KR101254865B1 - 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극탭에 안전필름을 형성함으로써 전지 내부의 온도나 압력이 상승했을 때에 안전필름이 용융되어 케이스의 밀봉이 신속히 해제되도록 함으로써 전지의 폭발 및 발화를 방지하기 위한 이차전지에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 제 1 전극탭 및 제 2 전극탭을 구비하는 전극조립체; 및 상기 전극탭이 외부로 인출되도록 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 전극탭 중 적어도 어느 하나는 상면 또는 하면 중 적어도 어느 하나 이상의 면에 길이 방향으로 홈이 형성되고, 상기 홈에는 안전필름이 위치하는것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 제 1 전극탭 및 제 2 전극탭을 구비하는 전극조립체; 및 상기 전극탭이 외부로 인출되도록 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 전극탭 중 적어도 어느 하나는 상면 또는 하면 중 적어도 어느 하나 이상의 면에 길이 방향으로 홈이 형성되고, 상기 홈에는 안전필름이 위치하는것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 과충전, 과방전, 내부단락과 같은 전지 내부의 이상이 발생하는 경우, 전해질이 분해되면서 이산화탄소나 일산화탄소 등의 가스가 발생되고, 전지의 내부 압력이 상승되는 문제가 있다. 또한, 이차전지는 내부의 압력이 상승하는 경우, 이차전지의 폭발 및 발화의 염려가 있다.
따라서, 이차전지는 과충전 및 강제 방전 등의 안전성 평가 뿐 아니라, 고온 보존 평가, 열충격 평가 등의 다양한 열적 안전성 평가를 거치게 된다. 상기 열적 안전성 평가는 전지를 다양한 온도 조건에 수십분 내지 수십시간 방치하면서 전지의 폭발 및 발화 여부를 평가하는 것이다.
각형 이차전지에서는 상기와 같은 이차 전지의 안전성을 향상시키기 위해 전지 케이스에 안전밴트를 설치하여 전지 내부의 압력이 상승했을 때에 가스를 분출시켜 폭발 및 발화를 방지하는 기술이 적용되고 있다. 그러나, 파우치형 이차전지는 전지 케이스 자체가 유연성 소재로 이루어져 있기 때문에 안전밴트를 케이스에 설치하기가 곤란한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점의 해결을 위한 것으로서, 전지의 이상 작동으로 인한 내부 온도 상승의 경우에 파우치 케이스의 밀봉을 신속히 해제시켜 폭발 및 발화를 방지할 수 있는 이차전지를 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 본 발명에 따른 이차전지는, 제 1 전극탭 및 제 2 전극탭을 구비하는 전극조립체; 및 상기 전극탭이 외부로 인출되도록 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 전극탭 중 적어도 어느 하나는 상면 또는 하면 중 적어도 어느 하나 이상의 면에 길이 방향으로 홈이 형성되고, 상기 홈에는 안전필름이 위치하는것일 수 있다.
또한, 상기 이차전지는 상기 전극탭 및 안전필름을 감싸는 절연 테이프를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 안전필름의 용융점은 상기 절연 테이프의 용융점보다 낮을 수 있다.
또한, 상기 케이스는 최내층, 중간층 및 최외층을 포함하여 형성되며, 상기 안전필름은 상기 최내층보다 용융점이 낮은 것일 수 있다.
또한, 상기 안전필름의 용융점은 80℃ 내지 90℃인 것을 특징으로 하는 이차전지.
또한, 상기 안전필름의 전극탭 길이방향 양 끝단은 상기 절연 테이프의 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 안전필름은 상기 전극탭의 두께 대비 20% 내지 50%의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 안전필름은 상기 전극탭의 폭 대비 20% 내지 50%의 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 안전필름은 상기 전극탭에 형성된 홈의 내측면과 접촉하는 면이 비평탄면으로 형성될수 있다.
또한, 상기 안전필름은 상기 전극탭의 폭방향을 따라 복수개로 나누어져 형성될 수 있다.
