WO2024019387A1 - 온도센서, 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법 - Google Patents

온도센서, 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법 Download PDF

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WO2024019387A1
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pouch
temperature sensor
secondary battery
insertion hole
temperature
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PCT/KR2023/009762
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고동완
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • G—PHYSICS
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensor, a secondary battery including the same, and a secondary battery manufacturing method.
  • a temperature sensor capable of measuring the temperature inside a pouch, a secondary battery including the same, and a secondary battery manufacturing method.
  • a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be recharged. These secondary batteries are widely used in advanced electronic devices such as phones, laptop computers, and camcorders.
  • the secondary battery is classified into a can-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch-type secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch.
  • a can-type secondary battery includes an electrode assembly, a can accommodating the electrode assembly, and a cap assembly mounted on an opening of the can.
  • a pouch-type secondary battery includes an electrode assembly and a pouch that accommodates the electrode assembly.
  • the electrode assembly is divided into a jelly-roll type (rolled type) electrode assembly, a stacked type (laminated type) electrode assembly, and a stacked/folded type electrode assembly.
  • pouch-type secondary batteries use a method of measuring the temperature from the outside of the pouch.
  • the object of the present invention is to provide a temperature sensor capable of accurately measuring the temperature inside a pouch, a secondary battery including the same, and a secondary battery manufacturing method.
  • the secondary battery of the present invention includes an electrode assembly; A pouch accommodating the electrode assembly; an electrode lead coupled to an electrode tab provided in the electrode assembly, the tip of which is drawn out of the pouch, and an insertion hole formed to extend from the inside to the outside of the pouch; And it may include a temperature measuring unit inserted into the insertion hole, located inside the pouch and having a thermistor chip that measures the temperature inside the pouch, and a temperature sensor provided as a connector located outside the pouch.
  • the temperature sensor may be provided with a thickness smaller than or equal to the electrode lead on which the insertion hole is formed.
  • the temperature measuring unit may be coated with an anti-oxidation protective layer.
  • the anti-oxidation protective layer may be made of a polymer coating layer, and the polymer coating layer may be made of Parylene material.
  • the electrode lead located in the sealing part of the pouch is provided with a lead film, and the temperature sensor is provided between the temperature measuring part and the connector and has a connection part in contact with the lead film.
  • the connection part includes the lead film.
  • a reinforcing layer may be provided to increase adhesion to the film.
  • the reinforcement layer may be made of a metal material that is plated on the connection part.
  • the temperature sensor is provided between the temperature sensor and the inner wall of the insertion hole, and may further include a sealing material that seals between the temperature sensor and the inner wall of the insertion hole.
  • the sealing material may be made of the same material as the lead film.
  • the secondary battery manufacturing method of the present invention includes the steps of (a) preparing a temperature sensor; (b) cutting one surface of the electrode lead to create an insertion hole; (c) coupling the rear end of the electrode lead to an electrode tab provided in the electrode assembly and inserting a temperature sensor into the insertion hole of the electrode lead; and (d) receiving the electrode assembly in a pouch, disposing the temperature measuring part of the temperature sensor inside the pouch, and disposing the connector of the temperature sensor outside the pouch.
  • the temperature sensor may be provided with a thickness smaller than or equal to the electrode lead on which the insertion hole is formed.
  • the step (a) further includes the step of coating an anti-oxidation protective layer on the surface of the temperature measuring unit, and the anti-oxidation protective layer may be formed by depositing a paraline coating on the temperature measuring unit.
  • Step (a) further includes forming a reinforcing layer to increase adhesion on the connection portion provided between the temperature measuring unit and the connector, wherein the reinforcing layer is made of a metal material and plated on the surface of the connection portion. It can be formed by
  • Step (c) may further include inserting the temperature sensor into the insertion hole of the electrode lead and sealing it by inserting a sealing material into the gap between the inner wall of the insertion hole and the temperature sensor.
  • step (d) After step (d), (e) arranging a lead film to surround the electrode lead so that it passes between the temperature measuring unit and the connector; And (f) sealing some of the sealed portions of the pouch, then injecting electrolyte into the unsealed portion of the pouch to impregnate the electrode assembly, and sealing the unsealed portion of the pouch to manufacture a secondary battery. there is.
  • the temperature sensor of the present invention includes a temperature measuring unit provided at one end and having a thermistor chip for measuring temperature; A connector provided at the other end; and a connection part connecting the temperature measuring part and the connector, wherein the connection part may be provided with a reinforcing layer to increase adhesion.
  • the secondary battery of the present invention includes a temperature sensor that measures the internal temperature of the pouch, and the temperature sensor is characterized in that it is provided to be inserted into an insertion hole formed in the electrode lead. Due to these features, the increase in the thickness of the sealing part of the pouch where the electrode lead is located can be minimized, and in particular, the temperature sensor can be fixed more stably.
  • the temperature sensor in the secondary battery of the present invention is characterized in that it is provided with a thickness smaller than or equal to the electrode lead on which the insertion hole is formed. Due to this feature, it is possible to prevent the thickness of the sealing part of the pouch from increasing.
