KR101327123B1 - Lithium ion battery with tap holder - Google Patents
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Abstract
양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비한 전극 조립체; 상기 양극판 및 음극판의 일단으로부터 각각 연장되는 양극탭 및 음극탭; 상기 전극 조립체가 수납되고, 상단으로 상기 양극탭 및 음극탭이 돌출되도록 밀봉되어 이루어지는 전지 케이스; 및 상기 양극탭 및 음극탭 각각의 전후면에 부착되어 전지 케이스 내측에서 발생된 응력에 의해 가해지는 압력으로 양극탭 및 음극탭을 파단하는 탭홀더; 를 포함하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지는 전지가 이상반응을 일으켜 팽창하는 경우 발생되는 응력을 이용하여 탭을 파단시키켜 과충전, 폭발 또는 발화를 사전에 차단하여 안전한 운용을 도모하는 효과가 존재한다.An electrode assembly having a positive plate, a negative plate, and a separator; A positive electrode tab and a negative electrode tab respectively extending from one end of the positive electrode plate and the negative electrode plate; A battery case accommodating the electrode assembly and sealed to protrude the positive electrode tab and the negative electrode tab to an upper end thereof; And a tab holder attached to front and rear surfaces of each of the positive electrode tab and the negative electrode tab to break the positive electrode tab and the negative electrode tab with a pressure applied by a stress generated inside the battery case. Automatic current blocking lithium secondary battery including a has the effect of preventing the overcharge, explosion or ignition in advance by breaking the tap by using the stress generated when the battery causes an abnormal reaction to expand the safe operation.
Description
본 발명은 탭홀더를 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 이차 전지의 전극탭을 자동으로 파단하여 전류를 차단하는 전지에 대한 것이다.The present invention relates to an automatic current blocking lithium secondary battery having a tab holder, and more particularly, to a battery for automatically breaking the electrode tab of the lithium secondary battery to cut off the current.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries that can meet various demands have been conducted.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 에너지 밀도, 방전 전압, 안전성이 우수한 리튬 코발트 폴리머 전지와 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Representatively, there is a high demand for square cells and pouch cells, which can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of shape of the battery. The demand for secondary batteries is high.
리튬이차전지는 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬이온전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 최근들어, 각광받는 리튬폴리머전지는 유연성을 지닌 소재로 제조되어 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한, 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 것이다.The lithium secondary battery may be manufactured in various forms, and typical shapes include cylindrical and square shapes mainly used in lithium ion batteries. In recent years, the lithium polymer battery has been in the spotlight and is made of a flexible material and its shape is relatively free. In addition, excellent safety and light weight will be advantageous for slimming and lightening portable electronic devices.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is attracting attention as a power source of electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc., which are proposed as a solution for air pollution of conventional gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuel.
자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 시스템이 사용된다. 그러한 중대형 전지 시스템에 단위전지로서 많이 사용되는 파우치형 리튬이온 폴리머 이차전지는 소형 디바이스에 사용되는 동일 계열의 전지에 비해 상대적으로 큰 크기를 가지고 있다.Medium and large devices such as automobiles, due to the need for a high output large capacity, a large and large battery system that is electrically connected to a plurality of battery cells are used. Pouch type lithium ion polymer secondary batteries, which are frequently used as unit cells in such medium and large battery systems, have a relatively large size compared to batteries of the same series used in small devices.
이러한 이차 전지는 탄소질의 음극과 리튬금속 산화물의 양극, 폴리올레핀계 분리막, 및 전해질로 구성되어 있다. 그러나 상기 리튬이온 전지는 전지의 작동 전위가 높기 때문에 고에너지가 순간적으로 흐를 수 있고, 양극 물질들은 과충전 또는 단락에 의하여 화학적인 활성이 크게 증대되기 때문에 전해질과 급격히 반응하여 다량의 가스를 발생시키고, 그 결과 전지 내부의 압력이나 온도가 급격히 상승되어 전지가 폭발하는 경우에 주변 장치가 파손되거나 인체에 손상을 입힐 수 있다.The secondary battery is composed of a carbonaceous negative electrode, a lithium metal oxide positive electrode, a polyolefin separator, and an electrolyte. However, since the lithium ion battery has a high operating potential of the battery, high energy may flow instantaneously, and the positive electrode materials rapidly react with the electrolyte to generate a large amount of gas because the chemical activity is greatly increased by overcharge or short circuit, As a result, when the pressure or temperature inside the battery rises rapidly and the battery explodes, the peripheral device may be damaged or the human body may be damaged.
