드부(42b)와 연결 부재(50)가 중첩하는 영역 중, 일부분이 용접될 수 있다. 제2 용접부는 스팟 용접법으로 형성될 수 있으며, 제2 부분(42b)와 연결 부재(50)가 중첩하는 영역 내에서 복수의 용접 스팟(3)이 형성될 수 있다.
복수의 용접 스팟(3)은 동일한 크기로, 일정한 간격을 두고 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 크기 및 간격으로 형성될 수 있다.
제1 리드탭의 제2 소 리드부(42b)와 복수의 용접 스팟(3)은 보조 발열부(D)를 형성하며, 전류의 병목 현상으로 인해서 보조 발열부(D)에서 열이 발생할 수 있다.
따라서, 제1 부분의 폭은 전류의 병목 현상에 의해서 열이 발생할 수 있는 길이로 형성하며, 필요로 하는 열량에 따라서 길이를 조절할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요로 하는 열을 얻기 위해서 다양한 형태로 제1 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전류가 이동하는 경로에 위치하는 제1 부분의 두께를 줄여 전류가 이동하는 경로의 단면적을 줄임으로써 열을 발생시키거나, 상대적으로 저항이 높은 물질로 형성하여 병목 현상 및 발열을 유도할 수 있다.
또한, 용접 스팟의 개수 및 크기가 증가할수록 발생되는 열량은 줄어들 수 있으므로, 필요로 하는 열량에 따라서 다양한 개수 및 크기로 용접 스팟을 형성할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에서와 같이 저항체 소자(300)와 연결되는 제2 소 리드부(42b)의 폭을 서로 다르게 형성하고, 상대적으로 좁은 제1 폭(L1)을 가지는 부분을 스팟 용접함으로써 보조 발열부(D)를 형성하면, 저항체 소자(300)의 전류 차단 능력을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 이상 반응으로 인해서 전지 조립체가 과열될 경우, 이로 인한 열이 저항체 소자(300)에 전달된다. 이때, 전지 조립체는 파우치 내에 위치하고, 저항체 소자(300)는 파우치(120) 밖에 위치함으로써 파우치(120) 내부의 온도와 저항체 소자(300)가 전류를 차단하도록 설정된 온도 사이에 차이가 발생할 수 있다. 이러한 온도 차이로 인해서, 저항체 소자(300)가 전류를 차단하는 온도까지 도달하기 전에, 파우치(120) 내부의 온도는 계속 상승하여 저항체 소자(300)가 전류를 차단하기 전에 전지가 폭발할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 파우치 내부와 저항체 소자가 전류를 차단하는 온도 사이의 차이를 줄여 전지가 폭발하기 전에 전류를 차단시켜, 전지의 폭발을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 보조 발열부(D)를 이용하여 저항체 소자에 추가로 열을 가함으로써, 파우치 내부와 저항체 소자가 전류를 차단하는 온도 차이를 줄여 전지가 폭발하기 전에 저항체 소자를 동작시킨다.
보조 발열부(D)의 제2 소 리드부(42b)는 상대적으로 다른 부분에 비해서 폭이 좁아 전류의 병목 현상이 발생하고, 이 열은 인접한 저항체 소자에 전달된다. 이때, 저항체 소자에 전달되는 열은 저항체 소자가 전류를 차단하는 온도까지 PTC소자를 가열하지 못한다. 따라서, 파우치 내부에서 전달되는 열이 없는 경우, 보조 발열부(D)에서 발생되는 열에 의해서 저항체 소자가 전류를 차단하는 현상은 발생하지 않는다.
반면, 파우치 내부에서 이상 반응이 발생하면, 열이 발생하고, 파우치 내부의 열은 보조 발열부(D)에서 전달되는 열과 함께 저항체 소자로 전달되어, 저항체 소자가 전류를 차단하는 온도까지 빠르게 상승시킨다.
즉, 보조 발열부(D)로 인한 열이 추가로 전달됨으로써, 전지가 폭발하기 전에 저항체 소자가 전류를 차단하여 전지가 폭발하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 보조 발열부(D)는 파우치 내부의 온도와 저항체 소자의 온도 차이 이상으로 저항체 소자의 온도를 상승시킬 수 있는 열을 발생시키는 것이 바람직하다.