  • the secondary battery of the present invention is characterized in that the temperature measuring part of the temperature sensor is coated with an anti-oxidation protective layer, and the anti-oxidation protective layer is made of Parylene material. Due to this feature, the temperature measuring part can be greatly prevented from being oxidized by the electrolyte.
  • the temperature sensor in the secondary battery of the present invention is characterized in that a connection part is provided between the temperature measuring part and the connector, and the connection part is plated with a reinforcing layer of a metal material to increase adhesion to the lead film. Due to these features, the sealing force between the temperature sensor and the lead film can be increased.
  • the secondary battery of the present invention is characterized in that a sealing material is included between the temperature sensor and the inner wall of the insertion hole of the electrode lead. Due to this feature, it is possible to stably seal between the temperature sensor and the inner wall of the insertion hole.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a plan view of Figure 1.
  • Figure 3 is a left side view of Figure 1.
  • Figure 4 is a perspective view showing a temperature sensor and electrode leads of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a top view of the temperature sensor shown in Figure 4.
  • Figure 6 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 4.
  • Figure 7 is a plan view showing a state in which a temperature sensor and an electrode lead are combined in the present invention.
  • Figure 8 is a flowchart showing a secondary battery manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a perspective view showing a temperature sensor according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a plan view of Figure 9.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a left side view of FIG. 1.
  • the secondary battery 1 has a structure including a temperature sensor 15 that measures the temperature inside the pouch 12, as shown in FIGS. 1 to 3.
  • the secondary battery 1 includes an electrode assembly 11, a pouch 12 accommodating the electrode assembly 11, and an electrode lead 13 coupled to the electrode assembly 11. , a lead film 14 provided on the electrode lead 13, and a temperature sensor 15 that measures the temperature inside the pouch 12.
  • the electrode assembly 11 has a structure in which separators and electrodes are alternately stacked, and the electrodes include electrode tabs 111.
  • the electrode may be a positive electrode and a negative electrode
  • the electrode tab 111 includes a positive electrode tab provided on the positive electrode and a negative electrode tab provided on the negative electrode.
  • the pouch 12 includes a receiving portion 121 that accommodates the electrode assembly 11, and a sealing portion 122 that is formed along the edge of the receiving portion 121 and seals the receiving portion 121.
  • the electrode lead 13 has a long square plate shape, and has a structure in which the rear end (the end facing the electrode assembly in FIG. 2) is coupled to the electrode tab 111 and the front end is drawn out of the pouch 12.
  • Figure 4 is a perspective view showing a temperature sensor and an electrode lead of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • the electrode lead 13 is formed with an insertion hole 131 extending from the inside to the outside of the pouch 12.
  • the insertion hole 131 is formed at the top and bottom. It is formed to penetrate in the direction (up and down direction as seen in FIG. 4). That is, the insertion hole 131 is formed long in the direction of the full length of the electrode lead 13.
  • the temperature sensor 15 is inserted into the insertion hole 131.
  • the lead film 14 is used to increase the sealing force between the sealing portion 122 of the pouch 12 and the electrode lead 13. That is, the lead film 14 is provided in a form that surrounds the main surface of the electrode lead 13 located in the sealing portion 122 of the pouch 12.
  • FIG. 5 is a plan view of the temperature sensor 15 shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line A-A shown in FIG. 4.
  • the temperature sensor 15 has a structure to be inserted into the insertion hole 131, as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the temperature sensor 15 is located inside the pouch 12 and includes a temperature measuring unit 151 having a thermistor chip 1511 that measures the temperature inside the pouch 12, and the pouch 12. It includes a connector 152 having a terminal 1521 located outside of.
  • the connector 152 includes a terminal 1521 connected to a temperature measuring device (not shown), and the temperature measuring device compares the internal temperature of the pouch 12 received from the connector 152 with the set temperature in real time. Check for defects. In particular, the temperature measuring device displays the internal temperature of the pouch 12 received from the connector 152 on an external display window in real time.
  • the temperature sensor 15 measures the internal temperature of the pouch 12 through the thermistor chip 1511 of the temperature measuring unit 151, and the connector 152 measures the temperature measured by the thermistor chip 1511. It is transmitted to a temperature measuring device to inspect and display the internal temperature of the pouch (12).
  • the temperature sensor 15 can increase the fixing force of the temperature sensor 15 by being inserted into the insertion hole 131 formed in the electrode lead 13, accurately measure the internal temperature of the pouch 12, and quickly transmit it to the outside. It can be delivered.
  • the temperature sensor 15 can prevent weakening of the sealing force between the sealing portion 122 of the pouch 12 and the lead film 14 by minimizing an increase in the thickness of the electrode lead 13.
  • the temperature sensor 15 may be provided with a thickness smaller than or equal to the electrode lead 13 on which the insertion hole 131 is formed.
  • the temperature sensor 15 may be provided with the same thickness as the electrode lead 13. Accordingly, the occurrence of a step between the temperature sensor 15 and the electrode lead 13 can be minimized, and as a result, the adhesion and adhesion between the temperature sensor 15 and the lead film 14 can be increased.
  • an anti-oxidation protective layer 154 may be coated on the surface of the temperature measuring unit 151, thereby preventing oxidation of the temperature measuring unit 151 by the electrolyte solution.