따라서 이와 같이 전지의 이상 반응 발생시 이차 전지와 외부간의 전류 흐름을 차단시켜 전지의 흐름을 방지할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다. Therefore, when the abnormal reaction of the battery is generated, it is necessary to develop a technology that can prevent the flow of the battery by blocking the current flow between the secondary battery and the outside.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 고려하여, 리튬 이차 전지가 이상 반응이 일어나는 경우 전극탭을 자동으로 파단하고, 전류의 흐름을 차단시켜 전지 내부에서 발생되는 화학적 반응을 중지시켜서 가스 발생을 억제하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.In consideration of the problems of the prior art, the lithium secondary battery breaks the electrode tab automatically when an abnormal reaction occurs, and blocks the flow of current to stop the chemical reaction generated inside the battery to suppress the gas generation It is an object to provide a lithium secondary battery.
발명의 다른 목적은 전극탭에 파단홈을 생성하고, 탭홀더를 결합하는 과정을 포함하는 리튬 이차 전지의 생산방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a lithium secondary battery including a process of creating a fracture groove in an electrode tab and coupling a tab holder.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description of the embodiments.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 구비한 전극 조립체; 상기 양극판 및 음극판의 일단으로부터 각각 연장되는 양극탭 및 음극탭(이하 전극탭이라고도 한다.); 상기 전극 조립체가 수납되고, 상단으로 상기 전극탭이 돌출되도록 밀봉되어 이루어지는 전지 케이스; 및 상기 전극탭 각각의 전후면에 부착되어 상기 전지케이스 내측에서 발생된 가스 응력에 의한 압력이 전달되면 상기 전극탭을 가압하여 파단시키는 탭홀더; 를 포함할 수 있다.Automatic current blocking lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention comprises an electrode assembly having a positive electrode plate, a negative electrode plate and a separator; A positive electrode tab and a negative electrode tab (hereinafter also referred to as electrode tabs) respectively extending from one end of the positive electrode plate and the negative electrode plate; A battery case accommodating the electrode assembly and sealed to protrude the electrode tab upward; And a tab holder attached to front and rear surfaces of each of the electrode tabs to press and break the electrode tabs when a pressure due to a gas stress generated inside the battery case is transferred. . ≪ / RTI >
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지에 있어서, 상기 전극탭은 상기 탭홀더로부터 가해지는 압력에 의하여 파열이 시작되는 하나 이상의 파단홈을 형성할 수 있다.In the automatic current cut-off lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the electrode tab may form one or more fracture grooves in which the tear is started by the pressure applied from the tap holder.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지에 있어서, 상기 파단홈은 노칭형 파단홈인 것을 특징으로 할 수 있다.In the automatic current cut-off lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the break groove may be a notching type break groove.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지에 있어서, 전극탭 일측에 형성된 파단홈으로부터 타측의 파단홈 방향으로 직선의 홈을 형성하는 파단유도부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the automatic current blocking lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, a break induction unit for forming a straight groove in the direction of the break groove on the other side from the break groove formed on one side of the electrode tab; It may be characterized in that it further comprises.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지에 있어서, 상기 탭홀더는, 상기 전지 케이스에 고정되고 상기 전극탭의 전후에 위치하는 다수의 프레임부; 및 상기 프레임부의 길이방향으로 형성되며, 전극탭의 전후면에 밀착하고 전극탭과 프레임부 사이에 위치하는 서브프레임부; 상기 서브프레임부의 양끝단에서 전극탭 방향으로 연장되고 전극탭의 좌우측 모서리에 고정되어 설치되는 절단부; 를 포함하고, 상기 절단부는 프레임부에 가해지는 압력을 전달받아 상기 전극탭에 압력을 가하여 상기 전극탭을 파단할 수 있다.In the automatic current blocking lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the tab holder, a plurality of frame parts fixed to the battery case and positioned before and after the electrode tab; And a subframe part formed in the longitudinal direction of the frame part and in close contact with the front and rear surfaces of the electrode tab and positioned between the electrode tab and the frame part. Cutting portions extending from both ends of the sub-frame portion in the direction of the electrode tab and fixed to the left and right corners of the electrode tab; The cutting part may receive the pressure applied to the frame part and break the electrode tab by applying pressure to the electrode tab.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지에 있어서, 상기 절단부의 말단은 암수형태의 체결홈을 가지며, 상기 탭홀더는 쌍으로 구비되고 상기 암수형태의 체결부가 서로 결합되어 전극탭에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the automatic current blocking lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the end of the cutting portion has a male and female coupling groove, the tab holder is provided in pairs and the male and female coupling portions are coupled to each other in the electrode tab It may be characterized in that it is installed.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지에 있어서, 상기 절단부는 금속재질로 이루어지고, 비절연 물질로 코팅되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.In the automatic current blocking lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the cut portion may be made of a metal material and coated with a non-insulating material.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 양극판, 음극판 및 세퍼레이터의 적층구조를 가진 전극 조립체를 전지 케이스에 수납하고, 조립체의 양극판 및 음극판에 상기 전지 케이스 내측에서 발생된 압력에 의하여 파열이 시작되는 파단홈이 형성되는 양극탭과 음극탭을 연결하여 케이스 외부로 돌출시키는 단계; 상기 전극 조립체가 수납된 전지 케이스의 상단부 및 일측면부를 밀봉하고 전해액을 주입한 후, 나머지 측면부를 밀봉하여 리튬 이차 전지를 제조하는 단계; 및 상기 양극탭 및 음극탭 각각의 전후면에 탭홀더를 배치하고 상기 전지 케이스에 고정하는 단계; 를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing an automatic current cut-off lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, an electrode assembly having a laminated structure of a positive electrode plate, a negative electrode plate and a separator is accommodated in a battery case, and the positive electrode and negative electrode plate of the assembly inside the battery case. Connecting the positive electrode tab and the negative electrode tab in which the fracture groove at which the rupture is started by the generated pressure are protruded out of the case; Manufacturing a lithium secondary battery by sealing an upper end portion and one side portion of a battery case in which the electrode assembly is accommodated, injecting an electrolyte solution, and sealing the remaining side portions; And disposing a tab holder on front and rear surfaces of each of the positive electrode tab and the negative electrode tab and fixing the tab holder to the battery case. . ≪ / RTI >