또한, 상기 안전필름 각각의 폭의 합은 상기 전극탭의 폭 대비 20% 내지 50%로 형성될 수 있다.
또한, 상기 홈은 상기 전극탭의 상면 및 하면 모두에 형성되며, 상기 홈 모두에 안전필름이 형성될 수 있다.
또한, 상기 안전필름 각각의 두께의 합은 상기 전극탭의 두께 대비 20% 내지 50%로 형성될 수 있다.
또한, 상기 안전필름은 저밀도 폴리에틸렌일 수 있다.
또한, 상기 안전필름의 상면은 상기 홈에 상기 전극탭의 상면과 동일 평면을 형성하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극탭은 양극탭으로 형성되고, 상기 제 2 전극탭은 음극탭으로 형성되며, 상기 제 1 전극탭은 길이 방향으로 형성된 홈을 구비하며, 상기 홈에는 안전필름이 위치할 수 있다.
또한, 상기 케이스의 최내층은 캐스티드 폴리프로필렌일 수 있다.
또한, 상기 안전필름은 상기 케이스의 최내층과 접촉할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지는 전극탭에 직접 안전필름을 형성함으로써 전지 내부의 온도 및 압력이 상승했을 때에 안전필름이 용융되어 케이스의 밀봉이 신속히 해제되도록 함으로써 전지의 폭발 및 발화를 방지하는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 평면도이다.
도 3은 도 2의 이차전지를 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 이차전지를 Y-Y' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 평면도이다.
도 3은 도 2의 이차전지를 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 이차전지를 Y-Y' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 부분 단면도이다.
이하에서 실시예와 첨부한 도면을 통하여 본 발명에 따른 이차전지에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 평면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 이차전지를 X-X'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 4는 도 3의 이차전지를 Y-Y' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체(100)와 상기 전극조립체(100)를 수용하는 케이스(200)를 포함하여 형성된다.
상기 전극조립체(100)는 제 1 극판 및 제 2 극판 사이에 세퍼레이터를 개재한 후, 이를 권취함으로써 형성된다. 상기 제 1 극판은 음극판으로 형성되고, 제 2 극판은 양극판으로 형성될 수 있으며, 반대로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 제 1 극판은 음극판으로 형성되는 경우에, 박판의 구리 호일의 음극집전체와 상기 음극집전체의 양면에 탄소재를 주성분으로 하는 음극활물질층이 도포되어 형성된다. 또한, 음극집전체의 양단에는 음극활물질층이 코팅되지 않은 영역인 음극무지부가 형성된다. 상기 제 2 극판은 양극판으로 형성되는 경우에 박판의 알루미늄 호일로 형성되는 양극집전체의 양면에 리튬계 산화물을 주성분으로 하는 양극활물질층이 도포되어 형성된다. 또한, 상기 양극집전체의 양단에는 양극활물질층이 코팅되지 않은 영역인 양극무지부가 형성된다.
상기 전극조립체(100)는 제 1 극판의 일측에 제 1 전극탭(110)이 형성되고, 제 2 극판의 일측에 제 2 전극탭(150)이 형성되며, 권취된 상태에서 제 1 전극탭(110)과 제 2 전극탭(150)은 일정한 간격을 두고 나란하게 배치된다. 상기 제 1 극판이 음극판으로 형성되는 경우에 제 1 전극탭(110)은 음극탭으로 형성되며, 제 2 전극탭(150)은 양극탭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 극판과 제 2 극판의 극성이 반대로 되는 경우에는 상기 제 1 전극탭(110)은 양극탭으로 형성되며, 제 2 전극탭(150)은 음극탭으로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 제 1 전극탭(110)과 제 2 전극탭(150)은 전극조립체(100)가 외부와 전기적으로 연결되도록 제 1 전극탭(110)과 제 2 전극탭(150)의 일부가 케이스(200)의 외부로 노출되도록 형성된다. 상기 제 1 전극탭(110)과 제 2 전극탭(150)은 일반적으로 금속, 대개는 알루미늄, 구리 또는 니켈로 형성되며, 전압 강하를 최소화하기 위해서 전기전도도가 일정이상 되는 금속으로 형성된다. 이하에서는 상기 제 1 전극탭(110)과 제 2 전극탭(150)을 모두 언급하는 것이 필요한 경우에는 전극탭(110, 150)으로 호칭하기로 한다.
