KR100502354B1 - Pouched-type lithium secondary battery - Google Patents

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KR100502354B1
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Abstract

파우치형 리튬 이차 전지를 개시한다. 본 발명은 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 배치된 전지부;와, 양극판과 전기적으로 연결된 양극 탭;과, 음극판과 전기적으로 연결된 음극 탭;과, 전지부가 수용되는 공간이 제공되며, 공간의 가장자리를 따라서 열융착되는 밀폐면이 형성된 케이스;와, 밀폐면을 통하여 외부로 인출되는 전극 탭과 각각 전기적으로 연결되며, 밀폐면상에 배치되어서 이상 고온시 이를 감지하여 전류의 흐름을 차단시킬 수 있는 보호 소자가 구비된 보호 회로 기판;을 포함하는 것으로서, 보호 소자는 전극 탭중 전지 내부로부터 발생된 열에 의하여 열방출량이 상대적으로 많은 어느 하나의 전극 탭과 상응한 위치에 배치되어 있으며, 전지의 이상 고온시 발생되는 열을 감지하여서 전류의 흐름을 신속하게 차단하는 보호 소자가 상대적으로 발열량이 많은 전극 탭이 위치하는 곳에 배치됨에 따라서 정확한 온도 검출이 가능하다. 이에 따라, 과충전시 전류를 차단하는 기능이 향상된다. A pouch type lithium secondary battery is disclosed. The present invention provides a battery unit in which a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate are sequentially disposed; a positive electrode tab electrically connected to the positive electrode plate; and a negative electrode tab electrically connected to the negative electrode plate; and a space in which the battery unit is accommodated is provided. A case formed with a sealing surface that is heat-sealed along the electrode; and electrically connected to electrode tabs which are drawn out to the outside through the sealing surface, respectively, and disposed on the sealing surface to detect the abnormal temperature at a high temperature to block the flow of current. A protection circuit board having an element, wherein the protection element is disposed at a position corresponding to any one of the electrode tabs having a relatively large heat emission by heat generated from the inside of the battery among the electrode tabs. Relatively heat-generating electrode with protection element that senses heat generated and cuts off the flow of current quickly Disposed in the position where it is thus possible to correct temperature detection. Accordingly, the function of blocking the current during overcharging is improved.

Description

파우치형 리튬 이차 전지{Pouched-type lithium secondary battery}Pouch type lithium secondary battery {Pouched-type lithium secondary battery}

본 발명은 파우치형 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지부의 전극 탭과 전기적으로 연결되는 보호 회로 기판의 보호 소자가 배치되는 구조가 개선된 파우치형 리튬 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a pouch type lithium secondary battery, and more particularly, to a pouch type lithium secondary battery having an improved structure in which a protective element of a protective circuit board electrically connected to an electrode tab of a battery part is disposed.

통상적으로, 충방전이 가능한 이차 전지(secondary battery)는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등의 휴대용 전자 기기의 개발로 활발한 연구가 진해중이다. 이러한 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지등을 들 수 있다. 이중에서, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로서, 휴대용 전자 기기의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 3배나 우수하고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 점에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.2. Description of the Related Art In general, active batteries are being actively researched due to the development of portable electronic devices such as cell phones, notebook computers, camcorders, and the like. Examples of such secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, and lithium secondary batteries. Among them, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V or more, which is three times better than a nickel-cadmium battery or a nickel-metal hydride battery, which is widely used as a power source for portable electronic devices, and has a high energy density per unit weight. The trend is growing rapidly.

리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있다. 일반적으로는, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.Lithium secondary batteries can be classified into liquid electrolyte batteries and polymer electrolyte batteries according to the type of electrolyte. Generally, a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery.

리튬 이차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 가지는 파우치형(pouched-type) 케이스를 이용하여 제조되어서 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 것이다.Lithium secondary batteries can be manufactured in various forms, and typical shapes include cylindrical and rectangular shapes mainly used in lithium ion batteries. Lithium polymer batteries, which are in the spotlight in recent years, have been manufactured using a pouched-type case having flexibility, and thus the shape thereof is relatively free. In addition, the lithium polymer battery has excellent safety and light weight, which is advantageous for slimmer and lighter portable electronic devices.

도 1은 종래의 파우치형 리튬 이차 전지(10)를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 리튬 이차 전지(10)의 일부를 절제하여 도시한 것이다.FIG. 1 illustrates a conventional pouch type lithium secondary battery 10, and FIG. 2 illustrates a portion of the lithium secondary battery 10 of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 리튬 이차 전지(10)는 전지부(11)와, 상기 전지부(11)가 수용되는 공간(111)을 제공하는 케이스(110)를 포함하고 있다.1 and 2, the lithium secondary battery 10 includes a battery unit 11 and a case 110 that provides a space 111 in which the battery unit 11 is accommodated.

상기 전지부(11)는 양극판(12)과, 음극판(13)과, 상기 양극 및 음극판(12)(13) 사이에 개재되는 세퍼레이터(14)로 이루어져 있다. 상기 전지부(11)는 양극판(12), 세퍼레이터(14), 음극판(13) 순으로 배치되어서 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 와인딩되어 있거나, 다수장의 양극판(12), 세퍼레이터(14,) 음극판(14)이 스택형(stack type)으로 라미네이팅 되어 있다. The battery unit 11 includes a positive electrode plate 12, a negative electrode plate 13, and a separator 14 interposed between the positive and negative electrode plates 12 and 13. The battery unit 11 is disposed in the order of the positive electrode plate 12, the separator 14, the negative electrode plate 13, and is wound in a jelly-roll type, or the plurality of positive electrode plates 12, the separators 14, ) The negative electrode plate 14 is laminated in a stack type.

