WO2022055303A1 - 이차전지 및 그의 제조방법 - Google Patents

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secondary battery
bent
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김기만
김대홍
강경원
권형호
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a secondary battery in which a margin rate (ie, an extra length) for increasing the length of an electrode tab is secured, and to a method for manufacturing the same.
  • a margin rate ie, an extra length
  • a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and these secondary batteries are widely used in phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles.
  • the secondary battery is classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is built into a metal can, and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is built in a pouch, and the pouch-type secondary battery has a structure in which electrodes and separators are alternately stacked. It includes an electrode assembly having an electrode assembly, an electrode lead coupled to an electrode tab of the electrode assembly, and a pouch for accommodating the electrode assembly in a state in which the tip of the electrode lead is withdrawn to the outside.
  • the conventional secondary battery has a problem in that the electrode tab connected between the electrode assembly and the electrode lead is stretched and a disconnection occurs.
  • the conventional secondary battery prevents disconnection of the electrode tab by increasing the length of the electrode tab by securing a large length between the electrode assembly and the electrode lead.
  • the electrode tab length is increased as described above, there is a problem in that the size of the secondary battery is unnecessarily increased.
  • the secondary battery and its manufacturing method of the present invention for solving the above problems secure a margin for increasing the length of the electrode tab, so that even if swelling occurs in the electrode assembly, the length of the electrode tab is increased because the electrode tab can be prevented from being disconnected and the length of the secondary battery can be prevented from being increased.
  • a secondary battery of the present invention for achieving the above object is an electrode assembly having a plurality of electrodes, a separator interposed between the plurality of electrodes, and a plurality of electrode tabs respectively connected to the plurality of electrodes; electrode leads coupled to the plurality of electrode tabs; and a pouch for accommodating the electrode assembly in a state in which the tip of the electrode lead is withdrawn to the outside, wherein the plurality of electrode tabs are coupled to the electrode lead in a state in which the plurality of electrode tabs are connected to each other in a lumped state.
  • connection part and a bent part provided between the connection part and the coupling part, wherein the bending part is connected to the coupling part and is connected to a first curved surface bent at a 1b angle, connected to the connection part and bent at a 2b angle a second curved surface, and a connection surface connecting the first curved surface and the second curved surface, wherein the first angle may be greater than the second angle.
  • a 1b angle of the first curved surface may be provided in a range of 100° to 120° with respect to the coupling portion.
  • a 1b angle of the first curved surface may be provided in a range of 109° to 116° with respect to the coupling portion.
  • a 2b angle of the second curved surface may be provided in a range of 94° to 104° with respect to the connection part.
  • a second angle 2b of the second curved surface may be provided in a range of 98° to 100° with respect to the connection part.
  • the distance ⁇ from one end of the connection surface to which the first curved surface and the second curved surface are respectively connected to the other end may have a range of 0.5 mm to 2.0 mm.
  • the distance ⁇ from the end of the separator facing each other to the end of the coupling part may have a range of 2.0 mm to 4.5 mm.
  • the secondary battery manufacturing method of the present invention comprises the steps of (a) preparing a plurality of electrodes provided with electrode tabs, and then alternately disposing a plurality of electrodes and a plurality of separators to prepare an electrode assembly; (b) a plurality of electrode tabs are bent to match, wherein the bent electrode tab includes a connection part connected to the electrode, a coupling part which is matched in a lump and to which the electrode lead is coupled, and a bending provided between the connection part and the coupling part provided as a part, wherein the bent portion is connected to the coupling portion and is connected to a first curved surface bent at an angle 1a, a second curved surface connected to the connection portion and bent at an angle 2a, and the first curved surface and the second including a connecting surface connecting the curved surfaces; (c) coupling an electrode lead to the coupling portion of the electrode tab; (d) accommodating the electrode assembly in a pouch with the tip of the electrode lead withdrawn to the outside, and then attaching a
  • the angle 1b of the first curved surface may be provided in a range of 100° to 120° with respect to the coupling portion.
  • the second angle of the second curved surface may be provided in a range of 94° to 104° with respect to the connection part.
  • step (d) the lead film is attached to be drawn out of the pouch by a first length when attached to the electrode lead, and in step (e), the lead film is pushed to be inserted into the pouch by a first length, , the first length may be provided in a range of 0.5 to 1.5 mm.
  • step (e) when viewed in the longitudinal direction of the electrode assembly, the distance ( ⁇ ) from one end of the connection surface to which the first curved surface and the second curved surface are respectively connected to the other end is 0.5 mm to 2.0 mm may have.
  • the distance ( ⁇ ) between the ends of the separation membrane and the ends of the coupling part facing each other may have a range of 2.0 mm to 4.5 mm.
  • (e1) may further include the step of checking whether the angle 1b of the first curved surface and the angle 2b of the second curved surface are within a preset angle range. there is.
  • the distance ⁇ from one end of the connection surface to which the first curved surface and the second curved surface are respectively connected is 0.5 mm to 2.0 mm. can be further checked.
  • the secondary battery of the present invention includes an electrode tab having a bent portion, wherein the bent portion is connected to the coupling portion and is bent at a 1b angle; and a connection surface connecting the first curved surface and the second curved surface, wherein the 1b angle is greater than the 2b angle. Due to such a feature, the electrode tab can secure a margin ratio (ie, an extra length) that can be increased in length. That is, when swelling occurs in the electrode assembly, the bent portion of the electrode tab is stretched and the length of the electrode tab can be increased, thereby preventing the occurrence of disconnection of the electrode tab. In particular, it is possible to prevent an increase in the size of the secondary battery, and as a result, productivity can be improved.
  • a margin ratio ie, an extra length
  • the first and second curved surfaces are characterized in that they are formed as curved surfaces. Due to such a feature, it is possible to prevent the first and second curved surfaces from being folded.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a partially enlarged view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a side view illustrating an electrode tab of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a deformed state of an electrode assembly in the secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating step (a) of a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • step (b) of a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention is a cross-sectional view illustrating step (b) of a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • step (b) is a side view showing the electrode tab bent in step (b).
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing steps (c) and (d) of a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • step (e) of a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention is a cross-sectional view illustrating step (e) of a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • step (e) is a side view showing the electrode tab deformed in step (e);
  • step (f) of a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention is a cross-sectional view showing step (f) of a method for manufacturing a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 1 includes an electrode assembly 100 having a plurality of electrode tabs, and an electrode lead coupled to the plurality of electrode tabs. (200), a pouch 300 accommodating the electrode assembly 100 in a state in which the tip of the electrode lead 200 is withdrawn to the outside, and an electrode lead 200 located in the sealing part 310 of the pouch 300 It includes a lead film 400 provided in the.
  • the electrode assembly 100 includes a plurality of electrodes 110 , a separator 120 disposed between the plurality of electrodes 110 , and a plurality of electrode tabs 130 respectively connected to the plurality of electrodes 110 . .
  • the plurality of electrodes 110 may be a positive electrode and a negative electrode
  • the plurality of electrode tabs 130 may be a positive electrode tab connected to the positive electrode and a negative electrode tab connected to the negative electrode.
