KR100822190B1 - Sealing apparatus and sealed secondary battery using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이차전지는 According to the present invention, the secondary battery of the present invention to achieve the above object

전극탭들을 가지는 전극 조립체와, An electrode assembly having electrode tabs,

상기 전극 조립체를 감싸 밀봉하며 상기 전극탭이 사이에 위치되어 밀봉되는 상하부 실링부를 구비한 케이스를 포함하고, 상기 전극탭을 사이에 두고 실링된 상하부 실링부의 두께가 서로 다르며, 상기 상부 실링부와 하부 실링부의 두께의 비는 8 : 2 내지 5.2 : 4.8인 것을 특징으로 한다.A case having an upper and lower sealing part surrounding and sealing the electrode assembly, wherein the electrode tab is disposed between and sealing the electrode assembly, wherein the upper and lower sealing parts have different thicknesses, and the upper sealing part and the lower sealing part have different thicknesses. The ratio of the thickness of the sealing portion is characterized in that from 8: 2 to 5.2: 4.8.

Description

실링장치와 이 실링장치에 의해 실링된 이차전지{Sealing apparatus and sealed secondary battery using the same} Sealing apparatus and sealed secondary battery using the same

도 1은 통상적인 2차전지의 일예를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional secondary battery,

도 2는 전극탭이 실링된 종래의 상태를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing a conventional state in which an electrode tab is sealed;

도 3은 종래 실링장치의 단면도,3 is a cross-sectional view of a conventional sealing device,

도 4는 본 발명에 따른 이차전지의 일부절제 사시도,4 is a partially cutaway perspective view of a secondary battery according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 실링장치의 단면도,5 is a cross-sectional view of a sealing apparatus according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 이차전지의 전극탭 실링상태를 도시한 일분절제 단면도,6 is a cross-sectional view showing an electrode tab sealing state of a secondary battery according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 실링 장치의 다른 실시예를 도시한 도면.7 shows another embodiment of a sealing apparatus according to the invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

30; 실링장치30; Sealing device

31; 상부 실링블록31; Upper sealing block

32; 하부 실링블록32; Lower sealing block

53; 상부 실링부53; Upper sealing part

54; 하부 실링부54; Lower sealing part

본 발명은 실링장치와 이 실링장치에 의헤 제조된 이차전지에 관한 것으로, 더 상세하게는 케이스(pouch)와 전극탭의 실링부가 개선된 이차전지와 이 이차전지의 실링을 위한 실링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sealing device and a secondary battery manufactured by the sealing device, and more particularly, to a secondary battery having an improved sealing portion of a case and an electrode tab, and a sealing device for sealing the secondary battery. .

일반적으로 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC 등의 휴대용 무선 기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동용 전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는 예를 들어, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이중에서 리튬 이차전지는 수명이 길고 용량이 크다는 장점을 가지고 있다.In general, as the light weight and high functionalization of portable wireless devices such as a video camera, a portable telephone, a portable PC, and the like progress, many studies have been conducted on secondary batteries used as driving power sources. Such secondary batteries include, for example, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Lithium secondary battery has the advantage of long life and large capacity.

상기 리튬 이차전지는 전해질 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지와 리튬 이온전지 및 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머전지로 구분할 수 있다. 그리고, 리튬 폴리머전지는 고분자 고체 전해질의 종류에 따라 유기전해액이 전혀 함유되어 있지 않은 완전고체형 리튬 폴리머전지, 유기 전해액을 함유하고 있는 겔형 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머전지로 나눌 수 있다.The lithium secondary battery may be classified into a lithium metal battery using a liquid electrolyte, a lithium ion battery, and a lithium polymer battery using a polymer solid electrolyte according to the type of electrolyte. The lithium polymer battery may be classified into a fully solid lithium polymer battery containing no organic electrolyte solution and a lithium ion polymer battery using a gel polymer electrolyte containing an organic electrolyte, depending on the type of polymer solid electrolyte.

도 1은 통상적인 이차전지의 일예를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional secondary battery.