상기 전극탭(110, 150)은 각각 그 상면과 하면 중 어느 한 면의 소정의 위치에 길이 방향, 즉 전극탭(110, 150)의 인출방향으로 형성되는 홈(111, 151) 및 상기 홈(111, 150)에 위치하는 안전필름(120, 160)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 전극탭(110, 150)은 케이스(200) 가장자리의 실링 부위와 접촉되는 부위에 부착되는 절연테이프(130, 170)를 포함하여 형성된다.
상기 홈(111, 151)은 안전필름(120, 160)을 수용하기 위한 공간이다. 상기 홈(111, 151)은 전극탭(110, 150)이 인출되는 방향인 길이 방향을 따라서 전극탭(110, 150)의 상면 또는 하면 중 어느 한면의 일부에 형성된다. 상기 홈(111, 151)의 형성 위치, 크기 및 형상에 대해서는 이와 대응되는 위치에 대응되는 크기 및 형상으로 형성되는 안전필름(120, 160)에 대한 설명을 통해서 함께 설명하기로 한다.
상기 안전필름(120, 160)은 홈(111, 151)과 대응되는 형상 및 크기를 갖고, 홈(111, 151) 내에 수지 몰딩의 방법으로 형성된다. 상기 안전필름(120, 160)은 이차전지가 이상 작동하여 전극탭(110, 150)이 과열되는 경우, 용융됨으로써 홈(111, 151)을 통해서 이차전지 내부에서 발생한 가스가 빠져나갈 수 있도록 하는 역할을 한다. 즉, 상기 안전필름(120, 160)은 케이스(200)의 실링 영역에서 안전밴트와 같은 역할을 하는 것이다. 또한, 상기 안전필름(120, 160)은 상면이 전극탭(110, 150)의 상면과 동일 평면을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 안전필름(120, 160)의 두께는 홈(111, 151)의 두께와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 안전필름(120, 160)의 상면이 전극탭(110, 150)의 상면보다 높게, 또는 낮게 형성되는 경우에는 케이스의 실링부위가 완전히 밀봉되지 않는 문제점이 있다. 또한, 본 발명의 상기 안전필름(120, 160)은 이차전지에서 발열량이 가장 큰 전극탭(110, 150)과 직접 접촉되도록 형성됨으로써, 다른 부위에 형성된 경우보다 이차전지의 온도상승에 신속하게 반응하는 것이 가능하다.
상기 안전필름(120, 160)은 절연테이프(130, 170) 및 케이스(200)의 최내층(213)보다 용윰점이 더 낮은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 전극탭(110, 150)의 과열로 인해 절연테이프(130, 160) 및 케이스(200)의 최내층(213)이 용융되는 시점보다 더 앞선 시점에 가스가 케이스(200) 외부로 방출되도록 하는 것이 가능하기 때문이다. 상기 안전필름(120, 160)은 폴리에틸렌(polyethylene; PE)계열의 수지로 형성될 수 있다. 상기 폴리에틸렌(PE) 계열의 수지로 형성된 안전필름(120, 160)의 용융점은 대략 80℃ 내지 140℃의 범위로 형성될 수 있다. 한편, 상기 폴리에틸렌 (polyethylene; PE)계열의 수지는 용융되면 스스로 연소하는 성질을 갖고 있다. 따라서, 상기 폴리에틸렌(PE) 계열의 수지로 형성된 안전필름(120,160)은 전극탭(110, 150)이 안전필름(120, 160)의 용융점 이상의 온도로 발열되는 경우 용융된 후 연소됨으로써 전지 내부의 가스가 배출될 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 또한, 상기 안전필름(120, 160)은 폴리에틸렌(PE) 중에서도 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene; LDPE)으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 밀도가 대략 0.91인 폴리에틸렌(PE)을 의미하는 것으로서, 대략 80℃ 내지 90℃의 비교적 낮은 용융점을 갖는다. 따라서, 상기 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 형성된 안전필름(120,160)은 전극탭(110, 150)의 발열시에 좀 더 신속하게 용융될 수 있다.