  • the anti-oxidation protective layer 154 may be provided as a polymer coating layer. More specifically, the protective layer 154 for preventing oxidation may be made of Parylene material.
  • paraline coating refers to a polymer coating that is deposited on an object in the form of a gas in a vacuum state in micro-thickness units, regardless of shape.
  • the paraline coating is used in areas that require LED surface protection, PCB surface protection, corrosion resistance, chemical resistance, chemical resistance, lubricity, etc.
  • the temperature sensor 15 is provided between the temperature measuring part 151 and the connector 152, and a connection part 153 in contact with the lead film 14 is provided.
  • the connection portion 153 may be provided with a reinforcing layer 155 to increase adhesive strength with the lead film 14.
  • the reinforcement layer 155 may be made of a metal material plated on the surface of the connection portion 153, and the metal material may be gold or nickel (Ni). Accordingly, the reinforcing layer 155 is plated on the surface of the connecting portion 153, thereby increasing the adhesion and sealing force between the connecting portion 153 and the lead film 14.
  • Figure 7 is a plan view showing a state in which a temperature sensor and an electrode lead are combined in the present invention.
  • the temperature sensor 15 is provided between the temperature sensor 15 and the inner wall of the insertion hole 131, and further includes a sealing material 156 that seals between the temperature sensor 15 and the inner wall of the insertion hole 131. . That is, the sealing material 156 serves to close the gap between the temperature sensor 15 and the insertion hole 131, as shown in FIG. 7. Accordingly, the space between the insertion hole 131 and the temperature sensor 15 can be stably sealed.
  • the sealing material 156 may be made of the same material as the lead film 14.
  • the sealing material 156 may be polypropylene.
  • the temperature sensor 15 with this structure can be stably fixed to the secondary battery by being inserted into the insertion hole 131 formed in the electrode lead 13 and can accurately measure the temperature inside the pouch 12.
  • the secondary battery 1 can accurately measure the temperature inside the pouch 12 by including a temperature sensor 15 that measures the temperature inside the pouch 12.
  • Figure 8 is a flowchart showing a secondary battery manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • the secondary battery manufacturing method includes (a) preparing the temperature sensor 15, (b) processing the electrode lead 13, ( c) Inserting the temperature sensor 15 into the electrode lead 13, (d) Placing the electrode assembly 11 into which the temperature sensor 15 is inserted in the pouch 12, (e) Lead film ( It includes the steps of arranging (14), and (f) sealing the pouch (12).
  • Step (a) prepares the temperature sensor (15).
  • the temperature sensor 15 includes a temperature measuring unit 151 having a thermistor chip 1511 that measures temperature, a connector 152 through which the temperature of the temperature measuring unit 151 is transmitted, and a temperature measuring unit 151. It includes a connection portion 153 connecting the connectors 152.
  • step (a) may further include coating an anti-oxidation protective layer 154 on the surface of the temperature measuring unit 151 to prevent the temperature measuring unit 151 from being oxidized by the electrolyte solution.
  • the anti-oxidation protective layer 154 is formed by depositing a paraline coating on the temperature measuring part 151.
  • step (a) may further include forming a reinforcing layer 155 on the surface of the connecting portion 153 to increase the adhesive force between the connecting portion 153 and the lead film 14. That is, the reinforcement layer 155 is made of a metal material and is formed by plating on the surface of the connection portion 153.
  • the metal material may be nickel (Ni) or gold.
  • the insertion hole 131 is processed by cutting or punching one surface of the pouch 12.
  • the insertion hole 131 has a length such that one end is located inside the pouch 12 and the other end is located outside the pouch 12.
  • the insertion hole 131 may have a width corresponding to the length in the full width direction of the temperature sensor 15, thereby minimizing the gap between the insertion hole 131 and the temperature sensor 15, and the insertion hole 131 It is possible to prevent the temperature sensor 15 from moving within.
  • the temperature sensor 15 may be provided with a thickness smaller than or equal to the electrode lead 13 on which the insertion hole 131 is formed.
  • the temperature sensor 15 has the same thickness as the electrode lead 13. Accordingly, the occurrence of a step between the temperature sensor 15 and the electrode lead 13 can be prevented, and as a result, the adhesion and sealing force between the temperature sensor 15 and the lead film 14 can be increased.
  • step (c) the rear end of the electrode lead 13 is coupled to the electrode tab 111 provided in the electrode assembly 11, and the temperature sensor 15 is installed in the insertion hole 131 of the electrode lead 13. Insert.
  • the temperature measuring part 151 of the temperature sensor 15 is located inside the pouch 12, and the connector 152 of the temperature sensor 15 is inserted so that it is located outside the pouch 12.
  • step (c) after inserting the temperature sensor 15 into the insertion hole 131 of the electrode lead 13, a sealing material is placed in the gap between the inner wall of the insertion hole 131 and the temperature sensor 15. It further includes a process of inserting and sealing (156). Accordingly, the space between the insertion hole 131 and the temperature sensor 15 can be stably sealed.
  • the sealing material 156 may be made of the same material as the lead film 14. Accordingly, the adhesive force between the sealing material 156 and the lead film 14 can be increased.
  • step (d) the electrode assembly 11 is accommodated in the pouch 12, the temperature measuring part 151 of the temperature sensor 15 is placed inside the pouch 12, and the temperature sensor 15 ) of the connector 152 is placed on the outside of the pouch 12.