상기 전극판(12)(13)은 양극 탭(15) 및 음극 탭(16)과 전기적으로 접속되어 있으며, 상기 전극 탭(15)(16)의 단부는 케이스(110)의 밀폐면(112)을 통하여 외부로 소정 길이 돌출되어 있다. 상기 전극 탭(15)(16)이 밀폐면(112)과 접촉하는 부분에서는 각각의 밀폐 테이프(17)가 감싸져 있다. The electrode plates 12 and 13 are electrically connected to the positive electrode tab 15 and the negative electrode tab 16, and ends of the electrode tabs 15 and 16 are sealed surfaces 112 of the case 110. It protrudes a predetermined length through the outside. Each sealing tape 17 is wrapped in a portion where the electrode tabs 15 and 16 contact the sealing surface 112.

상기 케이스(110)는 전자 기기의 경박단소화를 실현하기 위하여 후막의 금속판으로 성형한 원통형이나 각형의 리튬 이차 전지와는 달리, 박막의 금속 호일로 된 중간층과, 그 양면에 절연성 필름으로 된 내외피층이 각각 부착되어서 자유자재로 구부림이 가능한 파우치형이다.The case 110, unlike a cylindrical or square lithium secondary battery formed of a thick film metal plate to realize light and short size reduction of electronic devices, has a middle layer made of a thin metal foil and an insulating film on both sides thereof. It is a pouch type that can be bent freely with each outer layer attached.

그리고, 상기 밀폐면(112)의 외부로 돌출되는 전극 탭(15)(16)은 보호 회로 기판(1)과 전기적으로 접속되어 있다. 상기 보호 회로 기판(1)에는 피티씨이 소자(positive temperature coefficient element,2)와 같은 보호 소자가 구비되어 있으며, 상기 보호 회로 기판(1) 상에 형성된 양극 및 음극 단자(3)(4)에는 상기 전극 탭(15)(16)이 각각 연결되어 있다. 상기 보호 회로 기판(1)은 상기 전극 탭(15)(16)과 접속된 다음에 상기 케이스(110)의 밀폐면(112) 상에 위치하게 된다. In addition, the electrode tabs 15 and 16 protruding to the outside of the sealing surface 112 are electrically connected to the protective circuit board 1. The protective circuit board 1 is provided with a protective element such as a positive temperature coefficient element 2, and the positive and negative terminals 3 and 4 formed on the protective circuit board 1 Electrode tabs 15 and 16 are connected, respectively. The protective circuit board 1 is connected to the electrode tabs 15 and 16 and then placed on the sealing surface 112 of the case 110.

이때, 상기 피티씨이 소자(2)는 카본 블랙(carbon black)과, 폴리머(polymer)의 혼합으로 된 소자로서, 이상 고온시 절연체로 작용하여 전지에 더 이상의 전류가 공급되는 것을 차단하는 역할을 하고 있다. In this case, the PTC device 2 is a mixture of carbon black and polymer, and acts as an insulator at abnormal high temperatures to block the supply of more current to the battery. have.

이러한 종래의 리튬 이차 전지(10)는 과전류가 인가될 경우에는 전압이 상승하게 된다. 전압이 상승하게 되면, 케이스(110) 내부에 존재하는 전해액이 분해되고, 온도가 급격히 상승하게 된다. 또한, 전해액의 분해시 발생되는 가스로 인하여 케이스(110)가 부풀어 오르는 현상인 스웰링(swelling)이 발생하게 된다. 이에 따라, 단락이 발생하고, 최악의 경우에는 발화나 폭발의 가능성이 존재한다고 할 것이다.In the conventional lithium secondary battery 10, when an overcurrent is applied, the voltage increases. When the voltage rises, the electrolyte solution inside the case 110 is decomposed and the temperature rises rapidly. In addition, swelling, which is a phenomenon in which the case 110 swells due to the gas generated during decomposition of the electrolyte, occurs. Accordingly, a short circuit occurs, and in the worst case, there is a possibility of fire or explosion.

이러한 현상을 미연에 방지하기 위하여 리튬 이차 전지(10)에는 보호 회로 기판(1)이 부착되어서 과전류가 인가되는 것을 차단하게 된다. 특히, 피티씨이 소자(2)는 전류와 온도의 함수로 작용하여서 전지의 온도가 올라갈수록 이를 감지하지하게 되어서 전류의 흐름을 차단하게 된다. In order to prevent this phenomenon in advance, the protection circuit board 1 is attached to the lithium secondary battery 10 to block the overcurrent from being applied. In particular, the PTC element 2 acts as a function of current and temperature, so as to increase the temperature of the battery, it will not detect this, thereby blocking the flow of current.

따라서, 상기 피티씨이 소자(2)에 온도 전달이 용이하게 할수록 과충전시 전류를 차단하는 성능이 우수하게 된다. 본 출원인의 설험에 따르면, 상기 피티씨이 소자(2)가 상온에서는 1.5A에서 작동가능하나, 이보다 높은 온도인 65℃에서는 1A에서도 작동한다는 것을 알 수 있었다. Therefore, as the PTC facilitates temperature transfer to the device 2, the performance of blocking current during overcharging becomes excellent. According to the applicant's experience, it can be seen that the PTC device 2 can operate at 1.5A at room temperature, but also at 1A at a higher temperature of 65 ° C.