  • the electrode assembly 100 having such a configuration has a structure in which a plurality of electrodes 110 are stacked from top to bottom with the separator 120 interposed therebetween.
  • the plurality of electrode tabs 130 are connected to the plurality of electrodes 110 in the same direction.
  • the plurality of positive electrode tabs are disposed to face left when viewed in FIG. 1
  • the plurality of negative electrode tabs are disposed to face right when viewed in FIG. 1 .
  • the plurality of electrode tabs 130 have a connection part 131 connected to the plurality of electrodes 110 , respectively, and a coupling part 132 that is welded in a state of being matched as a single mass and is coupled to the electrode lead 200 .
  • the electrode lead 200 is for connecting the electrode assembly and an external device, and is coupled to the coupling portion 132 of the electrode tab 130 .
  • the pouch 300 is for accommodating the electrode assembly in a state in which the tip of the electrode lead 200 is withdrawn to the outside. That is, the pouch 300 includes a accommodating part for accommodating the electrode assembly 100 and a sealing part 310 for sealing the accommodating part.
  • it further includes a lead film 400 for increasing the sealing force between the sealing portion 310 and the electrode lead (200).
  • the lead film 400 has a structure surrounding the outer peripheral surface of the electrode lead 200 located in the sealing portion 310 . That is, the lead film 400 may increase the sealing force between the electrode lead and the sealing part while being bonded to the sealing part 310 when the sealing part 310 is heat-sealed.
  • the secondary battery 1 according to the first embodiment of the present invention has a structure that prevents disconnection of the electrode tab 130 even when the thickness or length increases while the electrode assembly 100 swells.
  • the electrode tab 130 is provided in a bent state and a margin is secured, and accordingly, when the electrode assembly 100 is swollen, the bent electrode tab ( As the 130 is flattened, the length of the electrode tab 130 is increased, and as a result, disconnection of the electrode tab 130 can be prevented.
  • the plurality of electrode tabs 130 further include a bent portion 133 provided between the connecting portion 131 and the coupling portion 132 .
  • the bent part 133 is connected to the coupling part 132 and the first curved surface 133a is bent at a 1b angle (1b°) along the thickness direction (approximately 'L' shape) of the electrode assembly 100 . ), a second curved surface 133b connected to the connection part 131 and bent at a 2b angle (2b°) along a direction parallel to the longitudinal direction of the electrode assembly 100 (approximately 'L' shape), and and a connection surface 133c connecting the first curved surface 133a and the second curved surface 133b.
  • a boundary line (---) is drawn to distinguish the positions of the first curved surface 133a, the second curved surface 133b, and the connecting surface 133c. indicated.
  • the 1b angle (1b°) has an angle greater than 90° with respect to the connection part 131 . Accordingly, even when the electrode tab is pressed, the bent portion 133 may be induced to be folded in a direction not to face the electrode assembly, and as a result, contact between the electrode tab and an electrode having a polarity different from that of the electrode tab may be prevented.
  • the 2b angle (2b°) has an angle greater than 90° when viewed with respect to the coupling portion 132 . Accordingly, even when the electrode tab 130 is compressed in the thickness direction of the electrode assembly, it is possible to prevent the bent portion 133 from being folded in the direction toward the electrode assembly, and thus the electrode tab and the electrode of a different polarity are prevented from being in contact. can do.
  • the 1b angle (1b°) may have a larger angle than the 2b angle (2b°). That is, the 2b angle (2b°) is formed to be smaller than the 1b angle (1b°) to minimize the space between the electrode tab and the electrode assembly, and the 1b angle (1b°) is larger than the 2b angle (2b°) By forming it, the gap between the electrode lead and the electrode assembly can be greatly separated. In addition, by forming the first angle (1b°) larger than the second angle (2b°), it is possible to secure a large margin between the electrode tab and the pouch.
  • the thickness or length of the electrode assembly 100 increases and the first portion of the bent portion 133 is formed. and the second curved surfaces 133a and 133b are spread out, thereby preventing disconnection of the electrode tab 130 . That is, since the electrode tab 130 has a bent shape, it is possible to prevent disconnection of the electrode tab 130 by securing a margin.
  • the plurality of electrode tabs 130 are made of a metal material having a restoring force, and accordingly, when the electrode assembly 100 returns to its original shape, the bent part 133 also returns to its original shape, and as a result, it is reused. efficiency can be increased.
  • the electrode assembly 100 includes the electrode tab 130 with a secured margin, even if the electrode assembly is swollen, disconnection of the electrode tab 130 can be prevented, and as a result, safety can be improved.
  • the first curved surface 133a or the second curved surface 133b is formed as a curved surface. Accordingly, it is possible to prevent the first and second curved surfaces 133b from being folded at a right angle due to an external impact. In particular, when swelling occurs in the electrode assembly 100, it is spread more quickly, thereby greatly preventing the disconnection of the electrode tab 130.
  • the distance ⁇ between the ends of the coupling part 132 from the ends of the separator 120 facing each other in the electrode assembly 100 is 2.0 mm to 4.5 mm, preferably 3.5 mm. That is, when the electrode tab 130 is bent, the distance ⁇ between the end of the separator 120 and the end of the coupling part 132 is brought close to 2.0 mm to 4.5 mm. Accordingly, the size of the secondary battery can be designed more compactly.
  • the electrode tab 130 is in contact with an electrode of a different polarity or an electrode lead 200 of a different polarity, and a short circuit may occur. If the distance between the end of the separator 120 and the end of the coupling part 132 is 4.5 mm or more, there is a problem in that the size of the secondary battery is unnecessarily increased.
  • the distance from one end to the other end of the connection surface 133c to which the first curved surface 133a and the second curved surface 133b are respectively connected has a 0.5mm to 2.0mm, preferably has a 1.0mm. Accordingly, while minimizing the length of the secondary battery, it is possible to stably secure the margin of the electrode tab 130 .
  • connection surface 133c if the distance ⁇ from one end to the other end of the connection surface 133c is 0.5 mm or less, there is a problem that the electrode tab 130 and the electrode assembly 100 may come into contact, and if it is 2.0 mm or more, the secondary battery There is a problem in that the product quality is deteriorated as the length is greatly increased.
  • the 1b angle (1b°) of the first curved surface 133a is 100° to 120° in the thickness direction of the electrode assembly 100 with respect to the coupling part 132, preferably, referring to FIG. 3 .
  • a second angle (2b°) of the second curved surface 133b is 94° to 104° with respect to the connection part 131, preferably 98° to It has an inclination angle that bends by 100°. Accordingly, the bent portion 133 can secure the enlarged margin of the electrode tab 130 without damaging the pouch or the separator by forming the first and second curved surfaces 133a and 133b at inclination angles.
  • the secondary battery 1 according to the first embodiment of the present invention includes the electrode tab 130 having first and second curved surfaces, it is possible to prevent the occurrence of disconnection of the electrode tab 130 , and as a result safety can be increased.