  • step (e) the lead film 14 is coupled to surround the electrode lead 13 so that it passes between the temperature measuring unit 151 and the connector 152.
  • step (f) part of the sealing portion 122 of the pouch 12 is sealed, and then the electrolyte solution is injected into the unsealed portion of the pouch 12 to impregnate the electrode assembly 11, and the pouch 12 is sealed. Seal the sealing part.
  • the finished secondary battery 1 can be manufactured.
  • Figure 9 is a perspective view showing a temperature sensor according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 10 is a plan view of Figure 9.
  • the temperature sensor 15 according to the second embodiment of the present invention is manufactured by separately commercializing only the temperature sensor 15 from the secondary battery 1 according to the first embodiment described above.
  • the temperature sensor 15 has a temperature measuring unit 151 provided at one end and having a thermistor chip 1511 for measuring temperature. , a connector 152 provided at the other end, and a connecting portion 153 connecting the temperature measuring portion 151 and the connector 152.
  • the connecting portion 153 may be provided with a reinforcing layer 155 to increase adhesion, and the reinforcing layer 155 may be made of a metal material that is plated on the connecting portion 153. Meanwhile, since the reinforcement layer 155 was described in detail in the first embodiment, detailed description will be omitted.
  • the temperature measuring unit 151 may be coated with an anti-oxidation protective layer 154. Meanwhile, since the anti-oxidation protective layer 154 was described in detail in the first embodiment, detailed description will be omitted.
  • the temperature sensor 15 according to the second embodiment of the present invention can increase marketability by commercializing only the temperature sensor 15 separately from the secondary battery 1 according to the first embodiment.

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Abstract

본 발명의 이차전지는, 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 파우치; 상기 전극조립체에 구비된 전극탭에 결합되고, 선단이 상기 파우치의 밖으로 인출되며, 상기 파우치의 내부에서 외부까지 연장되게 삽입홀이 형성되는 전극리드; 및 상기 삽입홀에 삽입되되, 상기 파우치의 내부에 위치하여 상기 파우치의 내부의 온도를 측정하는 서미스터 칩을 가진 온도 측정부와, 상기 파우치의 밖에 위치하는 커넥터로 마련된 온도센서를 포함한다.

Description

온도센서, 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 07월 18일자 한국특허출원 제10-2022-0088571호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 온도센서, 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법에 관한 것이다. 특히 파우치 내부의 온도를 측정할 수 있는 온도센서, 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다. 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
상기 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류된다. 캔형 이차전지는, 전극조립체, 전극조립체를 수용하는 캔, 캔의 개구부에 실장되는 캡 조립체를 포함한다. 파우치형 이차전지는 전극조립체, 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함한다. 상기 전극조립체는 젤리-롤형(권취형) 전극조립체와, 스택형(적층형) 전극조립체, 및 스택/폴딩형 전극조립체로 구분된다.
한편, 파우치형 이차전지는 온도를 측정할 때 파우치의 외부에서 온도를 측정하는 방식을 이용하고 있다.
그러나 파우치형 이차전지는 파우치의 내부와 외부 온도 차이가 존재하며, 이에 따라 파우치의 내부 온도를 측정하지 않고서는 온도를 정확하게 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 파우치 내부의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 온도센서, 그를 포함하는 이차전지 및 이차전지 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 이차전지는, 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 파우치; 상기 전극조립체에 구비된 전극탭에 결합되고, 선단이 상기 파우치의 밖으로 인출되며, 상기 파우치의 내부에서 외부까지 연장되게 삽입홀이 형성되는 전극리드; 및 상기 삽입홀에 삽입되되, 상기 파우치의 내부에 위치하여 상기 파우치의 내부의 온도를 측정하는 서미스터 칩을 가진 온도 측정부와, 상기 파우치의 밖에 위치하는 커넥터로 마련된 온도센서를 포함할 수 있다.
상기 온도센서는, 상기 삽입홀이 형성된 전극리드 보다 작거나 또는 동일한 두께로 마련될 수 있다.
상기 온도 측정부에는, 산화방지용 보호층이 코팅될 수 있다.
상기 산화방지용 보호층은, 고분자 코팅층으로 마련되고, 상기 고분자 코팅층은 패럴린(Parylene) 소재로 마련될 수 있다.
상기 파우치의 실링부에 위치한 전극리드에는 리드필름이 구비되고, 상기 온도센서는, 상기 온도 측정부와 상기 커넥터의 사이에 구비되고 상기 리드필름과 접촉되는 연결부가 마련되며, 상기 연결부에는, 상기 리드필름과의 접착력을 높이기 위한 보강층이 구비될 수 있다.
상기 보강층은 상기 연결부에 도금되는 금속소재로 마련될 수 있다.
상기 온도센서와 상기 삽입홀의 내벽 사이에 구비되고, 상기 온도센서와 상기 삽입홀의 내벽 사이를 밀봉하는 밀봉물질을 더 포함할 수 있다.