그런데, 종래의 리튬 이차 전지(10)는 실질적으로 발열량을 측정해보면 음극 탭(16)이 형성된 부분이 온도 전달이 가장 많이 되는데에도 불구하고, 상기 피티씨이 소자(2)는 극성을 달리하는 양극 탭(15)이 설치된 부분에 위치하고 있다. By the way, in the conventional lithium secondary battery 10, when the calorific value is substantially measured, the portion where the negative electrode tab 16 is formed has the most temperature transfer, and the PTC device 2 has a positive electrode tab having a different polarity. It is located in the part where (15) was installed.

더욱이, 상기 피티씨이 소자(2)는 상기 밀폐면(112)의 외면에 직접적으로 접촉하지 않고, 도 2에 도시된 바와 같이 그 반대 방향을 향하도록 배치되어 있기 때문에 각형이나 원통형 전지와는 달리 열전달이 용이하지 않다. Moreover, the PTC element 2 is not directly in contact with the outer surface of the sealing surface 112, but is disposed to face in the opposite direction as shown in FIG. This is not easy.

이렇게 피티씨이 소자(2)가 제대로 열을 감지못할 경우에는 전지의 내부 저항을 증가시키게 되고, 방전시 전압 강하를 유도하게 되고, 리튬 이차 전지(10)의 작동 시간을 줄이게 된다. 또한, 열전달이 용이하지 않기 때문에, 온도에 의존하여 전류의 흐름을 차단시킬 수 있는 써멀 퓨즈(thermal fuse)나, 바이 메탈(bi-metal)등에 적용할 수 없다는 단점이 있다. If the PTI element 2 does not sense heat properly, the internal resistance of the battery is increased, the voltage is induced during discharge, and the operation time of the lithium secondary battery 10 is reduced. In addition, since heat transfer is not easy, there is a disadvantage that it is not applicable to a thermal fuse, a bi-metal, or the like, which can block the flow of current depending on the temperature.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이차 전지의 고온 이상시 작동하는 보호 소자가 발열량이 많은 전극 탭이 위치한 곳에 접촉하여서 전지의 내부로부터 발생되는 열을 용이하게 감지할 수 있도록 구조가 개선된 파우치형 리튬 이차 전지를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems, the structure of the protection element that operates at the time of abnormal high temperature of the secondary battery is in contact with the location where the electrode tab with a large amount of heat generation is located so that the heat generated from the inside of the battery can be easily detected It is an object of the present invention to provide an improved pouch type lithium secondary battery.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 파우치형 리튬 이차 전지는, Pouch type lithium secondary battery according to an aspect of the present invention to achieve the above object,

양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 배치된 전지부;와,A battery unit in which a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate are sequentially disposed;

상기 양극판과 전기적으로 연결된 양극 탭;과,A positive electrode tab electrically connected to the positive electrode plate;

상기 음극판과 전기적으로 연결된 음극 탭;과, A negative electrode tab electrically connected to the negative electrode plate;

상기 전지부가 수용되는 공간이 제공되며, 상기 공간의 가장자리를 따라서 열융착되는 밀폐면이 형성된 케이스; 및A case provided with a space for accommodating the battery unit and formed with a sealing surface that is heat-sealed along an edge of the space; And

상기 밀폐면을 통하여 외부로 인출되는 전극 탭과 각각 전기적으로 연결되며, 상기 밀폐면상에 배치되어서 이상 고온시 이를 감지하여 전류의 흐름을 차단시킬 수 있는 보호 소자가 구비된 보호 회로 기판;을 포함하는 것으로서,A protection circuit board electrically connected to each of the electrode tabs drawn out to the outside through the sealing surface, and disposed on the sealing surface and provided with a protection element that detects the abnormal temperature at a high temperature to block the flow of current. As,

상기 보호 소자는 상기 전극 탭중 전지 내부로부터 발생된 열에 의하여 열방출량이 상대적으로 많은 어느 하나의 전극 탭과 상응한 위치에 배치된 것을 특징으로 한다.The protective element is disposed at a position corresponding to any one of the electrode tabs having a relatively large heat emission by heat generated from inside the battery.

또한, 상기 보호 소자는 밀폐면과 보호 회로 기판 사이에 배치된 것을 특징으로 한다.In addition, the protective element is characterized in that disposed between the sealing surface and the protective circuit board.

게다가, 상기 보호 소자는 피티씨이 소자인 것을 특징으로 한다In addition, the protection device is characterized in that the PTC is a device.

더욱이, 여방출량이 상대적으로 많은 전극 탭은 니켈 플레이트로 된 음극 탭인 것을 특징으로 한다.Moreover, the electrode tab having a relatively large amount of release is characterized in that the negative electrode tab is made of a nickel plate.

아울러, 열방출량이 상대적으로 많은 전극 탭이 위치한 케이스의 외면에는 상기 밀폐면으로부터 발생된 열을 상기 보호 소자로 유도할 수 있도록 금속 호일이 배치된 것을 특징으로 한다. In addition, a metal foil is disposed on the outer surface of the case in which the electrode tab having a relatively large amount of heat emission is disposed so as to induce heat generated from the sealing surface to the protective element.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지(30)를 도시한 것이다. 3 illustrates a pouch-type lithium secondary battery 30 according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 상기 리튬 이차 전지(30)는 전지부(31)와, 상기 전지부(31)를 수용하는 공간(311)을 제공하는 케이스(310)을 포함하고 있다.Referring to the drawings, the lithium secondary battery 30 includes a battery unit 31 and a case 310 that provides a space 311 for accommodating the battery unit 31.