도면을 참조하면, 이 리튬 이차전지는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터(separator)를 구비하는 전극 조립체(14)와, 이 전극 조립체(14)를 감싸서 밀봉하는 케이스(15)를 구비하여 이루어진다. 그리고 상기 전극 조립체(14)와 외부의 전기적 통로 역할을 하는 전극탭(17)은 양극판 및 음극판에 마련된 연결탭(16)에 연결되며, 이 전극탭(17)은 케이스(15) 밖으로 소정 길이 노출되도록 설치된다. Referring to the drawings, the lithium secondary battery includes an electrode assembly 14 having a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator, and a case 15 enclosing and sealing the electrode assembly 14. In addition, the electrode tab 17 serving as an external electrical passage between the electrode assembly 14 and the electrode tab 17 is connected to the connection tab 16 provided on the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the electrode tab 17 is exposed to a predetermined length out of the case 15. It is installed as possible.

여기에서 상기 케이스(15)의 외부로 돌출되는 전극탭(17)은 캐이스(15) 내부의 전해액이 전극탭(17)과 케이스(15)의 접합부위를 타고 누액(leakage)되는 것을 방지하기 위하여 접착재(surlyn 필름을 이용함)를 코팅하여 왔다. 그러나 접착재가 코팅된 전극탭(17)은 도 2에 도시된 바와 같이 상하부측의 캐이스(15a)(15b)에 개재된 상태가 되므로 전극탭의 양측면과 대응되는 부위의 상하부 케이스가 히트 실로는 완전히 접합되지 않게 되므로 전해액이 누설된다. 이를 더욱 상세하게 설명하면 상기 전극탭(17)은 소정의 두께를 가지고 있으므로 상하부 케이스(15a)(15b)가 접합된다 하여도 전극탭(17)의 두께에 의해 접합부위가 들뜨게되는 것이다.In this case, the electrode tab 17 protruding to the outside of the case 15 may prevent the electrolyte solution inside the casing 15 from leaking through the junction between the electrode tab 17 and the case 15. Adhesive material (using a surlyn film) has been coated. However, since the electrode tab 17 coated with the adhesive material is interposed in the casings 15a and 15b on the upper and lower sides as shown in FIG. 2, the upper and lower cases of the portions corresponding to both sides of the electrode tab are completely connected to the heat seal. Since no bonding occurs, the electrolyte leaks. In more detail, since the electrode tab 17 has a predetermined thickness, the bonding portion is lifted by the thickness of the electrode tab 17 even when the upper and lower cases 15a and 15b are bonded to each other.

상기 전극탭(17)의 주위의 상하부 캐이스의 불완전한 접합으로 인한 전해액의 누액은 2차전지의 충방전에 따른 전기적 특성을 떨어 뜨리는 문제점을 야기시킨다.The leakage of electrolyte due to incomplete bonding of upper and lower casings around the electrode tab 17 causes a problem of deteriorating electrical characteristics due to charge and discharge of the secondary battery.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 전극탭(17)을 사이에 두고 실링하는 개선된 실링장치를 도 3에 나타내 보였다.In order to solve this problem, an improved sealing apparatus for sealing with the electrode tab 17 therebetween is shown in FIG.

도면을 참조하면, 개선된 실링장치(20)은 히팅수단(도시도지 않음)이 마련되며 알루미늄으로 이루어진 상하부 히팅 블록(21)(22)을 구비하며, 상기 상하부 케이스(15a)(15b)에 개재되는 전극탭(17)과 대응되는 상하부 히이팅 블록(21)(22)에는 실링시 전극탭(17)이 안착되는 인입홈(21a)(22a)이 형성된다. Referring to the drawings, the improved sealing apparatus 20 is provided with heating means (not shown) and includes upper and lower heating blocks 21 and 22 made of aluminum, and interposed in the upper and lower cases 15a and 15b. The upper and lower heating blocks 21 and 22 corresponding to the electrode tabs 17 are formed with recesses 21a and 22a in which the electrode tabs 17 are seated upon sealing.                         