상기 밀봉물질은, 상기 리드필름과 동일한 소재로 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지 제조방법은 (a) 온도센서를 준비하는 단계; (b) 전극리드의 일측 표면을 절단하여 삽입홀을 가공하는 단계; (c) 상기 전극리드의 후단을 전극조립체에 구비된 전극탭에 결합하고, 상기 전극리드의 삽입홀에 온도센서를 삽입하는 단계; 및 (d) 상기 전극조립체를 파우치에 수용하되, 상기 온도센서의 온도 측정부를 상기 파우치의 내부에 배치하고, 상기 온도센서의 커넥터를 상기 파우치의 외부에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계에서 온도센서는, 상기 삽입홀이 형성된 전극리드 보다 작거나 또는 동일한 두께로 마련될 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 온도 측정부의 표면에 산화방지용 보호층을 코팅하는 공정을 더 포함하고, 상기 산화방지용 보호층은 패럴린 코팅을 상기 온도 측정부에 증착시켜서 형성될 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 온도 측정부와 상기 커넥터의 사이에 구비된 연결부에 접착력을 높이기 위한 보강층을 형성하는 공정을 더 포함하며, 상기 보강층은 금속소재로 마련되고, 상기 연결부의 표면에 도금되면서 형성될 수 있다.
상기 (c) 단계는, 전극리드의 삽입홀에 온도센서를 삽입한 후, 상기 삽입홀의 내벽과 온도센서 사이의 틈새에 밀봉물질을 삽입하여 밀봉하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 (d) 단계 후, (e) 상기 온도 측정부와 상기 커넥터의 사이를 통과하게 전극리드를 감싸게 리드필름을 배치하는 단계; 및 상기 (f) 상기 파우치의 실링부 중 일부를 실링한 다음, 파우치의 미실링부로 전해액을 주입하여 전극조립체에 함침시키고, 파우치의 미실링부를 실링하여 이차전지를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 온도센서는 일단에 마련되고, 온도를 측정하는 서미스터 칩을 가진 온도 측정부; 타단에 마련되는 커넥터; 및 상기 온도 측정부와 상기 커넥터를 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 연결부에는, 접착력을 높이기 위한 보강층이 구비될 수 있다.
본 발명의 이차전지는 파우치의 내부 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하되, 상기 온도 센서는 전극리드에 형성된 삽입홀에 삽입되게 마련되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전극리드가 위치한 파우치의 실링부 두께 증대를 최소화할 수 있고, 특히 온도 센서를 보다 안정적으로 고정할 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지에서 온도 센서는, 삽입홀이 형성된 전극리드 보다 작거나 또는 동일한 두께로 마련되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 파우치의 실링부 두께 증대를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지에서 온도 센서의 온도 측정부에는 산화방지용 보호층이 코팅되되, 산화방지용 보호층은 패럴린(Parylene) 소재로 마련되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 온도 측정부가 전해액에 의해 산화되는 것을 크게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지에서 온도센서는, 온도 측정부와 커넥터의 사이에 연결부가 마련되되, 상기 연결부에는, 리드필름과의 접착력을 높이기 위한 금속소재의 보강층이 도금되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 온도센서와 리드필름 사이의 밀봉력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지에서 온도센서와 전극리드의 삽입홀 내벽 사이에 밀봉물질이 포함되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 온도센서와 상기 삽입홀의 내벽 사이를 안정적으로 밀봉할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 1의 좌측면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 온도센서와 전극리드를 도시한 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 온도센서의 평면도.
도 6은 도 4에 표시된 A-A선 단면도.
도 7은 본 발명에서 온도센서와 전극리드가 결합된 상태를 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도센서를 도시한 사시도.
도 10은 도 9의 평면도.
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]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 좌측면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(1)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치(12) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(15)를 포함하는 구조를 가진다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(1)는 전극조립체(11), 상기 전극조립체(11)를 수용하는 파우치(12), 전극조립체(11)에 결합되는 전극리드(13), 전극리드(13)에 구비되는 리드필름(14) 및 파우치(12) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(15)를 포함한다.
전극조립체
전극조립체(11)는 분리막과 전극이 교대로 적층되는 구조를 가지며, 상기 전극은 전극탭(111)을 포함한다.
한편, 상기 전극은 양극 및 음극일 수 있고, 상기 전극탭(111)은 양극에 구비되는 양극탭과, 음극에 구비되는 음극탭을 포함한다.
파우치
파우치(12)는 전극조립체(11)를 수용하는 수용부(121)와, 수용부(121)의 테두리면을 따라 형성되면서 수용부(121)를 밀봉하는 실링부(122)를 포함한다.
전극리드
전극리드(13)는 긴 사각판 형태를 가지되, 상기 후단(도 2에서 전극조립체를 향하는 단부)이 상기 전극탭(111)에 결합되고, 선단이 파우치(12)의 외부로 인출되는 구조를 가진다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 온도센서와 전극리드를 도시한 사시도이다.
특히, 전극리드(13)에는, 도 4를 참조하면, 상기 파우치(12)의 내부에서 외부까지 연장되게 삽입홀(131)이 형성되고, 상기 삽입홀(131)은 도 4를 참조하면, 상하방향(도 4에서 보았을 때 상하방향)으로 관통되게 형성된다. 즉, 삽입홀(131)은 전극리드(13)의 전장방향으로 길게 형성된다.