  • the secondary battery manufacturing method includes (a) electrode assembly manufacturing step, (b) matching step, (c) bonding step, (d) attachment step, (e) a pushing step, and (f) a sealing step.
  • step (a) as shown in FIG. 6 , a plurality of electrodes 110 provided with electrode tabs 130 are prepared.
  • the electrode assembly 100 is manufactured by alternately disposing the plurality of electrodes 110 and the plurality of separators 120 .
  • the electrode tabs 130 provided on the plurality of electrodes 110 are disposed to face the same direction.
  • step (b) as shown in FIG. 7 , one side of the plurality of electrode tabs 130 is compressed using a pair of compression blocks 10 to combine the ends of the electrode tabs 130 into a single mass.
  • one side of the pressed plurality of electrode tabs is bent at a 1a angle (1a°) in the thickness direction of the electrode assembly 100 to form a first curved surface 133a, and the other end is in the thickness direction of the electrode assembly 100 .
  • a second curved surface 133b is formed while being bent at a second angle (2a°), and a connection surface 133c is formed between the first curved surface 133a and the second curved surface 133b.
  • the electrode tab 130 includes a connection part 131 connected to an electrode, a coupling part 132 that is matched in a mass and coupled to the electrode lead 200, and the It is provided with a bent part 133 provided between the connection part 131 and the coupling part 132 .
  • the bent portion 133 is connected to the coupling portion 132 and connected to the first curved surface 133a bent at a 1a angle (1a°), the connecting portion 131 and connected to the 2a angle (2a°). It includes a second curved surface 133b bent to , and a connection surface 133c connecting the first curved surface 133a and the second curved surface 133b.
  • the corners of the pair of compression blocks 10 are formed in a curved surface, and accordingly, the first curved surface 133a compressed by the pair of compression blocks 10 is formed in a curved surface.
  • the 1a angle (1a°) of the first curved surface 133a is 130° to 150° in the thickness direction of the electrode assembly 100 based on the coupling part 132, preferably 148° bent It has an inclination angle
  • a second angle (2a°) of the second curved surface 133b has an inclination angle of 94° to 104°, preferably 99°, with respect to the connection part 131 .
  • a coupling portion 132 is formed by welding the tips of the electrode tabs 130 that are matched as a single mass, and the electrode leads 200 are formed on the coupling portion 132 . ) are combined.
  • step (c) when viewed in the longitudinal direction of the electrode assembly, from one end to the other end of the connection surface 133c to which the first curved surface 133a and the second curved surface 133b are respectively connected.
  • the distance ⁇ is 2.0 mm to 3.0 mm, preferably 2.0 mm. That is, the distance ⁇ from one end to the other end of the connection surface 133c is secured so that the bent portion 133 can be pressed.
  • step (d) the electrode assembly is accommodated in the pouch 300 with the tip of the electrode lead 200 drawn out to the outside, and then the electrode lead located in the sealing part 310 of the pouch 300 ( A lead film 400 is attached to the 200). At this time, the lead film 400 is attached to the outside of the sealing part 310 of the pouch 300 by a first length (B) to be drawn out further.
  • the lead film 400 is drawn out by the length A to the outside of the sealing part 310 , and in the present application, the first length B is further drawn out of the sealing part of the pouch 300 . .
  • the first length (B) may be 1 to 2 mm, preferably 1 mm.
  • Step (e) is to insert the lead film 400 into the pouch 300 by a first length (B) based on the sealing part 310 of the pouch 300 as shown in FIG. 10 . push it Then, the electrode lead 200 is inserted into the pouch 300 by the first length B by the lead film 400 , and the bent portion 133 is formed by the electrode lead 200 into the electrode assembly 100 .
  • the angle 1a of the first curved surface 133a is adjusted to be reduced to the angle 1b
  • the angle 2a of the second curved surface 133b is adjusted to be reduced to the angle 2b.
  • the angle 1b of the first curved surface 133a is connected to the coupling part that is matched as a single piece, so that the angle adjustment is large, and the angle 2b of the second curved surface 133b is connected to a plurality of connection parts to adjust the angle. It is small or absent. Accordingly, the 1b angle has a larger angle than the 2b angle because the angle change is larger than the 1a angle.
  • the lead film 400 and the sealing part 310 are not sealed and have a separated state.
  • the 1b angle (1b°) of the first curved surface 133a is 100° to 120°, preferably 109° to 116°, in the thickness direction of the electrode assembly 100 with respect to the coupling portion 132 . It has a bending angle of inclination, and the optimum is 111°.
  • a second angle (2b°) of the second curved surface 133b is 94° to 104°, preferably 98° to 100°, and optimally has a 99° with respect to the connection part 131 .
  • the distance between the end of the separation membrane 120 and the end of the coupling portion 132 facing each other is 2.0mm ⁇ 4.5mm, preferably has a 3.5mm.
  • step (e) the distance between the end of the separation membrane 120 facing each other and the end of the coupling part 132 is 4.5 mm, and after step (e), the separation membrane 120 is The distance between the end and the end of the coupling part 132 is reduced to 3.5 mm.
  • the distance from one end of the curved surface to which the first curved surface is connected to the other end of the curved surface to which the second curved surface (133b) is connected is 0.5 mm to 2.0 mm, preferably It has a thickness of 1.0 mm. Accordingly, it is possible to minimize the length in the longitudinal direction of the secondary battery, and as a result, it is possible to prevent an increase in the size of the secondary battery.
  • step (f) the sealing part 310 of the pouch 300 is sealed using the sealing block 20 . Accordingly, the electrode assembly 100 can be sealedly accommodated inside the pouch 300 .
  • the finished secondary battery 1 can be manufactured.
  • step (e1) the secondary battery 1 is vision-captured, and an image of the electrode assembly is output from the photographed image, and the angle 1b and the second angle of the first curved surface 133a in the output photographed image of the electrode assembly Measuring the 2b angle of the curved surface 133b, and comparing the measured 1b angle of the first curved surface 133a and the 2b angle of the second curved surface 133b with a preset angle to check whether there is a defect do.
  • the preset angular range of the 1b angle is 109° to 116°
  • the preset angular range of the 2b angle is 94° to 104°.
  • step (e1) the bending state of the electrode tab 130 may be inspected.
  • step (e1) the distance from one end to the other end of the connection surface 133c to which the first curved surface 133a and the second curved surface 133b are respectively connected when viewed in the longitudinal direction of the electrode assembly. It can be further inspected whether ( ⁇ ) has 0.5 mm to 2.0 mm, preferably 1.0 mm.
  • the secondary battery manufacturing method according to the second embodiment of the present invention can manufacture the secondary battery 1 with a secured margin.
  • the secondary battery manufacturing method In the secondary battery manufacturing method according to the second embodiment of the present application, four secondary batteries manufactured up to the (d) attachment step are prepared.
  • the four secondary batteries have the same structure and are referred to as first to fourth test pieces.
  • Experimental Example 1 (e) takes the first test piece before the pushing step. As a result, a photo image as shown in FIG. 13 can be obtained.