또한, 상기 안전필름(120, 160)의 두께 및 폭은 각각 전극탭(110, 150) 두께 및 폭의 20% 내지 50%로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 안전필름(120, 160)의 두께 및 폭이 상기 범위보다 작게 형성되는 경우는 이차전지의 이상 작동으로 인한 전극탭(110, 150) 과열에 의해 안전필름(120, 160)이 용융되더라도 안전밴트로서의 역할을 충분히 수행하기 어렵다. 반대로, 상기 안전필름 (120, 160)의 두께 및 폭이 상기 범위보다 크게 형성되는 경우는 전극탭(110,150)의 강성이 확보되기 어려우며, 전극탭(110,150)이 차지하는 단면적이 작아 짐으로써 전기저항이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타내는 도 1 내지 도 4에서는 상기 안전필름 (120, 160)이 직육면체의 형상을 갖는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 안전필름 (120, 160)의 형상을 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 안전필름 (120, 160)은 도 4에 나타나는 단면이 반원, 역삼각형 등이 되도록 다양한 형상으로 형성되는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타내는 도 1 내지 도 4에서는 상기 안전필름 (120, 160)이 전극탭(110, 150)의 상면에 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 전극탭(110, 150)의 하면에 형성되는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타내는 도 1 내지 도 4에서는 상기 안전필름 (120, 160)이 제 1 전극탭(110) 및 제 2 전극탭(150) 모두에 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 어느 하나의 전극탭에만 형성되는 경우도 가능하다. 특히, 어느 하나의 전극탭에만 안전필름을 형성하는 경우에는 발열량이 더 큰 양극탭에 형성하는 것이 더 바람직하다. 이는 좀 더 신속히 케이스의 밀봉이 해제되도록 하기 위함이다.
상기 절연테이프(130, 170)는 전극탭(110, 150) 중 안전필름 (120, 160)이 형성된 부분에 감겨져 형성된다. 상기 절연테이프(130, 170)는 보다 상세하게는 케이스(200)의 실링 부위와 접촉되는 부위에 부착되어 상기 전극탭(110, 150)과 케이스(200)가 단락되는 것을 방지하게 된다. 또한, 상기 절연테이프(130)는 전극탭(110)이 인출되는 길이방향 양측 끝단(130a, 130b)이 안전필름 (120)이 형성된 부분 위에 오도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 안전필름 (120, 160)의 전극탭(110, 150) 길이방향 양측 끝단은 절연테이프(130, 170)의 외부로 노출되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 전극탭(110, 150)의 발열량이 커짐으로 인해 안전필름 (120, 160)이 용융되는 경우, 홈(111, 151)과 절연테이프(130, 170) 사이에 형성되는 공간으로 케이스(200) 내부에서 발생된 가스가 빠져나갈 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 상기 절연테이프(130, 170)는 전극탭(110, 150)이 인출되는 길이방향으로의 폭이 케이스(200)의 실링 폭보다 같거나 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 케이스(200)의 실링 과정에서 가해지는 압력과 열에 의해 상기 케이스(200)의 최내층이 용융됨으로써, 케이스(200)의 금속층(212)과 전극탭(110, 150) 사이에 단락이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 상기 절연테이프(130,170)는 열접착성 합성수지인 폴리프로필렌(polyprophylene; PP) 계열에 의해 형성된 캐스티드 폴리프로필렌(casted poly prophylene; CPP)으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 폴리프로필렌(PP) 계열의 수지는 대략 160℃ 내지 170℃의 용융점을 갖는다. 따라서, 폴리에틸렌(PE) 계열의 수지로 형성된 상기 안전필름(120, 160)은 폴리프로필렌(PP) 계열의 수지로 형성된 절연 테이프(130, 170)가 용융되기 전에 용융됨으로써 안전밴트의 역할을 할 수 있는 것이다.