한편, 상기 삽입홀(131)에는 온도센서(15)가 삽입된다.
리드필름
리드필름(14)은 파우치(12)의 실링부(122)와 전극리드(13) 사이의 밀봉력을 높이기 위한 것이다. 즉, 리드필름(14)은 파우치(12)의 실링부(122)에 위치한 전극리드(13)의 주면을 감싸는 형태로 구비된다.
도 5는 도 4에 도시된 온도센서(15)의 평면도이고, 도 6은 도 4에 표시된 A-A선 단면도이다.
온도센서
온도센서(15)는 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 삽입홀(131)에 삽입되는 구조를 가진다.
특히, 온도센서(15)는 상기 파우치(12)의 내부에 위치하여 상기 파우치(12)의 내부의 온도를 측정하는 서미스터 칩(1511)을 가진 온도 측정부(151)와, 상기 파우치(12)의 밖에 위치한 단자(1521)를 가진 커넥터(152)를 포함한다.
여기서 커넥터(152)는 온도측정장치(미도시)와 연결되는 단자(1521)를 포함하고, 온도측정장치는 커넥터(152)로부터 전달받은 파우치(12)의 내부 온도를 실시간으로 설정된 온도와 대비하여 불량여부를 검사한다. 특히 온도측정장치는 커넥터(152)로부터 전달받은 파우치(12)의 내부 온도를 실시간으로 외부의 표시창에 표시한다.
즉, 온도센서(15)는 온도 측정부(151)의 서미스터 칩(1511)을 통해 파우치(12)의 내부 온도를 측정하고, 커넥터(152)가 서미스터 칩(1511)에 의해 측정된 측정 온도를 온도측정장치에 전달하여 파우치(12) 내부 온도를 검사하고 표시하게 된다.
이와 같이 온도센서(15)는 전극리드(13)에 형성된 삽입홀(131)에 삽입됨으로써 온도센서(15)의 고정력을 높일 수 있고, 파우치(12)의 내부 온도를 정확하게 측정하고 외부에 신속하게 전달할 수 있다. 특히 온도센서(15)는 전극리드(13)의 두께 증대를 최소화하여 파우치(12)의 실링부(122)와 리드필름(14) 사이의 실링력 약화를 방지할 수 있다.
한편, 상기 온도센서(15)는, 상기 삽입홀(131)이 형성된 전극리드(13) 보다 작거나 또는 동일한 두께로 마련될 수 있다. 바람직하게는 온도센서(15)는 전극리드(13)와 동일한 두께로 마련될 수 있다. 이에 따라 온도센서(15)와 전극리드(13) 사이의 단차 발생을 최소화할 수 있고, 그 결과 온도센서(15)와 리드필름(14) 사이의 밀착력과 접착력을 높일 수 있다.
한편, 상기 온도 측정부(151)는 파우치(12) 내부에 위치하기 때문에 전해액에 의해 산화가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 온도 측정부(151)의 표면에는 산화방지용 보호층(154)이 코팅될 수 있으며, 이에 따라 전해액에 의한 온도 측정부(151)의 산화를 방지할 수 있다.
여기서 산화방지용 보호층(154)은 고분자 코팅층으로 마련될 수 있다. 보다 구체적으로 삼화방지용 보호층(154)은 패럴린(Parylene) 소재로 마련될 수 있다.
여기서 패럴린 코팅은 진공 상태에서 가스상의 형태로 형상에 관계없이 마이크로 두께 단위로 피사체에 증착되는 고분자 코팅을 말한다. 상기 패럴린 코팅은 LED 표면 보호, PCB 표면 보호, 내부식성, 내약품성, 내화학성, 윤활성 등이 필요한 부분에 사용되고 있다.
한편, 상기 온도센서(15)는, 상기 온도 측정부(151)와 상기 커넥터(152)의 사이에 구비되고, 상기 리드필름(14)과 접촉되는 연결부(153)가 마련된다. 여기서 연결부(153)에는 리드필름(14)과의 접착력을 높이기 위한 보강층(155)이 구비될 수 있다.
상기 보강층(155)은 연결부(153)의 표면에 도금되는 금속소재로 마련될 수 있고, 금속소재는 금 또는 니켈(Ni)일 수 있다. 이에 따라 연결부(153)의 표면에는 보강층(155)이 도금됨으로써 연결부(153)와 리드필름(14) 사이의 접착력과 밀봉력을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명에서 온도센서와 전극리드가 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
한편, 상기 온도센서(15)와 상기 삽입홀(131)의 내벽 사이에 구비되고, 상기 온도센서(15)와 상기 삽입홀(131)의 내벽 사이를 밀봉하는 밀봉물질(156)을 더 포함한다. 즉, 밀봉물질(156)은 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 온도센서(15)와 삽입홀(131) 사이의 틈새를 마감하는 역할을 한다. 이에 따라 삽입홀(131)과 온도센서(15) 사이를 안정적으로 밀봉할 수 있다.