상기 전지부(31)는 양극판(32)과, 음극판(33)과, 상기 양극 및 음극판(32)(33) 사이에 개재되어서 이들을 상호 절연시키는 세퍼레이터(34)를 포함하고 있다. 상기 전지부(31)는 양극판(32), 세퍼레이터(34), 음극판(33) 순으로 배치된 상태에서 일방향으로 인장력이 가해진 상태로 와인딩된 젤리-롤형이거나, 다수장의 양극판(32), 세퍼레이터(34), 음극판(33) 순으로 적층된 스택형이다.The battery part 31 includes a positive electrode plate 32, a negative electrode plate 33, and a separator 34 interposed between the positive and negative electrode plates 32 and 33 to insulate them from each other. The battery part 31 is a jelly-roll type wound in a state in which tension is applied in one direction in a state in which the positive electrode 32, the separator 34, and the negative electrode 33 are arranged in this order, or a plurality of positive electrode plates 32 and separators ( 34), and the negative electrode plate 33 is stacked in this order.

상기 양극판(32)은 스트립 형상의 금속 박판, 예컨대 알루미늄 호일로 된 양극 집전체상에 리튬계 산화물을 주성분으로 하여 바인더, 도전재, 결착제등이 혼합된 양극 슬러리가 코팅되어 있다. 상기 양극판(32)에는 양극 탭(35)이 전기적으로 연결되어 있다. 상기 양극 탭(35)의 외면에는 양극성 밀폐 테이프(37)가 감싸져 있다. The positive electrode plate 32 is coated with a positive electrode slurry in which a binder, a conductive material, a binder, and the like are mixed with a lithium-based oxide as a main component on a positive electrode current collector made of a strip-shaped metal plate such as aluminum foil. The positive electrode tab 35 is electrically connected to the positive electrode plate 32. The outer surface of the positive electrode tab 35 is wrapped with a bipolar sealing tape 37.

상기 음극판(33)은 스트립 형상의 금속 박판, 이를테면 구리 호일로 된 음극 집전체상에 탄소재를 주성분으로 하여 바인더, 도전재, 결착제등이 혼합된 음극 슬러리가 코팅되어 있다. 상기 음극판(33)에는 음극 탭(36)이 전기적으로 연결되어 있다. 상기 음극 탭(36)의 외면에는 음극성 밀폐 테이프(38)가 감싸져 있다. The negative electrode plate 33 is coated with a negative electrode slurry containing a carbon material as a main component on a strip-shaped thin metal plate, for example, a copper foil negative electrode current collector. The negative electrode tab 36 is electrically connected to the negative electrode plate 33. The outer surface of the negative electrode tab 36 is wrapped with a negative sealing tape 38.

상기 세퍼레이터(34)는 양극판(32)과 음극판(33)간의 절연을 위하여 적어도 한 장 이상 개재되어 있다. 상기 세퍼레이터(34)는 폴리 에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어져 있다. 상기 세퍼레이터(34)는 상기 양극 및 음극판(32)(33)보다 폭을 넓게 하여 형성하는 것이 극판(32)(33)간의 단락을 방지하기 위하여 유리하다고 할 것이다. At least one separator 34 is interposed to insulate the positive electrode plate 32 and the negative electrode plate 33 from each other. The separator 34 is made of polyethylene, polypropylene, or a composite film of polyethylene and polypropylene. The separator 34 may be formed to be wider than the anode and cathode plates 32 and 33 in order to prevent short circuits between the electrode plates 32 and 33.

상기 케이스(310)는 상부 케이스(312)와, 상기 상부 케이스(312)와 결합되는 하부 케이스(313)를 포함하고 있다. 상기 상부 및 하부 케이스(312)(313)는 적어도 일면이 일체로 접합되어 있으며, 접합되지 않은 면들은 상호 분리되어 있다. 상기 케이스(310)는 상기 상부 및 하부 케이스(312)(313)가 접합시 대략 직사면체 형상을 유지하고 있다. 상기 상하부 케이스(312)(313)에는 결합시 상기 전지부(31)가 수용되는 공간(311)이 마련되어 있다. The case 310 includes an upper case 312 and a lower case 313 coupled to the upper case 312. At least one surface of the upper and lower cases 312 and 313 are integrally bonded to each other, and the non-bonded surfaces are separated from each other. The case 310 maintains an approximately rectangular parallelepiped shape when the upper and lower cases 312 and 313 are bonded to each other. The upper and lower cases 312 and 313 are provided with a space 311 in which the battery unit 31 is accommodated.

또한, 상기 상하부 케이스(312)(313)가 상호 접합되는 부분에는 상기 전지부(31)가 공간(311)에 수용된 다음에 열융착에 의하여 케이스(310)의 내부를 외부로부터 밀폐시키기 위한 상부 및 하부 밀폐면(314)(315)이 형성되어 있다. 상기 하부 밀폐면(315)은 공간(311)의 가장자리를 따라 형성되어 있으며, 상기 상부 밀폐면(315)은 하부 밀폐면(315)과 대응되는 상부 케이스(312)에 형성되어 있다. In addition, the upper and lower cases 312, 313 is the upper portion for sealing the inside of the case 310 from the outside by the heat-sealed after the battery part 31 is accommodated in the space 311 and the mutually bonded portion; Lower sealing surfaces 314 and 315 are formed. The lower sealing surface 315 is formed along the edge of the space 311, and the upper sealing surface 315 is formed in the upper case 312 corresponding to the lower sealing surface 315.