상기와 같이 구성된 실링장치(20)를 이용하여 상기 상하부 케이스(15a)(15b) 및 전극탭(17)을 실링하는 경우 전극탭(17)은 상하부 히팅블럭(21)(22)의 인입홈(21a)(22a)에 안착됨으로써 전극탭(17) 이외의 부분이 충분히 가압되어 실링된다.그리고 상기 전극탭(17)은 상기 그 두께만큼은 인입홈(21a)(22a)에 의해 보상된 사상태서 실링된다.When sealing the upper and lower case 15a, 15b and the electrode tab 17 by using the sealing device 20 configured as described above, the electrode tab 17 is the inlet grooves of the upper and lower heating blocks 21 and 22. By being seated on 21a and 22a, portions other than the electrode tab 17 are sufficiently pressurized and sealed. And the electrode tab 17 is sealed in four states, which are compensated by the inlet grooves 21a and 22a by the thickness thereof. do.

그러나 상술한 바와 같은 실링장치(20)는 상기 인입홈(21a)(22a)에 전극탭(17)을 정확하게 안착된 상태에서 가압 되도록 하기 어려운 문제점이 있으며, 상기 전극탭(17)에 이들이 안착되어 있다 하더라도 전극탭(17)과 상하부 케이스(15a)(15b)가 과도하게 눌리거나 또는 탭의 두께 차이로 인하여 실링이 원활하게 이루어지지 않은 문제점이 있으며, 나아가서는 실링에 따른 신뢰성이 저하되는 문제점이 내지되어 있다.However, the sealing device 20 as described above has a problem that it is difficult to press the electrode tab 17 in the state that is accurately seated in the inlet groove (21a) (22a), they are seated on the electrode tab 17 Even if there is a problem that the electrode tab 17 and the upper and lower case (15a, 15b) is excessively pressed or the sealing is not made smoothly due to the difference in the thickness of the tab, and furthermore, there is a problem that the reliability of the sealing is lowered It is.

또한 상하부 히팅블럭(21)(22)는 알루미늄과 같은 금속으로 이루어져 있으므로 상하부 케이스(15a)(15b)가 과도하게 눌리는 경우 전극탭(17)과 상하부 케이스가 쇼트되는 문제점이 있다. In addition, since the upper and lower heating blocks 21 and 22 are made of a metal such as aluminum, when the upper and lower cases 15a and 15b are excessively pressed, the electrode tab 17 and the upper and lower cases are shorted.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실링에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 생산성의 향상을 도모 할 수 있는 이차전지의 실링장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide a sealing device for a secondary battery that can improve reliability due to sealing and can improve productivity.

본원 발명의 다른 목적은 실링장치에 의해 제조된 이차전지를 제공함에 있다.Another object of the present invention to provide a secondary battery manufactured by a sealing device.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이차전지는 In order to achieve the above object, the secondary battery of the present invention

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전극탭들을 가지는 전극 조립체와, An electrode assembly having electrode tabs,

상기 전극 조립체를 감싸 밀봉하며 상기 전극탭이 사이에 위치되어 밀봉되는 상하부 실링부를 구비한 케이스를 포함하고, 상기 전극탭을 사이에 두고 실링된 상하부 실링부의 두께가 서로 다르며, 상기 상부 실링부와 하부 실링부의 두께의 비는 8 : 2 내지 5.2 : 4.8인 것을 특징으로 한다.A case having an upper and lower sealing part surrounding and sealing the electrode assembly, wherein the electrode tab is disposed between and sealing the electrode assembly, wherein the upper and lower sealing parts have different thicknesses, and the upper sealing part and the lower sealing part have different thicknesses. The ratio of the thickness of the sealing portion is characterized in that from 8: 2 to 5.2: 4.8.

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이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4에는 본 발명에 따른 이차전지를 나타내 보였으며, 도 5 및 도 7에는 이 이차전지의 상하부 실링부를 실링하기 위한 실링장치의 일예를 나타내 보였다.4 illustrates a secondary battery according to the present invention, and FIGS. 5 and 7 show an example of a sealing apparatus for sealing upper and lower sealing portions of the secondary battery.