한편, 밀봉물질(156)은 리드필름(14)과 동일한 소재로 마련될 수 있다. 바람직하게는 밀봉물질(156)은 폴리프로필렌(polypropylene)일 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 온도센서(15)는 전극리드(13)에 형성된 삽입홀(131)에 삽입됨으로써 이차전지에 안정적으로 고정할 수 있고, 파우치(12) 내부의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(1)는 파우치(12) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(15)를 포함함으로써 파우치(12) 내부의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(1)를 제조하는 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, (a)온도센서(15)를 준비하는 단계, (b)전극리드(13)를 가공하는 단계, (c)온도센서(15)를 전극리드(13)에 삽입하는 단계, (d)온도센서(15)가 삽입된 전극조립체(11)를 파우치(12)에 배치하는 단계, (e)리드필름(14)을 배치하는 단계, 및 (f)파우치(12)를 실링하는 단계를 포함한다.
(a) 단계는 온도센서(15)를 준비한다. 상기 온도센서(15)는 온도를 측정하는 서미스터 칩(1511)을 가진 온도 측정부(151)와, 온도 측정부(151)의 온도가 전달되는 커넥터(152), 및 온도 측정부(151)와 커넥터(152) 사이를 연결하는 연결부(153)를 포함한다.
한편, (a) 단계는 전해액에 의해 온도 측정부(151)가 산화되는 것을 방지하기 위해 상기 온도 측정부(151)의 표면에 산화방지용 보호층(154)을 코팅하는 공정을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 산화방지용 보호층(154)은 패럴린 코팅을 상기 온도 측정부(151)에 증착시켜서 형성한다.
한편, (a) 단계는, 상기 연결부(153)와 리드필름(14) 사이의 접착력을 높이기 위해 연결부(153)의 표면에 보강층(155)을 형성하는 공정을 더 포함할 수 있다. 즉 상기 보강층(155)은 금속소재로 마련되고, 상기 연결부(153)의 표면에 도금되면서 형성된다.
한편, 금속소재는 니켈(Ni) 또는 금일 수 있다.
(b) 단계는 파우치(12)의 일측 표면을 절단 또는 펀칭하여 삽입홀(131)을 가공한다. 여기서 상기 삽입홀(131)은 일단이 파우치(12)의 내부에 위치하고, 타단이 파우치(12)의 외부에 위치하는 길이를 가진다. 그리고 삽입홀(131)은 온도센서(15)의 전폭방향 길이와 대응하는 폭을 질 수 있으며, 이에 따라 삽입홀(131)과 온도센서(15) 사이의 틈새를 최소화하고, 삽입홀(131) 내에서 온도센서(15)가 움직이는 것을 방지할 수 있다.
또한, (b) 단계에서 온도센서(15)는 상기 삽입홀(131)이 형성된 전극리드(13) 보다 작거나 또는 동일한 두께로 마련될 수 있다. 바람직하게는 온도센서(15)는 전극리드(13)와 동일한 두께를 가진다. 이에 따라 온도센서(15)와 전극리드(13) 사이의 단차 발생을 방지하고, 그 결과 온도센서(15)와 리드필름(14) 사이의 접착력과 밀봉력을 높일 수 있다.
(c) 단계는 상기 전극리드(13)의 후단을 전극조립체(11)에 구비된 전극탭(111)에 결합하고, 상기 전극리드(13)의 삽입홀(131)에 온도센서(15)를 삽입한다. 이때 온도센서(15)의 온도 측정부(151)가 파우치(12) 내부에 위치하고, 온도센서(15)의 커넥터(152)가 파우치(12)의 외부에 위치하도록 삽입한다.
한편, (c) 단계는, 전극리드(13)의 삽입홀(131)에 온도센서(15)를 삽입한 후, 상기 삽입홀(131)의 내벽과 온도센서(15) 사이의 틈새에 밀봉물질(156)을 삽입하여 밀봉하는 공정을 더 포함한다. 이에 따라 삽입홀(131)과 온도센서(15) 사이를 안정적으로 밀봉할 수 있다. 여기서 밀봉물질(156)은 상기 리드필름(14)과 동일한 소재로 마련될 수 있다. 이에 따라 밀봉물질(156)과 리드필름(14) 사이의 접착력을 높일 수 있다.
(d) 단계는 상기 전극조립체(11)를 파우치(12)에 수용하되, 상기 온도센서(15)의 온도 측정부(151)를 상기 파우치(12)의 내부에 배치하고, 상기 온도센서(15)의 커넥터(152)를 상기 파우치(12)의 외부에 배치한다.
(e) 단계는 상기 온도 측정부(151)와 상기 커넥터(152)의 사이를 통과하게 전극리드(13)를 감싸게 리드필름(14)을 결합한다.
(f) 단계는 상기 파우치(12)의 실링부(122) 중 일부를 실링한 다음, 파우치(12)의 미실링부로 전해액을 주입하여 전극조립체(11)에 함침시키고, 파우치(12)의 미실링부를 실링한다.
상기와 같은 단계가 완료되면 완제품 이차전지(1)를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 온도센서]
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도센서를 도시한 사시이고, 도 10은 도 9의 평면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 온도센서(15)는 앞에서 설명한 제1 실시예에 따른 이차전지(1)에서 온도센서(15)만 별도로 제품화한 것이다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도센서(15)는 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 일단에 마련되고 온도를 측정하는 서미스터 칩(1511)을 가진 온도 측정부(151), 타단에 마련되는 커넥터(152) 및 상기 온도 측정부(151)와 상기 커넥터(152)를 연결하는 연결부(153)를 포함한다.