예를 들어, 77℃에서 전류를 차단하도록 설정된 저항체 소자를 사용할 때, 파우치 내부의 온도는 대략 85℃ 이상이어야 파우치 밖에 위치하는 저항체 소자가 전류를 차단할 수 있다. 이때, 파우치 내부와 외부의 온도 차이가 대략 8℃가 발생하므로, 보조 발열부는 저항체 소자의 온도를 대략 8℃ 이상 상승시킬 수 있는 열을 발생시키는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명의 실시예에서와 같이 보조 발열부를 형성하면 전지 조립체 및 저항체 소자의 특성에 따라서 용이하게 발열을 유도할 수 있으며, 이로 인해서 저항체 소자의 전류 차단 능력을 향상시킬 수 있다.
이상의 실시예에서는 보조 발열부를 제2 연결부와 연결되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 열이 발생할 수 있으면 제1 연결부와 연결할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 6은 도 5의 일부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 5 및 도 6의 이차 전지는 대부분 도 1 내지 도 4의 이차 전지와 동일하므로 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다.
도 5 및 도 6의 이차 전지는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 파우치(120)형 케이스를 포함한다. 전극 조립체의 제1 전극 무지부는 제1 리드탭(42) 및 저항체 소자(300)와 연결되어 있고, 제2 전극 무지부는 제2 리드탭(44)가 연결되어 있다.
제1 리드 탭(42)과 제2 리드 탭(44)은 파우치(120)의 테라스부(250)를 관통하여 설치될 수 있으며, 저항체 소자(300)는 테라스부(250) 위에 위치할 수 있다.
제1 리드탭(42)은 저항체 소자(300)를 사이에 두고 제1 연결부(31) 및 제2 연결부(32)와 각각 연결되는 제1 소리드부(42a)와 제2 소 리드부(42b)를 포함한다.
제2 소 리드부(42b)는 제1 폭(L1)을 가지는 제1 부분과 제2 폭(L1)을 가지는 제2 부분을 가지고, 제2 폭(L2)이 제1 폭(L1)보다 넓게 형성될 수 있다.
제1 폭(L1)을 가지는 제1 부분은 제2 소 리드부(42b)에 보조 발열부를 통해서 전기적으로 연결될 수 있으며, 보조 발열부는 복수의 용접 스팟을 포함할 수 있다.
제1 폭(L1)은 전류의 병목 현상에 의해서 열이 발생할 수 있는 길이로 형성하며, 필요로 하는 열량에 따라서 길이를 조절할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요로 하는 열을 얻기 위해서 다양한 형태로 제1 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전류가 이동하는 경로에 위치하는 제1 부분의 두께를 줄여 전류가 이동하는 경로의 단면적을 줄임으로써 열을 발생시키거나, 상대적으로 저항이 높은 물질로 형성하여 병목 현상 및 발열을 유도할 수 있다.
또한, 용접 스팟의 개수 및 크기가 증가할수록 발생되는 열량은 줄어들 수 있으므로, 필요로 하는 열량에 따라서 다양한 개수 및 크기로 용접 스팟을 형성할 수 있다.
도 7은 종래 기술에 따른 이차 전지의 시간에 따른 온도 변화를 측정한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 시간에 따른 온도 변화를 측정한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 종래 기술에 따른 이차 전지에서 전류가 차단될 때의 파우치의 온도는 대략 80℃인 것을 확인할 수 있다.
그리고 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지에서 전류가 차단될 때의 파우치의 온도는 대략 60℃로 종래보다 낮은 온도에서도 전류가 차단되는 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
- 부호의 설명 -
3: 용접 스팟
11: 제1 전극 12: 제2 전극
11a: 제1 전극 활성부 12a: 제2 전극 활성부
11b: 제1 전극 무지부 12b; 제2 전극 무지부
13: 세퍼레이터 31: 제1 연결부
21: 폴리머 시트 23: 금속 시트
25: 복합 시트 32: 제2 연결부
33: 전달부 33a: PTC소자
42: 제1 리드 탭 42a: 제1 부분
42b: 제2 부분 44: 제2 리드 탭
50: 연결 부재 80: 절연 부재
110: 전극 조립체 120: 파우치
201: 하부 시트 202: 상부 시트
250: 테라스부 300: 저항체 소자