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭에 파단홈을 형성시키는 단계; 를 더 포함하고, 상기 파단홈은 노칭홈 또는 일정한 균열홈을 형성시키는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the method of manufacturing an automatic current blocking lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, forming a fracture groove in at least one electrode tab of the positive electrode tab or the negative electrode tab; Further comprising, the fracture groove may be characterized by forming a notching groove or a constant crack groove.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭에 파단홈을 형성시키는 단계는, 상기 양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭에 일측의 파단홈으로부터 타측의 파단홈 방향으로 파단유도부를 형성시키는 단계; 를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing an automatic current blocking lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention, the step of forming a fracture groove in at least one electrode tab of the positive electrode tab or negative electrode tab, at least one electrode of the positive electrode tab or negative electrode tab Forming a breaking induction part in a direction from the break groove on one side to the break groove on the other side of the tab; As shown in FIG.
본 발명은 전지가 이상반응을 일으켜 팽창하는 경우 발생되는 응력을 이용하여 탭을 파단시키켜 과충전, 폭발 또는 발화를 사전에 차단하여 안전한 운용을 도모하는 효과가 존재한다.The present invention has the effect of breaking the tab by using the stress generated when the battery causes an adverse reaction to expand to prevent overcharge, explosion or ignition in advance to promote safe operation.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더를 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 세부 구성의 도시도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더를 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 사시도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더를 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 이상반응시 팽창 예상도.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더가 설치된 전극탭의 파단 예상도.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더의 사시도.
도6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 탭홀더의 사시도.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차 전지 모듈의 측면도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 생산방법의 흐름도이다.1 is a diagram showing a detailed configuration of an automatic current cut-off lithium secondary battery having a tap holder according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of an automatic current blocking lithium secondary battery having a tab holder according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an expansion expected in the abnormal reaction of the automatic current blocking lithium secondary battery having a tap holder according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a breakdown expected view of the electrode tab is installed according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a tab holder according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a tab holder according to another embodiment of the present invention.
7 is a side view of an automatic current blocking lithium secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an automatic current cut-off lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정 하려는 것이 아니며 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to the specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명에 따른 탭홀더를 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of an automatic current cut-off lithium secondary battery having a tap holder according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are the same reference numerals. And duplicate description thereof will be omitted.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더를 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 세부 구성의 도시도, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더를 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 사시도이다.1 is a diagram illustrating a detailed configuration of an automatic current cut-off lithium secondary battery having a tap holder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a detailed configuration of an automatic current cut-off lithium secondary battery having a tap holder according to an embodiment of the present invention. Perspective view.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차 전지는 전지케이스(100), 전극조립체(200), 양극탭(300)(이하, ‘전극탭’이라고도 한다.), 음극탭(400)(이하, ‘전극탭’이라고도 한다.), 파단홈(500), 탭홀더(600), 파단유도부(1000)를 포함하여 구성된다.The automatic current blocking lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention is a
전지케이스는(100) 전극조립체(200)를 수납하고, 전극탭(300, 400)을 수용하여 이차 전지를 구성할 수 있다.The
전극조립체(200)는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 포함하여 구성될 수 있다. 양극판은 양극 활물질이 코팅된 전극판, 음극판은 음극 활물질이 코팅된 전극판을 의미한다.The
양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 위치하여 리튬 이온의 이동만 가능하도록 하며, 쇼트를 방지하게 된다.The separator is positioned between the positive electrode plate and the negative electrode plate to allow only lithium ions to move and prevent a short.