  • Experimental Example 2 pushes the lead film 400 of the second test piece by 0.5 mm in the pushing step, and then takes the second test piece.
  • a photo image as shown in FIG. 14 can be obtained. That is, it can be confirmed that the bent angle of the electrode tab 130 is changed in the second test piece than in the first test piece, and it can be confirmed that a phenomenon such as a gap between the electrode and the separator does not occur.
  • Experimental Example 3 pushes the lead film 400 of the third test piece by 1.0 mm in the pushing step, and then takes the third test piece.
  • a photographic image as shown in FIG. 15 can be obtained. That is, it can be seen that the bent angle of the electrode tab 130 is significantly changed in the third test piece than in the second test piece, and it can be confirmed that a phenomenon such as a gap between the electrode and the separator does not occur.
  • Experimental Example 4 pushing the lead film 400 of the fourth test piece by 1.2 mm in the pushing step, and then photographing the fourth test piece.
  • a photo image as shown in FIG. 16 can be obtained. That is, it can be seen that the bending angle of the electrode tab 130 is significantly changed in the fourth test piece than in the third test piece. However, it can be seen that a defect in the gap between the electrode and the separator occurs.
  • the lead film 400 in order to prevent defects from occurring, should be pushed by 0.5 to 1.5 mm, preferably 1.0 mm, in the pushing step (e), and when pushing more than that, the gap between the electrode and the separator is widened. It can be seen that defects occur as the process progresses.

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Abstract

본 발명의 이차전지는 복수의 전극, 복수의 전극 사이에 개재되는 분리막, 및 복수의 전극에 각각 연결되는 복수의 전극탭을 구비한 전극조립체; 상기 복수의 전극탭에 결합되는 전극리드; 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하며, 복수개의 전극탭은, 복수개의 전극에 연결되는 연결부, 덩어리로 합치된 상태로 상기 전극리드에 결합되는 결합부, 및 상기 연결부와 상기 결합부 사이에 구비되는 절곡부를 포함하고, 상기 절곡부는, 상기 결합부와 연결되고 제1b 각도로 절곡된 제1 절곡면, 상기 연결부와 연결되고 제2b 각도로 절곡된 제2 절곡면, 및 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면을 연결하는 연결면을 포함하며, 상기 제1b 각도는 상기 제2b 각도 보다 큰 각도를 가질 수 있다.

Description

이차전지 및 그의 제조방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 09월 11일자 한국특허출원 제10-2020-0117212호 및 2021년 09월 08일자 한국특허출원 제10-2021-0120034호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전극탭의 길이가 늘어 날 수 있는 마진율(즉, 여유길이)이 확보된 이차전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류된다, 그리고 상기 파우치형 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층된 구조를 가진 전극조립체, 상기 전극조립체의 전극탭에 결합되는 전극리드, 상기 전극리드 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함한다.
그러나 종래의 이차전지는 전극조립체에 스웰링 현상이 발생할 경우 전극조립체와 전극리드 사이를 연결한 전극탭이 인장되면서 단선이 발생하는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래의 이차전지는 전극조립체와 전극리드 사이의 길이를 크게 확보하여 전극탭 길이를 증대시킴으로써 전극탭의 단선을 방지하고 있다. 그러나 상기와 같이 전극탭 길이를 증대할 경우 이차전지의 크기가 불필요하게 증대되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 이차전지 및 그의 제조방법은 전극탭의 길이가 늘어 날 수 있는 마진율을 확보함으로써 전극조립체에 스웰링이 발생하더라도 상기 전극탭의 길이가 증대되기 때문에 전극탭의 단선을 방지할 수 있고, 이차전지의 길이가 증대되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차전지는 복수의 전극, 복수의 전극 사이에 개재되는 분리막, 및 복수의 전극에 각각 연결되는 복수의 전극탭을 구비한 전극조립체; 상기 복수의 전극탭에 결합되는 전극리드; 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하며, 복수개의 전극탭은, 복수개의 전극에 연결되는 연결부, 덩어리로 합치된 상태로 상기 전극리드에 결합되는 결합부, 및 상기 연결부와 상기 결합부 사이에 구비되는 절곡부를 포함하고, 상기 절곡부는, 상기 결합부와 연결되고 제1b 각도로 절곡된 제1 절곡면, 상기 연결부와 연결되고 제2b 각도로 절곡된 제2 절곡면, 및 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면을 연결하는 연결면을 포함하며, 상기 제1b 각도는 상기 제2b 각도 보다 큰 각도를 가질 수 있다.
상기 제1 절곡면의 제1b 각도는, 상기 결합부를 기준으로 100°~120°로 마련될 수 있다.
상기 제1 절곡면의 제1b 각도는 상기 결합부를 기준으로 109°~116°로 마련될 수 있다.
상기 제2 절곡면의 제2b 각도는 상기 연결부를 기준으로 94°~104°로 마련될 수 있다.
상기 제2 절곡면의 제2b 각도는 상기 연결부를 기준으로 98°~100°로 마련될 수 있다.
상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면이 각각 연결된 상기 연결면의 일단에서 타단까지의 거리(α)는 0.5mm~2.0mm를 가질 수 있다.
상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 서로 바라보는 상기 분리막의 끝단에서 상기 결합부의 끝단까지의 거리(β)는 2.0mm~4.5mm를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지 제조방법은 (a) 전극탭이 구비된 전극을 복수개 준비하고, 다음으로 복수개의 전극과 복수개의 분리막을 교대로 배치하여 전극조립체를 제조하는 단계; (b) 복수개의 전극탭을 절곡하여 합치하되, 절곡된 전극탭은, 전극에 연결되는 연결부와, 덩어리로 합치되고 전극리드가 결합되는 결합부, 및 상기 연결부와 상기 결합부 사이에 구비되는 절곡부로 마련되고, 상기 절곡부는 상기 결합부와 연결되고 제1a 각도로 절곡된 제1 절곡면, 상기 연결부와 연결되고 제2a 각도로 절곡된 제2 절곡면, 및 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면을 연결하는 연결면을 포함하는 단계; (c) 상기 전극탭의 결합부에 전극리드를 결합하는 단계; (d) 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 파우치에 수용한 다음, 상기 파우치의 실링부(310)에 위치한 상기 전극리드에 리드필름을 부착하는 단계; (e) 상기 리드필름을 파우치 내부로 제1 길이만큼 푸싱하면, 상기 리드필름에 의해 전극리드가 파우치 내부로 제1 길이만큼 삽입되고, 상기 전극리드에 의해 상기 절곡부가 눌리면서 제1 절곡면의 제1a 각도는 제1b 각도로 작아지게 조절되고, 제2 절곡면의 제2a 각도는 제2b각도로 작아지게 조절되는 단계; 및 (f) 상기 리드필름이 위치한 파우치의 실링부(310)를 실링하여 이차전지를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 제1b 각도는 상기 제2b 각도 보다 큰 각도를 가질 수 있다.
상기 (e) 단계에서 상기 제1 절곡면의 제1b 각도는, 상기 결합부를 기준으로 100°~120°로 마련될 수 있다.