이러한 상하부 케이스(312)(313)는 실질적으로 동일한 소재로 제조되는 것이 바람직하며, 성형성을 유지하기 위하여 금속 호일, 예를 들면 알루미늄 호일로 된 중간층(316)과, 상기 중간층(316)의 내측에 형성되는 폴리머 소재의 절연체층으로 된 내피층(317)과, 상기 중간층(316)의 외측에 형성되는 폴리머 소재의 절연체층으로 된 외피층(318)으로 된 다중층의 구조를 이루고 있다. The upper and lower cases 312 and 313 are preferably made of substantially the same material, and in order to maintain moldability, an intermediate layer 316 made of a metal foil, for example, aluminum foil, and an inner side of the intermediate layer 316. A multilayer structure consists of an inner skin layer 317 made of an insulator layer made of a polymer material and a skin layer 318 made of an insulator layer made of a polymer material formed outside the intermediate layer 316.

상기와 같은 구조를 가지는 전지부(31)는 양극판(32), 세퍼레이터(34), 음극판(33) 순으로 배치된 상태에서 와인딩되어서 케이스(310)에 마련된 공간(311)에 수용되어 있다. 이때, 상기 전지부(31)의 각 극판(32)(33)으로부터 인출된 전극 탭(35)(36)의 단부는 밀폐된 케이스(310)의 외부로 돌출되어 있다. The battery unit 31 having the above structure is wound in a state of being disposed in the order of the positive electrode plate 32, the separator 34, and the negative electrode plate 33, and is accommodated in the space 311 provided in the case 310. At this time, the end portions of the electrode tabs 35 and 36 drawn out from the electrode plates 32 and 33 of the battery unit 31 protrude out of the sealed case 310.

그리고, 상기 전극 탭(35)(36)의 외면에 각각 감싸진 전극용 밀폐 테이프(37)(38)는 상기 상부 및 하부 밀폐면(314)(315) 사이에 개재되어서, 케이스(310)의 열융착시 공히 용융밀폐가능하다.In addition, the sealing tapes 37 and 38 for electrodes respectively wrapped on the outer surfaces of the electrode tabs 35 and 36 are interposed between the upper and lower sealing surfaces 314 and 315 to cover the case 310. It can be melted and sealed at the time of heat welding.

상기 케이스(310)의 외부로 돌출된 양극 및 음극 탭(35)(36)의 단부는 보호 회로 기판(400)에 형성된 양극 및 음극 단자(411)(412)와 각각 전기적으로 연결되어 있다. 상기 보호 회로 기판(400)은 전지(30)의 화학적 조성이 불안정해서 과충전되거나 과전류가 흐를 경우에 전지를 보호하고 과방전으로 인한 성능 저하를 미연에 방지하기 위한 것으로서, 과충전 검출 보호 회로, 과방전 검출 보호 회로, 과전류 검출 보호 회로, 온도 상승 차단 회로등이 설계화되어서 충방전을 제어하고 있다.End portions of the positive and negative electrode tabs 35 and 36 protruding to the outside of the case 310 are electrically connected to the positive and negative terminals 411 and 412 formed on the protection circuit board 400, respectively. The protection circuit board 400 is to protect the battery in case of overcharging or overcurrent due to unstable chemical composition of the battery 30, and to prevent performance degradation due to overdischarge, and overcharge detection protection circuit and overdischarge Detection protection circuits, overcurrent detection protection circuits, and temperature rise blocking circuits have been designed to control charge and discharge.

상기와 같은 구조를 가지는 파우치형 리튬 이차 전지(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 전지부(31)가 케이스(310)내에 장착된 상태에서 상기 상부 및 하부 밀폐면(314)(315)을 상호 밀착시켜서 열융착하여서 케이스(310)를 밀폐시키게 된다. The pouch-type lithium secondary battery 30 having the above structure has the upper and lower sealing surfaces 314 and 315 in a state in which the battery unit 31 is mounted in the case 310 as shown in FIG. 4. In close contact with each other and heat-sealed, the case 310 is sealed.

이때, 상기 양극 및 음극 탭(35)(36)의 단부는 전극용 밀폐 테이프(37)(38)에 의하여 감싸진 상태로 상기 상부 및 하부 밀폐면(314)(315)을 통하여 케이스(310)의 외부로 돌출되고, 상기 전극 탭(35)(36)의 단부는 상기 보호 회로 기판(400)의 양극 및 음극 단자(411)(412)와 각각 전기적으로 연결하게 된다.In this case, the ends of the positive and negative electrode tabs 35 and 36 are covered by the sealing tapes 37 and 38 for electrodes, and the case 310 is formed through the upper and lower sealing surfaces 314 and 315. Protruding to the outside of the, the ends of the electrode tab 35, 36 is electrically connected to the positive and negative terminals 411, 412 of the protective circuit board 400, respectively.

상기 전극 탭(35)(36)과 접속된 보호 회로 기판(400)은 상기 전극 탭(35)(36)의 단부가 상기 상부 및 하부 밀폐면(314)(315)을 향하여 접혀짐에 따라, 상기 상하부 밀폐면(314)(315)상에 위치하게 된다.As the protective circuit board 400 connected to the electrode tabs 35 and 36 is folded toward the upper and lower sealing surfaces 314 and 315 of the electrode tabs 35 and 36, The upper and lower sealing surfaces 314 and 315 are positioned.

여기서, 본 발명의 특징에 따르면, 상기 보호 회로 기판(400)에 실장되어서 전지(30)의 이상 고온시 이를 감지하여 전류의 흐름을 차단시킬 수 있는 보호 소자(413)가 전지 내부로부터 발생된 열에 의하여 열방출량이 상대적으로 많은 전극 탭과 상응한 위치에 배치된데에 있다.According to a feature of the present invention, a protection element 413 mounted on the protection circuit board 400 to sense the abnormal temperature of the battery 30 and block the flow of current to the heat generated from the inside of the battery. The heat dissipation amount is thereby arranged at a position corresponding to a relatively large electrode tab.