상기 케이스(200)는, 일반적으로 일체로 형성되는 대략 사각형상의 케이스막을 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 접철함으로써 형성되는 상부케이스(210)와 하부케이스(220)를 포함하여 형성된다. 상기 하부케이스(220)의 대략 중앙 영역에는 프레스(press) 가공 등에 의하여 전극조립체(100)가 수용되는 수용부(225)가 형성된다. 또한, 상기 수용부(225)의 상단 가장자리에는 제 1 연장부(221), 제 2 연장부(222), 제 3 연장부(223) 및 제 4 연장부(224)가 형성된다.
상기 케이스(200)를 구성하는 케이스막은 최외층(211), 중간층(212) 및 최내층(213)을 포함하여 형성된다. 상기 중간층(212)은 금속박막, 바람직하게는 알루미늄 박막으로 형성된다. 상기 중간층(212)의 상면에는 최외층(211)이 형성되며, 최외층(211)은 절연성을 갖는 수지, 바람직하게는 나일론 재질로 형성된다. 이는 상기 케이스(200)의 외면이 손상되는 것을 방지함과 동시에 중간층(212)을 외부와 절연시키기 위함이다. 상기 최내층(213)은 열접착성 합성수지인 폴리프로필렌(PP) 계열에 의해 형성되는 캐스티드 폴리프로필렌(CPP) 층으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 케이스(200)의 최내층(213)은 절연테이프(130,170)와 동일 계열의 수지에 의해 형성됨으로써, 케이스(200)의 실링시에 실링부위에 위치한 절연테이프(130,170)와 케이스(200)의 최내층(213) 간의 접착이 용이하게 된다. 또한, 상기 폴리프로필렌(PP) 계열의 수지는 대략 160℃ 내지 170℃의 용융점을 갖는다. 따라서, 폴리에틸렌(PE) 계열의 수지로 형성된 상기 안전필름(120, 160)은 폴리프로필렌(PP) 계열의 수지로 형성된 케이스(200)의 최내층(213)이 용융되기 전에 먼저 용융됨으로써 안전밴트의 역할을 할 수 있는 것이다.
상기 연장부(221,222,223,224)는 하부케이스(220)을 프레스 가공하여 수용부(225)를 형성하고 남는 부분으로서, 수용부(225)로부터 멀어지는 방향으로 연장된 형태로 형성된다. 상기 연장부(221,222,223,224)는 수용부(225)에 전극조립체(100)가 수용된 후에, 상부케이스(210)의 가장자리 부분과 열압착 됨으로써 실링된다.
상기 제 1 연장부(221)는 전극탭(110, 150)이 인출되는 방향으로 연장되도록 형성된 실링면으로서, 실링시 전극탭(110, 150)을 감싸는 절연테이프(130, 170)의 하면과 접촉한다. 이 때, 상술한 바와 같이 상기 케이스(200)의 실링면의 폭과 비교하여 절연테이프(130, 170)의 전극탭(110, 150) 인출방향으로의 폭이 적어도 같거나 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 절연테이프(130)의 전극탭(110,150) 인출방향으로의 일측 및 타측 끝단(130a,130b) 사이의 거리는 제 1 연장면(221)의 전극탭(110,150) 인출방향으로의 일측 및 타측 끝단(221a,221b) 사이의 거리보다 같거나 크게 형성됨이 바람직하다.