여기서 상기 연결부(153)에는, 접착력을 높이기 위한 보강층(155)이 구비될 수 있고, 상기 보강층(155)은 연결부(153)에 도금되는 금속소재로 마련될 수 있다. 한편, 보강층(155)은 제1 실시예에서 자세히 설명하였기에 자세한 설명은 생략한다.
한편, 온도 측정부(151)에는 산화방지용 보호층(154)이 코팅될 수 있다. 한편, 산화방지용 보호층(154)은 제1 실시예에서 자세히 설명하였기에 자세한 설명은 생략한다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도센서(15)는 제1 실시예에 따른 이차전지(1)에서 온도센서(15)만 별도로 제품화하여 상품성을 높일 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
11: 전극조립체
111: 전극탭
12: 파우치
121: 수용부
122: 실링부
13: 전극리드
131: 삽입홀
14: 리드필름
15: 온도센서
151: 온도 측정부
1511: 서미스터 칩
152: 커넥터
153: 연결부
154: 산화방지용 보호층
155: 보강층
156: 밀봉물질

Claims (15)

  1. 전극조립체;
    상기 전극조립체를 수용하는 파우치;
    상기 전극조립체에 구비된 전극탭에 결합되고, 선단이 상기 파우치의 밖으로 인출되며, 상기 파우치의 내부에서 외부까지 연장되게 삽입홀이 형성되는 전극리드; 및
    상기 삽입홀에 삽입되되, 상기 파우치의 내부에 위치하여 상기 파우치의 내부의 온도를 측정하는 서미스터 칩을 가진 온도 측정부와, 상기 파우치의 밖에 위치하는 커넥터로 마련된 온도센서를 포함하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도센서는, 상기 삽입홀이 형성된 전극리드 보다 작거나 또는 동일한 두께로 마련되는 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 측정부에는, 산화방지용 보호층이 코팅되는 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 산화방지용 보호층은, 고분자 코팅층으로 마련되고,
    상기 고분자 코팅층은 패럴린(Parylene) 소재로 마련되는 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 파우치의 실링부에 위치한 전극리드에는 리드필름이 구비되고,
    상기 온도센서는, 상기 온도 측정부와 상기 커넥터의 사이에 구비되고 상기 리드필름과 접촉되는 연결부가 마련되며,
    상기 연결부에는, 상기 리드필름과의 접착력을 높이기 위한 보강층이 구비되는 이차전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보강층은 상기 연결부에 도금되는 금속소재로 마련되는 이차전지.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 온도센서와 상기 삽입홀의 내벽 사이에 구비되고, 상기 온도센서와 상기 삽입홀의 내벽 사이를 밀봉하는 밀봉물질을 더 포함하는 이차전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 밀봉물질은, 상기 리드필름과 동일한 소재로 마련되는 이차전지.
  9. (a) 온도센서를 준비하는 단계;
    (b) 전극리드의 일측 표면을 절단하여 삽입홀을 가공하는 단계;
    (c) 상기 전극리드의 후단을 전극조립체에 구비된 전극탭에 결합하고, 상기 전극리드의 삽입홀에 온도센서를 삽입하는 단계; 및
    (d) 상기 전극조립체를 파우치에 수용하되, 상기 온도센서의 온도 측정부를 상기 파우치의 내부에 배치하고, 상기 온도센서의 커넥터를 상기 파우치의 외부에 배치하는 단계를 포함하는 이차전지 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 온도센서는, 상기 삽입홀이 형성된 전극리드 보다 작거나 또는 동일한 두께로 마련되는 이차전지 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 온도 측정부의 표면에 산화방지용 보호층을 코팅하는 공정을 더 포함하고,
    상기 산화방지용 보호층은 패럴린 코팅을 상기 온도 측정부에 증착시켜서 형성되는 이차전지 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 온도 측정부와 상기 커넥터의 사이에 구비된 연결부에 접착력을 높이기 위한 보강층을 형성하는 공정을 더 포함하며,
    상기 보강층은 금속소재로 마련되고, 상기 연결부의 표면에 도금되면서 형성되는 이차전지 제조방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 전극리드의 삽입홀에 온도센서를 삽입한 후, 상기 삽입홀의 내벽과 온도센서 사이의 틈새에 밀봉물질을 삽입하여 밀봉하는 공정을 더 포함하는 이차전지 제조방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 (d) 단계 후, (e) 상기 온도 측정부와 상기 커넥터의 사이를 통과하게 전극리드를 감싸게 리드필름을 배치하는 단계; 및
    상기 (f) 상기 파우치의 실링부 중 일부를 실링한 다음, 파우치의 미실링부로 전해액을 주입하여 전극조립체에 함침시키고, 파우치의 미실링부를 실링하여 이차전지를 제조하는 단계를 더 포함하는 이차전지 제조방법.
  15. 일단에 마련되고, 온도를 측정하는 서미스터 칩을 가진 온도 측정부;
    타단에 마련되는 커넥터; 및
    상기 온도 측정부와 상기 커넥터를 연결하는 연결부를 포함하며,
    상기 연결부에는, 접착력을 높이기 위한 보강층이 구비되는 온도센서.
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