상기 (e) 단계에서 상기 제2 절곡면의 제2b 각도는 상기 연결부를 기준으로 94°~104°로 마련될 수 있다.
상기 (d) 단계에서 상기 리드필름은 상기 전극리드에 부착할 때 제1 길이만큼 파우치 밖으로 더 인출되게 부착하고, 상기 (e) 단계는 상기 리드필름이 파우치 내부로 제1 길이만큼 삽입되게 푸싱하며, 상기 제1 길이는 0.5~1.5mm로 마련될 수 있다.
상기 (e) 단계가 완료되면, 상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면이 각각 연결된 상기 연결면의 일단에서 타단까지의 거리(α)는 0.5mm~2.0mm를 가질 수 있다.
상기 (e) 단계가 완료되면, 서로 바라보는 상기 분리막의 끝단과 상기 결합부의 끝단 사이의 거리(β)는 2.0mm~4.5mm를 가질 수 있다.
상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계 사이에는 (e1) 상기 제1 절곡면의 제1b 각도와 제2 절곡면의 제2b 각도가 미리 설정된 각도 범위 내에 포함되는지 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (e1) 단계는 상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면이 각각 연결된 상기 연결면의 일단에서 타단까지의 거리(α)가 0.5mm~2.0mm를 가지는지 더 검사할 수 있다.
본 발명의 이차전지는 절곡부를 구비한 전극탭을 포함하고, 상기 절곡부는 결합부와 연결되고 제1b 각도로 절곡된 제1 절곡면, 연결부와 연결되고 제2b 각도로 절곡된 제2 절곡면, 및 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면을 연결하는 연결면을 포함하되, 상기 제1b 각도는 상기 제2b 각도 보다 큰 각도를 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전극탭은 길이가 늘어 날 수 있는 마진율(즉, 여유길이)을 확보할 수 있다. 즉, 전극조립체에 스웰링 발생시 전극탭의 절곡부가 펴지면서 전극탭의 길이를 증대시킬 수 있고, 이에 따라 전극탭의 단선 발생을 방지할 수 있다. 특히 이차전지의 크기 증대를 방지할 수 있고, 그 결과 제품성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지에서 제1 및 제2 절곡면은 곡면으로 형성되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 제1 및 제2 절곡면이 접힘되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 부분확대도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 전극탭을 도시한 측면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지에서 전극조립체의 변형된 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 (a) 단계를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 (b) 단계를 나타낸 단면도.
도 8은 (b) 단계에서 절곡된 전극탭을 도시한 측면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 (c) 단계 및 (d) 단계를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 (e) 단계를 나타낸 단면도.
도 11은 (e) 단계에서 변형된 전극탭을 도시한 측면도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 (f) 단계를 나타낸 단면도.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 실험예를 나타낸 촬영 이미지.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(1)는 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 복수의 전극탭을 구비한 전극조립체(100), 상기 복수의 전극탭에 결합되는 전극리드(200), 상기 전극리드(200)의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체(100)를 수용하는 파우치(300), 파우치(300)의 실링부(310)에 위치한 전극리드(200)에 구비되는 리드필름(400)을 포함한다.
전극조립체
전극조립체(100)는 복수의 전극(110)과, 복수의 전극(110) 사이에 배치되는 분리막(120), 및 복수의 전극(110)에 각각 연결되는 복수의 전극탭(130)을 포함한다.
여기서 복수의 전극(110)은 양극 및 음극일 수 있고, 복수의 전극탭(130)은 양극에 연결되는 양극탭과, 음극에 연결되는 음극탭일 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 전극조립체(100)는 분리막(120)을 개재한 상태로 복수의 전극(110)이 상에서 하로 적층되는 구조를 가진다. 이때 복수의 전극(110)에는 복수의 전극탭(130)이 동일한 방향을 향하게 연결되어 있다. 예로, 복수의 양극탭은 도 1에서 보았을 때 좌측 방향을 향하게 배치되고, 복수의 음극탭은 도 1에서 보았을 때 우측방향을 향하게 배치된다.
한편, 복수개의 전극탭(130)은, 복수개의 전극(110)에 각각 연결되는 연결부(131)와, 한 덩어리로 합치된 상태로 용접되고 상기 전극리드(200)와 결합되는 결합부(132)를 포함한다.
전극리드
전극리드(200)는 전극조립체와 외부장치를 연결하기 위한 것으로, 전극탭(130)의 결합부(132)에 결합된다.
파우치
파우치(300)는 전극리드(200)의 선단이 외부로 인출된 상태로 전극조립체를 수용하기 위한 것이다. 즉 파우치(300)는 전극조립체(100)를 수용하는 수용부와, 수용부를 밀봉하는 실링부(310)를 포함한다.
한편, 상기 실링부(310)와 상기 전극리드(200) 사이의 밀봉력을 높이기 위한 리드필름(400)을 더 포함한다.
리드필름
리드필름(400)은 실링부(310)에 위치한 전극리드(200)의 외주면을 감싸는 구조를 가진다. 즉, 리드필름(400)은 상기 실링부(310)의 열융착시 상기 실링부(310)에 접합되면서 상기 전극리드와 상기 실링부 사이의 밀봉력을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(1)는 전극조립체(100)가 스웰링되면서 두께 또는 길이가 증대되더라도 전극탭(130)의 단선을 방지하는 구조를 가진다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(1)에서 전극탭(130)은 절곡된 상태로 구비되면서 마진율이 확보되고, 이에 따라 전극조립체(100)가 스웰링되면 절곡된 전극탭(130)이 평평하게 펴지면서 전극탭(130)의 길이가 증대되고, 그 결과 전극탭(130)의 단선을 방지할 수 있다.
일례로, 복수개의 전극탭(130)은, 상기 연결부(131)와 상기 결합부(132) 사이에 구비되는 절곡부(133)를 더 포함한다.
상기 절곡부(133)는 상기 결합부(132)와 연결되고 전극조립체(100)의 두께방향(대략'ㄴ'자 형태)을 따라 제1b 각도(1b°)로 절곡된 제1 절곡면(133a), 상기 연결부(131)와 연결되고 전극조립체(100)의 길이방향과 나란한 방향(대략 'ㄱ'자 형태)을 따라 제2b 각도(2b°)로 절곡된 제2 절곡면(133b), 및 상기 제1 절곡면(133a)과 상기 제2 절곡면(133b)을 연결하는 연결면(133c)을 포함한다.
한편, 도 3, 도 8 및 도 11에 표시한 것과 같이, 제1 절곡면(133a), 제2 절곡면(133b) 및 연결면(133c)의 위치를 구분하기 위해 경계선(---)을 표시함.