도면을 참조하면, 이차전지의 실링장치(30)는 이차전지의 상하부 케이스(51)(52) 가장자리에 형성된 상하부 실링부(53)(54)를 실링하기 위한 것으로, 상하부 실링 블록(31)(32)과, 상하부 실링블록(31)(32)의 적어도 일측인 상부 실링블록(31)을 승강시키기 위한 승강수단(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 승강수단은 실링블록과 그 로드가 연결되는 실린더 등과 같은 액튜에이터로 이루어질 수 있다.Referring to the drawings, the sealing device 30 of the secondary battery is for sealing the upper and lower sealing parts 53 and 54 formed at the edges of the upper and lower case 51 and 52 of the secondary battery, and the upper and lower sealing blocks 31 ( 32 and elevating means (not shown) for elevating the upper sealing block 31 which is at least one side of the upper and lower sealing blocks 31 and 32. The lifting means may be formed of an actuator such as a cylinder to which the sealing block and its rod are connected.

한편, 상기 상하부 실링블록(31)(32)중의 하나인 하부 실링블록(32)은 신축성이 강한 탄성재로 이루어진다. 이 탄성재로는 경질의 고무재, 우래탄등으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 하부 실링블록(32)와 대응되는 상부 실링블록(31)은 알루미늄과 같은 금속으로 이루어 지며 내부에는 실링을 히터(33)가 설치되고, 하면에는 상하부 실링부(53)(54)의 사이에 개재되는 전극탭(61)(62)과 대응되는 위치에 인입홈(31a)이 형성되거나 도 7에 도시된 바와 같이 형성되지 않을 수 있다. Meanwhile, the lower sealing block 32, which is one of the upper and lower sealing blocks 31 and 32, is made of an elastic material having strong elasticity. The elastic material may be made of a hard rubber material, uranium and the like. In addition, the upper sealing block 31 corresponding to the lower sealing block 32 is made of a metal such as aluminum, and a heater 33 is installed inside the sealing, and a lower sealing part 53, 54 between the lower surface. An inlet groove 31a may be formed at a position corresponding to the electrode tabs 61 and 62 interposed therebetween or may not be formed as shown in FIG. 7.

상술한 바와 같이 구성된 실링장치(30)를 이용하여 이차전지(50)를 실링하기 위해서는 먼저 하부 케이스(51)에 전극조립체(60)를 삽입한다. 이 상태에서 상부 케이스(52)를 덮는다. 이와 같이 하면, 상하부 케이스(51)(52)의 상하부 실링부(53)(54)가 접촉되고 이들의 사이에 전극탭(61)(62)이 위치된다.In order to seal the secondary battery 50 using the sealing device 30 configured as described above, the electrode assembly 60 is first inserted into the lower case 51. In this state, the upper case 52 is covered. In this way, the upper and lower sealing portions 53 and 54 of the upper and lower case 51 and 52 are in contact with each other, and the electrode tabs 61 and 62 are positioned therebetween.

이 상태에서 상기 상하부 실링부(53)(54)를 상하부 실링블록(31)(32)의 사이에 위치시키다. 이때에 상기 상부 실링블록(31)의 내부에 설치된 히터(33)에 의해 예열된 상태이다. In this state, the upper and lower sealing parts 53 and 54 are positioned between the upper and lower sealing blocks 31 and 32. At this time, the heater 33 is preheated by the heater 33 installed inside the upper sealing block 31.