Claims (13)

  1. 제1 전극 및 제2 전극을 가지는 전지 조립체,
    상기 전지 조립체를 수용하는 케이스,
    상기 제1 전극과 전기적으로 연결되어 있는 제1 리드 탭,
    상기 제1 리드 탭과 전기적으로 연결되어 있는 저항체 소자,
    상기 저항체 소자와 전기적으로 연결되어 있는 제2 리드 탭
    을 포함하고,
    상기 제1 리드 탭 및 제2 리드 탭 중 어느 하나는 상기 저항체 소자와 전기적으로 연결되며 제1 폭을 가지는 제1 부분, 상기 제1 부분과 연결되어 있으며 상기 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 가지는 제2 부분을 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 저항체 소자는 상기 제1 리드 탭과 연결되는 제1 연결부,
    상기 제2 리드탭과 전기적으로 연결되는 제2 연결부
    를 포함하는 이차 전지.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 리드 탭의 제1 부분과 상기 제2 연결부는 복수의 스팟 용접으로 연결되어 있는 이차 전지.
  4. 제2항에서,
    상기 제2 리드 탭의 제1 부분 및 상기 제2 연결부와 중첩하는 연결 부재
    를 더 포함하고,
    상기 제2 연결부 및 상기 제2 리드탭의 제1 부분은 복수의 용접 스팟으로 상기 연결 부재에 결합되어 있는 이차 전지.
  5. 제1항에서,
    상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제3 리드 탭을 더 포함하는 이차 전지.
  6. 제1항에서,
    상기 저항체 소자는 설정된 온도에서 저항이 무한대로 증대되는 양성 온도 계수 소자를 포함하는 이차 전지.
  7. 제1항에서,
    상기 케이스는 파우치인 이차 전지.
  8. 제1 전극 및 제2 전극을 가지는 전지 조립체,
    상기 전지 조립체를 수용하는 케이스,
    상기 제1 전극과 전기적으로 연결되며 제1 소 리드부 및 제2 소 리드부를 가지는 제1 리드 탭,
    상기 제2 전극과 연결되어 있는 제2 리드 탭,
    상기 제1 소 리드부 및 상기 제2 소 리드부와 각각 연결된 제1 연결부 및 제2 연결부를 가지는 저항체 소자,
    상기 제1 소 리드부와 상기 제1 연결부 사이 또는 상기 제2 소 리드부와 상기 제2 연결부 사이를 연결하는 보조 발열부
    를 포함하는 이차 전지.
  9. 제8항에서,
    상기 보조 발열부는 복수의 용접 스팟을 포함하는 이차 전지.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 소 리드부는 제1 폭을 가지는 제1 부분, 상기 제1 폭보다 넓은 폭을 가지는 제2 부분을 가지고,
    상기 제1 부분은 상기 보조 발열부와 연결되어 있는 이차 전지.
  11. 제9항에서,
    상기 용접 스팟은 마찰 용접 또는 저항 용접으로 형성된 이차 전지.
  12. 제8항에서,
    상기 저항체 소자는 설정된 온도에서 저항이 무한대로 증대되는 양성 온도 계수 소자를 포함하는 이차 전지.
  13. 제8항에서,
    상기 케이스는 파우치인 이차 전지.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020177746A1 (zh) * 2019-03-05 2020-09-10 宁德新能源科技有限公司 保护器、电芯以及电池

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018206883A1 (de) * 2018-05-04 2019-11-07 Robert Bosch Gmbh Akkupack
CN109616608B (zh) * 2018-12-14 2022-06-07 宁德新能源科技有限公司 电池、电子设备及电池组
CN112447937A (zh) * 2019-09-04 2021-03-05 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有高长宽比电极的电化学电芯

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005340048A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Hitachi Maxell Ltd 密閉型電池の製造方法
KR20060112740A (ko) * 2005-04-27 2006-11-02 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차 전지
KR20070106814A (ko) * 2006-05-01 2007-11-06 주식회사 엘지화학 과전류의 인가시 파괴되는 파단부가 형성되어 있는전극단자를 포함하고 있는 이차전지
US20130089762A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
KR20150002138A (ko) * 2013-06-28 2015-01-07 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100903187B1 (ko) * 2005-06-25 2009-06-17 주식회사 엘지화학 모바일 디바이스의 정품 전지 인식 시스템
US20100255361A1 (en) * 2009-04-05 2010-10-07 Wu Donald P H Connecting Structure for Exteriorly Connecting Battery Cells
KR101127613B1 (ko) * 2010-05-13 2012-03-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101916963B1 (ko) * 2012-08-03 2018-11-08 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR102030110B1 (ko) * 2013-08-30 2019-11-08 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102194984B1 (ko) * 2014-04-08 2020-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US20160172653A1 (en) * 2014-12-15 2016-06-16 Nec Energy Solutions, Inc. Battery containment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005340048A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Hitachi Maxell Ltd 密閉型電池の製造方法
KR20060112740A (ko) * 2005-04-27 2006-11-02 삼성에스디아이 주식회사 파우치형 리튬 이차 전지
KR20070106814A (ko) * 2006-05-01 2007-11-06 주식회사 엘지화학 과전류의 인가시 파괴되는 파단부가 형성되어 있는전극단자를 포함하고 있는 이차전지
US20130089762A1 (en) * 2011-10-07 2013-04-11 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
KR20150002138A (ko) * 2013-06-28 2015-01-07 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020177746A1 (zh) * 2019-03-05 2020-09-10 宁德新能源科技有限公司 保护器、电芯以及电池

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