여기서 상기 제1b 각도(1b°)는 연결부(131)를 기준으로 보았을 때 90° 보다 큰 각도를 가진다. 이에 따라 전극탭이 눌리더라도 절곡부(133)가 전극조립체를 향하지 않는 방향으로 접히게 유도할 수 있고, 그 결과 전극탭과 상기 전극탭과 다른 극성의 전극이 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2b 각도(2b°)는 결합부(132)를 기준으로 보았을 때 90° 보다 큰 각도를 가진다. 이에 따라 전극조립체의 두께방향으로 전극탭(130)이 압착되더라도 절곡부(133)가 전극조립체를 향하는 방향으로 접히는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 전극탭과, 다른 극성의 전극이 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1b 각도(1b°)는 제2b 각도(2b°) 보다 큰 각도를 가질 수 있다. 즉, 제2b 각도(2b°)는 제1b 각도(1b°) 보다 작게 형성하여 전극탭과 전극조립체 사이의 공간을 최소화하고, 제1b 각도(1b°)는 제2b 각도(2b°) 보다 크게 형성하여 전극리드와 전극조립체 사이의 간격을 크게 이격시킬 수 있다. 그리고 제1b 각도(1b°)를 제2b 각도(2b°) 보다 크게 형성함으로써 전극탭과 파우치 사이의 마진율을 크게 확보할 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 복수의 전극탭(130)은 도 4를 참조하면 전극조립체(100)가 스웰링되면, 전극조립체(100)의 두께 또는 길이가 증가하게 되면서 상기 절곡부(133)의 제1 및 제2 절곡면(133a)(133b)이 펴지게 되고, 이에 따라 전극탭(130)의 단선을 방지할 수 있다. 즉, 전극탭(130)은 절곡된 형태를 가짐에 따라 마진율을 확보함으로써 전극탭(130)의 단선 발생을 방지할 수 있다.
특히 복수의 전극탭(130)은 복원력을 가지는 금속 소재로 마련되며, 이에 따라 전극조립체(100)가 원래의 형태로 복귀하면 상기 절곡부(133)도 원래의 형태로 복귀하고, 그 결과 재사용의 효율성을 높일 수 있다.
따라서 전극조립체(100)는 마진율이 확보된 전극탭(130)을 포함함으로써 전극조립체가 스웰링되더라도 전극탭(130)의 단선을 방지할 수 있고, 그 결과 안전성을 높일 수 있다.
한편, 상기 제1 절곡면(133a) 또는 상기 제2 절곡면(133b)은 곡면으로 형성된다. 이에 따라 외부 충격으로인해 제1 및 제2 절곡면(133b)이 직각으로 접히는 것을 방지할 수 있다. 특히 전극조립체(100)에 스웰링 발생시 보다 신속하게 펴지면서 상기 전극탭(130)의 단선을 크게 방지할 수 있다.
한편, 전극조립체(100)에서 서로 바라보는 상기 분리막(120)의 끝단에서 상기 결합부(132)의 끝단 사이의 거리(β)는 2.0mm~4.5mm, 바람직하게는 3.5mm를 가진다. 즉, 전극탭(130)을 절곡할 때 상기 분리막(120)의 끝단과 상기 결합부(132)의 끝단 사이의 거리(β)를 2.0mm~4.5mm까지 근접시킨다. 이에 따라 이차전지의 크기를 보다 콤팩트하게 디자인할 수 있다. 여기서 상기 분리막(120)의 끝단과 상기 결합부(132)의 끝단 사이의 거리가 2.0mm이하일 경우 전극탭(130)이 다른 극성의 전극 또는 다른 극성의 전극리드(200)에 접촉되면서 쇼트가 발생할 수 있고, 상기 분리막(120)의 끝단과 상기 결합부(132)의 끝단 사이의 거리가 4.5mm 이상일 경우 이차전지의 크기가 불필요하게 증대되는 문제점이 있다.
한편, 상기 전극조립체(100)의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면(133a)과 상기 제2 절곡면(133b)이 각각 연결된 상기 연결면(133c)의 일단에서 타단까지의 거리(α)는 0.5mm~2.0mm를 가지고, 바람직하게는 1.0mm 를 가진다. 이에 따라 이차전지의 길이를 최소함과 동시에 전극탭(130)의 마진율을 안정적으로 확보할 수 있다. 여기서 상기 연결면(133c)의 일단에서 타단까지의 거리(α)는 0.5mm 이하이면, 전극탭(130)과 전극조립체(100)가 접촉될 수 있는 문제점이 있고, 2.0mm 이상이면, 이차전지의 길이가 크게 증대되면서 제품성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 상기 제1 절곡면(133a)의 제1b 각도(1b°)는 도 3을 참조하면, 상기 결합부(132)를 기준으로 전극조립체(100)의 두께방향으로 100°~120°, 바람직하게는 109°~116° 절곡되는 경사각을 가지고, 상기 제2 절곡면(133b)의 제2b 각도(2b°)는 상기 연결부(131)를 기준으로 94°~104°, 바람직하게는 98°~100° 절곡되는 경사각을 가진다. 이에 따라 절곡부(133)는 제1 및 제2 절곡면(133a)(133b)을 경사각으로 형성함으로써 파우치 또는 분리막을 손상시키지 않으면서 전극탭(130)의 마진율을 확대한 확보할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(1)는 제1 및 제2 절곡면을 구비한 전극탭(130)을 포함함으로써 전극탭(130)의 단선 발생을 방지할 수 있고, 그 결과 안전성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 설명한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 도 5 내지 도 12에 도시되어 있는 것과 같이, (a) 전극조립체 제조단계, (b) 합치단계, (c) 결합단계, (d) 부착단계, (e) 푸싱단계, (f) 실링단계를 포함한다.
(a) 전극조립체 제조단계
(a) 단계는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 전극탭(130)이 구비된 전극(110)을 복수개 준비한다. 다음으로 복수개의 전극(110)과 복수개의 분리막(120)을 교대로 배치하여 전극조립체(100)를 제조한다. 여기서, 상기 복수개의 전극(110)에 구비된 전극탭(130)은 동일 방향을 향하게 배치한다.
(b) 합치단계
(b) 단계는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 복수개의 전극탭(130) 일측을 한 쌍의 압착블록(10)을 이용하여 압착하여 전극탭(130)의 선단을 한 덩어리로 합치한다.
이때 압착된 복수개의 전극탭은 일측이 전극조립체(100)의 두께방향으로 제1a 각도(1a°) 절곡되면서 제1 절곡면(133a)이 형성되고, 타단이 전극조립체(100)의 두께방향으로 제2a 각도(2a°)로 절곡되면서 제2 절곡면(133b)이 형성되며, 상기 제1 절곡면(133a)과 제2 절곡면(133b) 사이에 연결면(133c)이 형성된다.
정리하면, 상기 전극탭(130)은, 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 전극에 연결되는 연결부(131)와, 덩어리로 합치되고 전극리드(200)가 결합되는 결합부(132), 및 상기 연결부(131)와 상기 결합부(132) 사이에 구비되는 절곡부(133)로 마련된다. 그리고 상기 절곡부(133)는 상기 결합부(132)와 연결되고 제1a 각도(1a°)로 절곡된 제1 절곡면(133a), 상기 연결부(131)와 연결되고 제2a 각도(2a°)로 절곡된 제2 절곡면(133b), 및 상기 제1 절곡면(133a)과 상기 제2 절곡면(133b)을 연결하는 연결면(133c)을 포함한다.