상기 상하부 실링블록(31)(32)의 사이에 상하부 실링부(53)(54)가 위치되면 승강수단에 의해 상부 실링블럭(31)이 하강하여 상하부 실링부(53)(54)를 가압하여 실링한다. 이 과정에서 상기 상하부 실링부(53)(54)가 가압 되는데, 상기 하부 실링블록(32)은 탄성력을 가지는 고무나 우레탄으로 이루어져 있으므로 전극탭(61)(62)과 상하부 실링부(53)(54)의 밀착력을 향상시킬 수 있으며, 과도한 상하부 실링블럭의 실링력이 가하여지는 경우 하부 실링 블록이 탄성 변형되면서 과도한 실링력을 흡수하게 되어 상하부 실링부(53)(54)가 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. 특히 상부 실링블럭(31)의 하면에는 전극탭(61)(62)이 삽입되는 인입홈(31a)이 형성되어 있으므로 이 전극탭(61)(62)이 과도하게 눌리어 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.When the upper and lower sealing parts 53 and 54 are positioned between the upper and lower sealing blocks 31 and 32, the upper sealing block 31 is lowered by elevating means to press the upper and lower sealing parts 53 and 54. Seal it. In this process, the upper and lower sealing parts 53 and 54 are pressed. The lower sealing block 32 is made of rubber or urethane having elastic force, so that the electrode tabs 61 and 62 and the upper and lower sealing parts 53 ( When the sealing force of the upper and lower sealing blocks is applied, the lower sealing block is elastically deformed and absorbs the excessive sealing force, thereby preventing the upper and lower sealing portions 53 and 54 from being shorted. Can be. In particular, since the inlet groove 31a through which the electrode tabs 61 and 62 are inserted is formed on the lower surface of the upper sealing block 31, the electrode tabs 61 and 62 can be prevented from being excessively pressed and shorted. have.

상술한 바와 같이 실링된 이차전지는 상대적으로 상부 실링부(53)보다 하부 실링부(54)에 가압력이 크게 작용하여 하부 실링부(54)의 두께가 상부 실링부(53)두께보다 상대적으로 얇게 형성된다.As described above, the sealed secondary battery has a larger pressing force on the lower sealing portion 54 than the upper sealing portion 53 so that the thickness of the lower sealing portion 54 is relatively thinner than the thickness of the upper sealing portion 53. Is formed.

도 6에 도시된 바와 같이 이들 상부 실링부의 두께(A)와 하부 실링부의 두께(B) 차이의 비는 8 : 2 내지 5.2 : 4.8을 이룬다. 상기 두께의 비가 8 : 2 이하의 경우에는 상하부 실링부의 차이가 심하여 다량의 쇼트가 발생하였고, 5.2 : 4.8 이상의 경우에는 상술한 바와 같이 일측의 실링 블록을 탄성재로 형성한 경우 구현이 불가능하였다. As shown in FIG. 6, the ratio between the thickness A of these upper sealing portions and the thickness B of the lower sealing portions is 8: 2 to 5.2: 4.8. When the thickness ratio is less than 8: 2, a large amount of short occurs due to a significant difference in the upper and lower sealing portions, and in the case of 5.2: 4.8 or more, when the sealing block on one side is formed of an elastic material, it is impossible to implement.

본 발명에 따른 실링장치와 이 실링 장치에 의해 제조된 이차전지는 실링에 따른 쇼트불량을 대폭 줄이고 나아가서는 실링에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The sealing apparatus according to the present invention and the secondary battery manufactured by the sealing apparatus can greatly reduce the short defects caused by the sealing and further improve the reliability of the sealing.

본원 발명인의 실험에 의하면 종래 실링 장치를 이용하여 실링하는 경우 불량률이 3.8% 이었으나 본원 발명의 실링 장치를 이용하는 경우 1.2%로 줄일 수 있었다. According to the experiments of the inventors, the defect rate was 3.8% when sealing using a conventional sealing device, but was reduced to 1.2% when using the sealing device of the present invention.

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.

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 전극탭들을 가지는 전극 조립체와, An electrode assembly having electrode tabs, 상기 전극 조립체를 감싸 밀봉하며 상기 전극탭이 사이에 위치되어 밀봉되는 상하부 실링부를 구비한 케이스를 포함하고, A case having an upper and lower sealing part surrounding and sealing the electrode assembly, wherein the electrode tab is disposed between and sealed; 상기 전극탭을 사이에 두고 실링된 상하부 실링부의 두께가 서로 다르며,The thicknesses of the upper and lower sealing parts sealed with the electrode tabs interposed therebetween are different from each other. 상기 상부 실링부와 하부 실링부의 두께 차이의 비가 8 : 2 내지 5.2 : 4.8인 것을 특징으로 하는 이차전지.The secondary battery, characterized in that the ratio of the difference between the thickness of the upper sealing portion and the lower sealing portion of 8: 2 to 5.2: 4.8. 삭제delete
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