보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.More detailed description is as follows.

도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 4.

도면을 참조하면, 상기 리튬 이차 전지(30)는 과전류가 인가되어서 내부 온도가 급격히 상승시 영역별로 감지되는 온도가 다르다. 예컨대, 발열량을 측정하여 보면, 상하부 밀폐면(314)(314)이 형성된 부분에서는 대략 50℃ 정도의 열이 발생하게 되고, 알루미늄 플레이트로 된 양극 탭(35, 도 3 참조)이 형성된 부분에서는 대략 60℃ 정도의 열이 발생하게 된다. 반면에, 니켈 플레이트로 된 음극 탭(36)이 형성된 부분에서는 다른 부분보다 비교적 고열인 80℃ 정도의 열이 발생하게 된다. Referring to the drawings, the lithium secondary battery 30 has a different temperature detected for each region when an internal current is rapidly increased due to an overcurrent. For example, when the calorific value is measured, heat of about 50 ° C. is generated at the portion where the upper and lower sealing surfaces 314 and 314 are formed, and at the portion where the anode tab 35 (see FIG. 3) made of aluminum plate is formed. The heat of about 60 ℃ is generated. On the other hand, in the portion where the negative electrode tab 36 made of nickel plate is formed, heat of about 80 ° C., which is relatively higher than other portions, is generated.

따라서, 전지의 내부 온도 상승에 의한 전류의 흐름을 차단하기 위해서는 가장 열이 많이 발생하는 부분인 음극 탭(36)이 형성된 부분에 온도의 상승에 따라서 전류의 흐름을 차단할 수 있는 보호 소자(413)가 설치되어야 한다. Therefore, in order to block the flow of current due to the internal temperature rise of the battery, the protection element 413 capable of blocking the flow of current in accordance with the rise in temperature at the portion where the negative electrode tab 36 is formed, which is the most heat generated. Should be installed.

이러한 보호 소자(413)로는 피티씨이 소자(PTC, positive temperature coefficient element)를 들 수 있다. 피티씨이 소자는 온도가 어느 레벨을 넘으면 전기 저항이 거의 무한대까지 크게 되는 소자로서, 이것을 설치하는 것에 의하여 전지가 이상 고온으로 되었을 때에 충방전 전류를 정지시키는 것이 가능하다. The protection element 413 may include a positive temperature coefficient element (PTC). The PTC element is an element whose electrical resistance is increased to almost infinity when the temperature exceeds a certain level. By providing this, it is possible to stop the charge / discharge current when the battery becomes abnormally high temperature.

또한, 피티씨이 소자는 가역적인 동작을 수행하기 때문에 이 소자가 동작하여 전류가 정지한후 전지의 온도가 내려가면 소자 저항은 작게 되어서 다시 전지로서의 기능을 할 수 있다. 따라서, 과전류가 흐를 때에는 피티씨이 소자가 우선적으로 동작하여 온도 상승을 막을 수 있다. In addition, since the PTC element performs a reversible operation, when the element is operated and the current of the battery is lowered after the current stops, the element resistance becomes small and thus can function as a battery again. Thus, when overcurrent flows, the PTC element can preferentially operate to prevent temperature rise.

이러한 피티씨이 소자는 카본 블랙과 폴리머가 혼합되어 이루어지는데, 파우치형 전지에 적용되는 경우에는 각형 전지나 원통형 전지와는 달리 열전달이 용이하지 않기 때문에 폴리머의 함량이 더 많은 것을 채용하여야 한다. This PTC device is a mixture of carbon black and polymer. When applied to a pouch type battery, heat transfer is not easy unlike a square battery or a cylindrical battery.

대안으로는, 온도가 상승되면 녹아서 전류의 흐름을 차단하는 써멀 퓨즈(thermal fuse)나, 온도에 대응해서 전류의 흐름을 차단시킨후에 다시 복귀가능한 바이메탈(bi-metal)을 보호 소자로서 사용할 수도 있을 것이다. Alternatively, a thermal fuse, which melts when the temperature rises and blocks the flow of current, or a bi-metal that can be restored after blocking the flow of current in response to temperature can be used as a protection element. will be.

상기 음극 탭(36)상에 설치되는 보호 소자(413)는 상기 음극 탭(36)으로부터 발생되는 열을 정확하게 감지하기 위하여 상기 밀폐면(315)과 대향되는 방향으로 설치되어야 한다. The protection element 413 installed on the negative electrode tab 36 should be installed in a direction opposite to the sealing surface 315 in order to accurately sense heat generated from the negative electrode tab 36.

즉, 상기 보호 회로 기판(400)는 음극 단자(412)에 음극 탭(36)이 전기적으로 연결된 상태에서 상기 하부 밀폐면(315)상에 위치하고 있고, 상기 보호 회로 기판(400)상에 실장된 보호 소자(413)는 보호 회로 기판(400)과 하부 밀폐면(315) 사이에 배치되어 있다. That is, the protective circuit board 400 is positioned on the lower sealing surface 315 in a state where the negative electrode tab 36 is electrically connected to the negative electrode terminal 412, and is mounted on the protective circuit board 400. The protection element 413 is disposed between the protection circuit board 400 and the lower sealing surface 315.