여기서 상기 한 쌍의 압착블록(10)의 모서리는 곡면으로 형성되며, 이에 따라 상기 한 쌍의 압착블록(10)에 의해 압착되는 제1 절곡면(133a)은 곡면으로 형성된다.
한편, 상기 제1 절곡면(133a)의 제1a 각도(1a°)는 상기 결합부(132)를 기준으로 전극조립체(100)의 두께방향으로 130°~150°, 바람직하게는 148° 절곡되는 경사각을 가지고, 상기 제2 절곡면(133b)의 제2a 각도(2a°)는 상기 연결부(131)를 기준으로 94°~104°, 바람직하게는 99° 절곡되는 경사각을 가진다.
(c) 결합단계
(c) 단계는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 한 덩어리로 합치된 상기 전극탭(130)의 선단을 용접하여 결합부(132)를 형성하고, 상기 결합부(132)에 전극리드(200)를 결합한다.
한편, 상기 (c) 단계 후, 상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면(133a)과 상기 제2 절곡면(133b)이 각각 연결된 상기 연결면(133c)의 일단에서 타단까지의 거리(α)는 2.0mm~3.0mm, 바람직하게는 2.0mm를 가진다. 즉, 절곡부(133)가 눌릴 수 있게 상기 연결면(133c)의 일단에서 타단까지의 거리(α)를 확보한다.
(d) 부착단계
(d) 단계는 상기 전극리드(200)의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 파우치(300)에 수용한 다음, 상기 파우치(300)의 실링부(310)에 위치한 상기 전극리드(200)에 리드필름(400)을 부착한다. 이때 상기 리드필름(400)은 상기 파우치(300)의 실링부(310) 외부로 제1 길이(B)만큼 더 인출되게 부착한다.
즉, 리드필름(400)은 도 9를 참조하면, 실링부(310)의 외부로 A 길이만큼 인출되는데, 본 출원은 제1 길이(B)만큼 파우치(300)의 실링부 외부로 더 인출한다.
여기서 제1 길이(B)는 1~2mm일 수 있고, 바람직하게는 1mm일 수 있다.
(e) 푸싱단계
(e) 단계는 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 파우치(300)의 실링부(310)를 기준으로 상기 리드필름(400)을 파우치(300) 내부로 제1 길이(B)만큼 삽입하도록 푸싱한다. 그러면, 상기 리드필름(400)에 의해 전극리드(200)가 파우치(300) 내부로 제1 길이(B)만큼 삽입되고, 전극리드(200)에 의해 절곡부(133)가 전극조립체(100) 방향으로 눌리면서 변형되는데, 이때 제1 절곡면(133a)의 제1a 각도는 제1b 각도로 작아지게 조절되고, 제2 절곡면(133b)의 제2a 각도는 제2b각도로 작아지게 조절된다. 여기서 제1 절곡면(133a)의 제1b 각도는 한 덩이로 합치된 결합부에 연결되어 있어 각도 조절이 크고, 제2 절곡면(133b)의 제2b 각도는 복수개의 연결부에 연결되어 있어 각도 조절이 작거나 또는 없다. 이에 따라 제1b 각도는 제1a 각도 보다 각도 변화가 크기 때문에 제2b 각도 보다 큰 각도를 가진다.
이때 리드필름(400)과 실링부(310)는 실링되지 않고 분리된 상태를 가진다.
여기서 상기 제1 절곡면(133a)의 제1b 각도(1b°)는 상기 결합부(132)를 기준으로 전극조립체(100)의 두께방향으로 100°~120°, 바람직하게는 109°~116° 절곡되는 경사각을 가지고, 최적은 111°를 가진다. 상기 제2 절곡면(133b)의 제2b 각도(2b°)는 상기 연결부(131)를 기준으로 94°~104°, 바람직하게는 98°~100° 를 가지며, 최적은 99°를 가진다.
한편, 상기 (e) 단계 후, 서로 바라보는 상기 분리막(120)의 끝단과 상기 결합부(132)의 끝단 사이의 거리는 2.0mm~4.5mm, 바람직하게는 3.5mm를 가진다.
즉, 상기 (e) 단계 전, 서로 바라보는 상기 분리막(120)의 끝단과 상기 결합부(132)의 끝단 사이의 거리는 4.5mm로 형성되고, 상기 (e) 단계 후, 상기 분리막(120)의 끝단과 상기 결합부(132)의 끝단 사이의 거리는 3.5mm로 줄어들게 된다.
그리고 상기 (e) 단계 후, 전극조립에 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면이 연결된 절곡면의 일단에서 제2 절곡면(133b)이 연결된 절곡면의 타단까지 거리는 0.5mm~2.0mm, 바람직하게는 1.0mm를 가진다. 이에 따라 이차전지 길이방향으로 길이를 최소화할 수 있고, 그 결과 이차전지의 크기 증대를 방지할 수 있다.
(f) 실링단계
(f) 단계는 파우치(300)의 실링부(310)를 실링블록(20)을 이용하여 실링한다. 이에 따라 파우치(300)의 내부에 전극조립체(100)를 밀봉되게 수용할 수 있다.
상기와 같은 단계가 완료되면 완제품 이차전지(1)를 제조할 수 있다.
한편, 상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계 사이에는 (e1) 상기 제1 절곡면(133a)의 제1b 각도와 제2 절곡면(133b)의 제2b 각도가 미리 설정된 각도 범위 내에 포함되는지 검사하는 단계를 더 포함한다.
(e1) 검사단계
(e1) 단계는 이차전지(1)를 비전촬영하고, 촬영된 영상에서 전극조립체의 이미지를 출력하며, 출력한 전극조립체의 촬영 이미지에서 상기 제1 절곡면(133a)의 제1b 각도와 제2 절곡면(133b)의 제2b 각도를 측정하고, 측정된 상기 제1 절곡면(133a)의 제1b 각도와 제2 절곡면(133b)의 제2b 각도를 미리 설정된 각도와 대비하여 불량여부를 검사한다.
여기서 제1b 각도의 미리 설정된 각도 범위는 109°~116°이고, 제2b 각도의 미리 설정된 각도 범위는 94°~104°이다.
이에 따라 (e1) 단계는 전극탭(130)의 절곡 상태를 검사할 수 있다.
한편, 상기 (e1) 단계는 상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면(133a)과 상기 제2 절곡면(133b)이 각각 연결된 상기 연결면(133c)의 일단에서 타단까지의 거리(α)가 0.5mm~2.0mm, 바람직하게는 1.0mm를 가지는지 더 검사할 수 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 마진율 확보된 이차전지(1)를 제조할 수 있다
[실험예]
본 출원의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법에서 (d)부착단계까지 제조된 4개의 이차전지를 준비한다. 4개의 이차전지는 동일한 구조를 가지며 제1 실험편 내지 제4 실험편으로 지칭한다.