한편, 상기 실링은 대략 180℃ 내지 220℃의 온도에서 실행된다. 상기 실링이 행해지는 온도는 안전필름 (120,160)의 용융점보다 더 높은 온도에 해당하는 것이다. 그러나, 상기 실링을 위해 열이 가해지는 시간은 대략 2초 내지 3초에 불과하므로, 안전필름 (120,160)까지 열이 전달되어 용융되는 일은 없다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 상기 전극탭(110,150) 과열시에 케이스(200)의 실링부 및 절연테이프(130,170)보다 먼저 용융이 일어남으로서 밴트의 역할을 하게 되는 것이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 상기 전극탭(110,150)에 안전필름 (120,160)을 형성함으로써 이차전지의 이상 작동에 의한 전극탭(110,150) 과열시에 발생될 수 있는 폭발 및 발화의 위험을 효과적으로 차단하는 효과를 가져올 수 있는 것이다.
다음은 도 5에 나타난 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에 대해서 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 제 1 전극탭을 전극탭이 인출되는 방향에서 바라본 부분 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지와 비교할 때, 전극탭(210)에 형성된 홈(211) 및 안전필름 (220)의 형상이 다르고 그 형상의 차이에 따른 효과상의 차이점이 있을 뿐, 다른 구성요소들은 동일한 형상을 갖고, 동일한 작용효과를 갖는다. 따라서, 동일한 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 하며, 차이점이 있는 구성요소만을 중점적으로 설명하기로 한다. 다만, 상기 홈(211)은 안전필름 (220)과 대응되는 크기 및 형상을 가질 수 밖에 없는 것이므로 안전필름 (220)만을 중점적으로 설명하기로 한다.
상기 안전필름 (220)은 전극탭(210)의 홈(211)과 접하는 하면이 비평탄면으로 형성된다. 이 경우, 상기 홈(211)의 바닥면과 안전필름 (220)의 하면 간에 접촉하는 면적이 넓어지게 되므로, 전극탭(210)과 홈(211) 간의 결합력이 강화되는 효과를 가져오게 된다. 또한, 상기 홈(211)의 바닥면과 안전필름 (220)의 하면 간에 접촉하는 면적이 넓어짐으로써 전극탭(210)의 과열시에 안전필름 (220)이 좀 더 신속히 용융되는 효과를 가져올 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에 관한 도 5에서는 상기 안전필름 (220)의 하면만이 비평탄면의 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 상기 안전필름 (220)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 안전필름 (220)은 그 외면 중 절연테이프(130)와 접하는 면을 제외한 어느 면이든지 비평탄면이 되도록 형성될 수 있다. 상기 비평탄면이 많이 형성될수록 안전필름 (220)과 전극탭(210)간의 결합력은 강화되는 효과를 가져올 수 있다. 또한, 상기 비평탄면이 많이 형성될수록 안전필름 (220)의 용융성이 좋아지는 효과를 가져올 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 안전필름 (220)을 설명함에 있어서 상기 제 1 전극탭(210)만을 기준으로 하여 설명하였으나, 동일한 특징을 갖는 안전필름이 제 2 전극탭(150)에도 형성될 수 있음은 쉽게 알 수 있는 것이다. 또한, 상기 안전필름 (220)의 형상이 직육면체 이외의 다양한 형상을 가질 수 있음은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 안전필름 (120)과 동일하다.
다음은 도 6에 나타난 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에 대해서 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 제 1 전극탭을 전극탭이 인출되는 방향에서 바라본 부분 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지와 비교할 때, 전극탭(310)에 형성된 홈(311) 및 안전필름 (320)의 형상이 다르고 그 형상의 차이에 따른 효과상의 차이점이 있을 뿐, 다른 구성요소들은 동일한 형상을 갖고, 동일한 작용효과를 갖는다. 따라서, 동일한 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 하며, 차이점이 있는 구성요소만을 중점적으로 설명하기로 한다. 다만, 상기 홈(311)은 안전필름 (320)과 대응되는 크기 및 형상을 가질 수 밖에 없는 것이므로 안전필름 (320)만을 중점적으로 설명하기로 한다.