이처럼, 상기 보호 소자(413)는 발열량이 많은 음극 탭(36)상에 위치하고, 음극 탭(36)과 근접한 밀폐면(315)에 위치함에 따라서, 전지의 이상 고온시 전지 내부로부터 전달되는 열을 감지하는 것이 용이하다고 할 수 있다.As described above, the protection element 413 is located on the negative electrode tab 36 having a large amount of heat, and is located on the sealing surface 315 close to the negative electrode tab 36, so that the heat transferred from the inside of the battery when the battery is abnormally high temperature. It is easy to detect.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차 전지(60)를 도시한 것이다.6 illustrates a pouch-type lithium secondary battery 60 according to a second embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 상부 및 하부 케이스(612)(613)가 결합되어 형성된 내부 공간(611)에는 양극판(62), 세퍼레이터(64), 음극판(63) 순으로 배치된 전지부(61)가 수용되어 있다. Referring to the drawings, the battery compartment 61 disposed in the order of the positive electrode plate 62, the separator 64, the negative electrode plate 63 is accommodated in the inner space 611 formed by combining the upper and lower cases 612, 613. It is.

상기 상하부 케이스(612)(613)로 이루어진 케이스(610)에는 공간(611)의 가장자리를 따라서 상부 및 하부 밀폐면(614)(615)이 형성되어 있고, 상기 상하부 밀폐면(614)(615)을 통해서는 전지부(61)의 각 전극판(62)(63)과 전기적으로 연결된 전극 탭(66)이 전극용 밀폐 테이프(68)에 의하여 감싸진 상태에서 외부로 소정 길이 돌출하여 있다. 이때, 상기 전극 탭(66)은 발열량이 상대적으로 많이 발생하는 음극 탭이며, 극성을 달리하는 전극 탭은 도시되어 있지 않다. The upper and lower sealing surfaces 614 and 615 are formed along the edge of the space 611 in the case 610 formed of the upper and lower cases 612 and 613, and the upper and lower sealing surfaces 614 and 615. Through this, the electrode tabs 66 electrically connected to the respective electrode plates 62 and 63 of the battery unit 61 protrude outward a predetermined length in a state surrounded by the sealing tape 68 for electrodes. In this case, the electrode tab 66 is a negative electrode tab in which a large amount of heat is generated, and electrode tabs having different polarities are not shown.

돌출된 음극 탭(66)의 단부는 상하부 밀폐면(614)(615)을 향하여 접혀지게 되고, 보호 회로 기판(600)의 음극 단자(612)와 전기적으로 접속되어 있다. 상기 보호 회로 기판(600)은 상기 전극 탭(66)이 접혀짐에 따라서 하부 밀폐면(614)상에 위치하고 있다. 상기 보호 회로 기판(600)에 실장된 보호 소자(613)는 상기 음극 탭(66)상에 위치하고 있으며, 상기 보호 회로 기판(600)과 하부 밀폐면(615) 사이에 배치되어 있다.End portions of the protruding negative electrode tab 66 are folded toward the upper and lower sealing surfaces 614 and 615, and are electrically connected to the negative electrode terminal 612 of the protective circuit board 600. The protective circuit board 600 is positioned on the lower sealing surface 614 as the electrode tab 66 is folded. The protection element 613 mounted on the protection circuit board 600 is positioned on the negative electrode tab 66, and is disposed between the protection circuit board 600 and the lower sealing surface 615.

여기서, 상기 케이스(610)에는 전지부(61)로부터 발생한 열이 케이스(610)의 외면을 통하여 용이하게 전달될 수 있도록 열전달 매개체인 금속 호일(690)이 설치되어 있다. Here, the case 610 is provided with a metal foil 690 which is a heat transfer medium so that heat generated from the battery unit 61 can be easily transferred through the outer surface of the case 610.

즉, 상기 금속 호일(690)은 상기 하부 밀폐면(614)이 형성된 부분(691)으로부터 케이스(610)의 측벽 부분(692)을 통하여 전지부(61)가 수용된 하부 케이스(613)의 표면의 소정 영역까지 일체로 연장되어 있다. 상기 금속 호일(69)은 상기 음극 탭(66)이 형성된 부분에서 케이스(610)의 외면에 부착되어 있으며, 밀폐면(615)을 통하여 발생되는 열을 유도할 수가 있다. 이러한 금속 호일(69)로는 열전도율이 우수한 금속재, 예컨대 알루미늄 호일이 바람직하다. That is, the metal foil 690 is formed on the surface of the lower case 613 in which the battery part 61 is accommodated through the side wall portion 692 of the case 610 from the portion 691 where the lower sealing surface 614 is formed. It extends integrally to a predetermined area. The metal foil 69 is attached to the outer surface of the case 610 at the portion where the negative electrode tab 66 is formed, and may induce heat generated through the sealing surface 615. As such a metal foil 69, a metal material excellent in thermal conductivity, such as aluminum foil, is preferable.

이처럼, 상기 음극 탭(66)이 위치하고 있는 케이스(610)의 외면에는 하부 밀폐면(615)을 통하여 발생한 열을 보호 소자(613)로 유도할 수 있도록 금속 호일(69)이 설치되어 있으므로, 과충전 제어 기능이 우수해지고, 내부 저항이 더욱 낮은 보호 소자를 채용할 수가 있게 된다.As such, since the metal foil 69 is installed on the outer surface of the case 610 in which the negative electrode tab 66 is positioned to guide the heat generated through the lower sealing surface 615 to the protection element 613, the overcharge is performed. The control function is excellent and the protection element with a lower internal resistance can be employ | adopted.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 파우치형 리튬 이차 전지는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, the pouch-type lithium secondary battery of the present invention can obtain the following effects.