실험예1은 (e) 푸싱 단계 전의 제1 실험편을 촬영한다. 그 결과 도 13과 같은 사진 이미지를 얻을 수 있다.
실험예2는 (e) 푸싱 단계에서 제2 실험편의 리드필름(400)을 0.5mm 푸싱한 다음, 제2 실험편을 촬영한다. 그 결과 도 14와 같은 사진 이미지를 얻을 수 있다. 즉, 제2 실험편은 제1 실험편 보다 전극탭(130)의 절곡된 각도가 변화된 것을 확인할 수 있고, 전극과 분리막 사이가 벌어지는 등의 현상은 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
실험예3은 (e) 푸싱 단계에서 제3 실험편의 리드필름(400)을 1.0mm 푸싱한 다음, 제3 실험편을 촬영한다. 그 결과 도 15와 같은 사진 이미지를 얻을 수 있다. 즉, 제3 실험편은 제2 실험편 보다 전극탭(130)의 절곡된 각도가 크게 변화된 것을 확인할 수 있고, 전극과 분리막 사이가 벌어지는 등의 현상은 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
실험예4는 (e) 푸싱 단계에서 제4 실험편의 리드필름(400)을 1.2mm 푸싱한 다음, 제4 실험편을 촬영한다. 그 결과 도 16과 같은 사진 이미지를 얻을 수 있다. 즉, 제4 실험편은 제3 실험편 보다 전극탭(130)의 절곡된 각도가 크게 변화된 것을 확인할 수 있다. 그러나 전극과 분리막 사이가 벌어지는 불량이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
따라서 상기와 같은 실험결과, 불량발생을 방지하기 위해 (e) 푸싱 단계에서 리드필름(400)은 0.5~1.5mm, 바람직하게는 1.0mm 푸싱해야 하며, 그 이상 푸싱할 경우 전극과 분리막 사이가 벌어지면서 불량이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
[부호의 설명]
1: 이차전지
100: 전극조립체
110: 전극
120: 분리막
130: 전극탭
131: 연결부
132: 결합부
133: 절곡부
133a: 제1 절곡면
133b: 제2 절곡면
133c: 연결면
200: 전극리드
300: 파우치
400: 리드필름

Claims (15)

  1. 복수의 전극, 복수의 전극 사이에 개재되는 분리막, 및 복수의 전극에 각각 연결되는 복수의 전극탭을 구비한 전극조립체;
    상기 복수의 전극탭에 결합되는 전극리드;
    상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하며,
    복수개의 전극탭은, 복수개의 전극에 연결되는 연결부, 덩어리로 합치된 상태로 상기 전극리드에 결합되는 결합부, 및 상기 연결부와 상기 결합부 사이에 구비되는 절곡부를 포함하고,
    상기 절곡부는, 상기 결합부와 연결되고 제1b 각도로 절곡된 제1 절곡면, 상기 연결부와 연결되고 제2b 각도로 절곡된 제2 절곡면, 및 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면을 연결하는 연결면을 포함하며,
    상기 제1b 각도는 상기 제2b 각도 보다 큰 각도를 가지는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 절곡면의 제1b 각도는, 상기 결합부를 기준으로 100°~120°로 마련되는 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 절곡면의 제1b 각도는 상기 결합부를 기준으로 109°~116°로 마련되는 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 절곡면의 제2b 각도는 상기 연결부를 기준으로 94°~104°로 마련되는 이차전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 절곡면의 제2b 각도는 상기 연결부를 기준으로 98°~100°로 마련되는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면이 각각 연결된 상기 연결면의 일단에서 타단까지의 거리(α)는 0.5mm~2.0mm를 가지는 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 서로 바라보는 상기 분리막의 끝단에서 상기 결합부의 끝단까지의 거리(β)는 2.0mm~4.5mm를 가지는 이차전지.
  8. (a) 전극탭이 구비된 전극을 복수개 준비하고, 다음으로 복수개의 전극과 복수개의 분리막을 교대로 배치하여 전극조립체를 제조하는 단계;
    (b) 복수개의 전극탭을 절곡하여 합치하되, 절곡된 전극탭은, 전극에 연결되는 연결부와, 덩어리로 합치되고 전극리드가 결합되는 결합부, 및 상기 연결부와 상기 결합부 사이에 구비되는 절곡부로 마련되고, 상기 절곡부는 상기 결합부와 연결되고 제1a 각도로 절곡된 제1 절곡면, 상기 연결부와 연결되고 제2a 각도로 절곡된 제2 절곡면, 및 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면을 연결하는 연결면을 포함하는 단계;
    (c) 상기 전극탭의 결합부에 전극리드를 결합하는 단계;
    (d) 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 파우치에 수용한 다음, 상기 파우치의 실링부에 위치한 상기 전극리드에 리드필름을 부착하는 단계;
    (e) 상기 리드필름을 파우치 내부로 제1 길이만큼 푸싱하면, 상기 리드필름에 의해 전극리드가 파우치 내부로 제1 길이만큼 삽입되고, 상기 전극리드에 의해 상기 절곡부가 눌리면서 제1 절곡면의 제1a 각도는 제1b 각도로 작아지게 조절되고, 제2 절곡면의 제2a 각도는 제2b각도로 작아지게 조절되는 단계; 및
    (f) 상기 리드필름이 위치한 파우치의 실링부(310)를 실링하여 이차전지를 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 제1b 각도는 상기 제2b 각도 보다 큰 각도를 가지는 이차전지 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (e) 단계에서 상기 제1 절곡면의 제1b 각도는, 상기 결합부를 기준으로 100°~120°로 마련되는 이차전지 제조방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 (e) 단계에서 상기 제2 절곡면의 제2b 각도는 상기 연결부를 기준으로 94°~104°로 마련되는 이차전지 제조방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 리드필름은 상기 전극리드에 부착할 때 제1 길이만큼 파우치 밖으로 더 인출되게 부착하고,
    상기 (e) 단계는 상기 리드필름이 파우치 내부로 제1 길이만큼 삽입되게 푸싱하며,
    상기 제1 길이는 0.5~1.5mm로 마련되는 이차전지 제조방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 (e) 단계가 완료되면, 상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면이 각각 연결된 상기 연결면의 일단에서 타단까지의 거리(α)는 0.5mm~2.0mm를 가지는 이차전지 제조방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 (e) 단계가 완료되면, 서로 바라보는 상기 분리막의 끝단과 상기 결합부의 끝단 사이의 거리(β)는 2.0mm~4.5mm를 가지는 이차전지 제조방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 (e) 단계와 상기 (f) 단계 사이에는 (e1) 상기 제1 절곡면의 제1b 각도와 제2 절곡면의 제2b 각도가 미리 설정된 각도 범위 내에 포함되는지 검사하는 단계를 더 포함하는 이차전지 제조방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 (e1) 단계는 상기 전극조립체의 길이방향으로 보았을 때 상기 제1 절곡면과 상기 제2 절곡면이 각각 연결된 상기 연결면의 일단에서 타단까지의 거리(α)가 0.5mm~2.0mm를 가지는지 더 검사하는 이차전지 제조방법.
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