상기 안전필름 (320)은 상기 전극탭(310)의 폭방향을 따라 복수개로 나누어져 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 안전필름 (320)은 전극탭(310) 내면과의 접촉면적이 증가함에 따라서 전극탭(310)의 과열시에 좀 더 빨리 용융될 수 있으므로, 안전밴트로서의 기능이 강화되는 효과를 가져온다. 다만, 상기 복수개의 안전필름 (320) 각각의 폭의 합은 제 1 전극탭(310)의 폭 대비 20% 내지 50%의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 복수개의 안전필름 (320) 각각의 폭의 합이 제 1 전극탭(310)의 폭 대비 20% 미만으로 형성되는 경우에는 안전밴트로서의 기능을 다하기 어렵고, 50%를 초과하는 경우에는 제 1 전극탭(310)의 강성 유지에 어려움이 있고 전극탭(310)의 전기저항이 커지는 문제가 있기 때문이다.
도 6에서는 상기 안전필름 (320)이 3개로 나누어져 형성된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 안전필름 (320)을 설명함에 있어서 상기 제 1 전극탭(310)만을 기준으로 하여 설명하였으나, 동일한 특징을 갖는 안전필름이 제 2 전극탭(150)에도 형성될 수 있음은 쉽게 알 수 있는 것이다. 또한, 상기 안전필름 (320)의 형상이 직육면체 이외의 다양한 형상을 가질 수 있음은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 안전필름 (120)과 동일하다. 또한, 상기 안전필름 (320)의 외면 중 절연테이프(130)와 접하는 면을 제외한 면 중 적어도 일부가 비평탄면으로 형성되도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 안전필름 (320)은 안전밴트로서의 기능 강화뿐만 아니라, 전극탭(310)과의 결합력 강화의 효과까지도 가질 수 있다.
다음은 도 7에 나타난 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 제 1 전극탭을 전극탭이 인출되는 방향에서 바라본 부분 단면도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지와 비교할 때, 전극탭(410)에 형성된 홈(411) 및 안전필름 (420)의 형상이 다르고 그 형상의 차이에 따른 효과상의 차이점이 있을 뿐, 다른 구성요소들은 동일한 형상을 갖고, 동일한 작용효과를 갖는다. 따라서, 동일한 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 하며, 차이점이 있는 구성요소만을 중점적으로 설명하기로 한다. 다만, 상기 홈(411)은 안전필름 (420)과 대응되는 크기 및 형상을 가질 수 밖에 없는 것이므로 안전수단(420)만을 중점적으로 설명하기로 한다.
상기 안전필름 (420)은 상기 제 1 전극탭(410)의 상면 및 하면에 모두 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 전극탭(410)의 상면 및 하면 중 일면에만 안전필름 (420)을 형성하는 경우보다 더 얇은 두께로 안전필름 (420)을 형성할 수 있으므로 제 1 전극탭(410)의 과열시에 좀 더 빨리 안전수단(420)이 용융되어 안전밴트로서의 기능이 강화되는 효과가 있다. 다만, 상기 안전필름 (420) 각각의 두께의 합은 제 1 전극탭(410)의 두께 대비 20% 내지 50%의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 안전필름 (420) 각각의 두께의 합이 제 1 전극탭(410)의 두께 대비 20% 미만으로 형성되는 경우에는 안전밴트로서의 기능을 다하기 어렵고, 50%를 초과하는 경우에는 제 1 전극탭(410)의 강성 유지에 어려움이 있고, 전극탭(410)의 전기저항이 증가하는 문제가 있기 때문이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 안전필름 (420)을 설명함에 있어서 상기 제 1 전극탭(410)만을 기준으로 하여 설명하였으나, 동일한 특징을 갖는 안전필름이 제 2 전극탭(150)에도 형성될 수 있음은 쉽게 알 수 있는 것이다. 또한, 상기 안전필름 (420)의 형상이 직육면체 이외의 다양한 형상을 가질 수 있음은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 안전필름 (120)과 동일하다. 또한, 도 5에 나타난 바와 같이 상기 안전필름 (420)의 외면 중 절연테이프(130)와 접하는 면을 제외한 면 중 적어도 일부가 비평탄면으로 형성되도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 안전필름 (420)은 안전밴트로서의 기능 강화뿐만 아니라, 전극탭(410)과의 결합력 강화의 효과까지도 가질 수 있다. 또한, 도 6에 나타난 바와 같이 상기 안전필름 (420) 각각을 전극탭(410)의 폭방향을 따라 복수개로 나누어져 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 안전필름 (420)은 전극탭(410)의 과열시에 더욱 빨리 용융될 수 있으므로, 안전밴트로서의 기능이 더욱 강화되는 효과를 가져온다.