첫째, 전지의 이상 고온시 발생되는 열을 감지하여서 전류의 흐름을 신속하게 차단하는 보호 소자가 상대적으로 발열량이 많은 전극 탭이 위치하는 곳에 배치됨에 따라서 정확한 온도 검출이 가능하다. 이에 따라, 과충전시 전류를 차단하는 기능이 향상된다. First, since a protection element that senses heat generated during abnormal high temperature of a battery and cuts off the flow of current quickly is disposed at a position where an electrode tab having a large amount of heat is generated, accurate temperature detection is possible. Accordingly, the function of blocking the current during overcharging is improved.

둘째, 케이스의 밀폐면을 통하여 발생되는 열을 전달하는 열전달 매개체인 금속 호일이 케이스의 외면에 부착됨에 따라서 과충전 제어가 보다 효율적으로 이루어지고, 이에 따라 내부 저항이 더욱 낮은 보호 소자를 채용할 수가 있다.Second, as the metal foil, which is a heat transfer medium that transfers heat generated through the sealing surface of the case, is attached to the outer surface of the case, overcharge control is more efficiently performed, and thus a protection device having a lower internal resistance can be adopted. .

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도 1은 종래의 리튬 이차 전지를 도시한 평면도,1 is a plan view showing a conventional lithium secondary battery,

도 2는 도 1의 리튬 이차 전지의 전극 탭 부분을 절제하여 도시한 단면도,FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrode tab of the lithium secondary battery of FIG. 1;

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리튬 이차 전지를 일부 확대하여 도시한 분리 사시도,3 is an exploded perspective view showing a part of an enlarged lithium secondary battery according to a first embodiment of the present invention;

도 4는 도 3의 리튬 이차 전지가 결합된 상태를 확대하여 도시한 사시도,4 is an enlarged perspective view illustrating a state in which the lithium secondary battery of FIG. 3 is coupled;

도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절제하여 도시한 단면도,FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 4;

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 전극 탭 부분을 절제하여 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view of an electrode tab portion of a lithium secondary battery according to a second exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

30...리튬 이차 전지 31...전지부30 Lithium secondary battery 31 Battery compartment

32...양극판 33...음극판32 anode plate 33 cathode plate

34...세퍼레이터 35...양극 탭34.Separator 35 ... Anode Tab

36...음극 탭 37...양극성 밀폐 테이프36.Negative Tab 37.Polar Sealing Tape

38...음극성 밀폐 테이프 310...케이스38.Cathode Sealing Tape 310 ... Case

312...상부 케이스 313...하부 케이스312 Top case 313 Bottom case

314...상부 밀폐면 315...하부 밀폐면314 ... top seal 315 ... bottom seal

400...보호 회로 기판 411...양극 단자400 ... protective circuit board 411 ... positive terminal

412...음극 단자 413...보호 소자 412 ... cathode terminal 413 ... protection element

Claims (8)

양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 배치된 전지부;와,A battery unit in which a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate are sequentially disposed; 상기 양극판과 전기적으로 연결된 양극 탭;과,A positive electrode tab electrically connected to the positive electrode plate; 상기 음극판과 전기적으로 연결된 음극 탭;과, A negative electrode tab electrically connected to the negative electrode plate; 상기 전지부가 수용되는 공간이 제공되며, 상기 공간의 가장자리를 따라서 열융착되는 밀폐면이 형성된 케이스; 및A case provided with a space for accommodating the battery unit and formed with a sealing surface that is heat-sealed along an edge of the space; And 상기 밀폐면을 통하여 외부로 인출되는 전극 탭과 각각 전기적으로 연결되며, 상기 밀폐면상에 배치되어서 이상 고온시 이를 감지하여 전류의 흐름을 차단시킬 수 있는 보호 소자가 구비된 보호 회로 기판;을 포함하는 것으로서,A protection circuit board electrically connected to each of the electrode tabs drawn out to the outside through the sealing surface, and disposed on the sealing surface and provided with a protection element that detects the abnormal temperature at a high temperature to block the flow of current. As, 상기 보호 소자는 상기 전극 탭중 전지 내부로부터 발생된 열에 의하여 열방출량이 상대적으로 많은 어느 하나의 전극 탭과 상응한 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차 전지. The protective element is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that disposed in a position corresponding to any one of the electrode tab of the electrode tab is relatively large heat emission by heat generated from inside the battery. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 보호 소자는 밀폐면과 보호 회로 기판 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차 전지.The protective device is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that disposed between the sealing surface and the protective circuit board. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호 소자는 피티씨이 소자인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차 전지.The protective device is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that the PTC device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호 소자는 써멀 퓨즈인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차 전지.The protective device is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that the thermal fuse. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호 소자는 바이 메탈인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차 전지. The protective device is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that the bi-metal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 열방출량이 상대적으로 많은 전극 탭은 니켈 플레이트로 된 음극 탭인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차 전지. A pouch type lithium secondary battery, wherein the electrode tab having a large amount of heat emission is a negative electrode tab made of a nickel plate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 열방출량이 상대적으로 많은 전극 탭이 위치한 케이스의 외면에는 상기 밀폐면으로부터 발생된 열을 상기 보호 소자로 유도할 수 있도록 금속 호일이 배치된 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차 전지. A pouch-type lithium secondary battery, characterized in that a metal foil is disposed on the outer surface of the case in which the electrode tab having a relatively large amount of heat emission is induced to induce heat generated from the sealing surface to the protective element. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 금속 호일은 알루미늄 호일인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차 전지. The metal foil is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that the aluminum foil.
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