본 발명의 실시예로 설명된 것은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전극조립체 110: 제 1 전극탭
150: 제 2 전극탭 111, 151: 홈
120, 160: 안전필름 130, 170: 절연테이프
200: 케이스 210: 상부 케이스
220: 하부 케이스 221: 제 1 연장부
222: 제 2 연장부 223: 제 3 연장부
224: 제 4 연장부 225: 수용부
150: 제 2 전극탭 111, 151: 홈
120, 160: 안전필름 130, 170: 절연테이프
200: 케이스 210: 상부 케이스
220: 하부 케이스 221: 제 1 연장부
222: 제 2 연장부 223: 제 3 연장부
224: 제 4 연장부 225: 수용부
Claims (18)
- 제 1 전극탭 및 제 2 전극탭을 구비하는 전극조립체; 및
상기 전극탭이 외부로 인출되도록 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며,
상기 전극탭 중 적어도 어느 하나는 상면 또는 하면 중 적어도 어느 하나 이상의 면에 길이 방향으로 홈이 형성되고,
상기 홈에는 상기 홈과 대응되는 형상 및 크기를 갖는 안전필름이 매립되는 형태로 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 이차전지는 상기 전극탭 및 안전필름을 감싸는 절연 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 안전필름의 용융점은 상기 절연 테이프의 용융점보다 낮은 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 케이스는 최내층, 중간층 및 최외층을 포함하여 형성되며, 상기 안전필름은 상기 최내층보다 용융점이 낮은 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안전필름의 용융점은 80℃ 내지 90℃인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 2 항에 있어서,
상기 안전필름의 전극탭 길이방향 양 끝단은 상기 절연 테이프의 외부로 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안전필름은 상기 전극탭의 두께 대비 20% 내지 50%의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안전필름은 상기 전극탭의 폭 대비 20% 내지 50%의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안전필름은 상기 전극탭에 형성된 홈의 내측면과 접촉하는 면이 비평탄면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안전필름은 상기 전극탭의 폭방향을 따라 복수개로 나누어져 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 10 항에 있어서,
상기 안전필름 각각의 폭의 합은 상기 전극탭의 폭 대비 20% 내지 50%로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 홈은 상기 전극탭의 상면 및 하면 모두에 형성되며, 상기 홈 모두에 안전필름이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 12 항에 있어서,
상기 안전필름 각각의 두께의 합은 상기 전극탭의 두께 대비 20% 내지 50%로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안전필름은 저밀도 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 안전필름의 상면은 상기 홈에 상기 전극탭의 상면과 동일 평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극탭은 양극탭으로 형성되고, 상기 제 2 전극탭은 음극탭으로 형성되며,
상기 양극탭은 길이 방향으로 형성된 홈을 구비하며,
상기 양극탭에 형성된 홈에는 안전필름이 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 케이스의 최내층은 캐스티드 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 4 항에 있어서,
상기 안전필름은 상기 케이스의 최내층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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