양극판은 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어지고, 음극판은 동(Cu) 재질로 이루어지나 본 발명에서는 반드시 상기의 재질로 한정되지 않으며, 당업자의 수준에 변경하여 적용할 수 있는 범위를 포함한다.The positive electrode plate is generally made of aluminum (Al) material, the negative electrode plate is made of copper (Cu) material, but is not necessarily limited to the above materials in the present invention, it includes a range that can be changed to the level of those skilled in the art.
양극탭(300)은 양극판으로부터 접합 연장되어 전지케이스(100)의 외부로 돌출될 수 있다.The
음극탭(400)은 음극판으로부터 접합 연장되어 전지케이스(100)의 외부로 돌출될 수 있다.The
파단홈(500)은 전지 케이스(100) 외부로 노출되는 전극탭(300, 400)의 모서리에 각각 형성될 수 있다.The
탭홀더(600)는 양극탭 및 음극탭 각각의 전후면에 부착될 수 있다.The
파단유도부(1000)는 파단홈과 파단홈 사이에 직선의 홈으로 형성될 수 있다.The
파단홈(500), 탭홀더(600) 및 파단유도부(1000)에 대한 상세한 설명은 파단예상도를 통하여 후술한다.A detailed description of the
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파단홈을 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 이상반응시 팽창 예상도, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더가 설치된 전극탭의 파단 예상도, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탭홀더의 사시도, 도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차 전지 모듈의 측면도이다.Figure 3 is an expansion expected in the abnormal reaction of the automatic current blocking lithium secondary battery having a break groove according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an expected breakdown of the electrode tab is installed in accordance with an embodiment of the present invention 5 is a perspective view of a tab holder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a side view of an automatic current blocking lithium secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
도3을 참고하면, 리튬 이차 전지는 과충전 또는 단락에 의하여 화학적인 활성이 크게 증대되며, 전해질이 급격히 반응하기 시작하면 다량의 가스를 발생된다.Referring to FIG. 3, the lithium secondary battery greatly increases its chemical activity due to overcharge or short circuit, and generates a large amount of gas when the electrolyte starts to react rapidly.
그 결과 도3에서처럼 전지 내부의 압력이나 온도가 급격히 상승되어 케이스의 중간부분이 점점 부풀어 오르게 되고 화살표 방향과 같이 응력이 발생된다.As a result, as shown in FIG. 3, the pressure or temperature inside the battery is rapidly increased, and the middle part of the case is gradually inflated, and the stress is generated as in the direction of the arrow.
리튬 이차 전지는 일반적으로 하나의 전지를 사용하는 것이 아니라, 여러개의 전지를 별도로 구비하는 케이스 내부에 나란히 배열하여 모듈로 구성하여 원하는 전력의 출력을 갖추어 사용한다.Lithium secondary batteries generally do not use a single battery, but are arranged side by side in a case having a plurality of batteries separately configured as modules to use an output of desired power.
따라서 하나의 리튬 이차 전지모듈 중 하나의 전지가 이상반응을 일으켜 폭발하는 경우 주변 장치 및 전지가 파손되거나 화재로 발생하게 되고 심하게는 인체에 손상을 입힐 수 있다.Therefore, when one battery of one lithium secondary battery module causes an abnormal reaction and explodes, the peripheral device and the battery may be damaged or may be caused by a fire, and may seriously damage the human body.
도4를 참고하면, 탭홀더(600)는 양극탭 및 음극탭 각각의 전후면에 부착되어 설치되며, 전지케이스 내측에서 발생되는 응력에 의한 압력이 탭 홀더 외측으로 전달되면, 이를 상기 양극탭 및 음극탭에 가하여 제거할 수 있다.Referring to FIG. 4, the
도5를 참고하면, 탭홀더(600)는 프레임부와 프레임에 부착되는 서브프레임부(6300) 및 서브프레임부에서 연장되는 절단부(6100, 6200)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 5, the
도7을 참고하면, 각각의 리튬 이차 전지는 모듈을 구성하기 위하여 전지 거치대(700)에 나란히 고정되고, 전극탭이 외부로 드러나도록 모듈 케이스(800)를 결합할 수 있다.Referring to FIG. 7, each lithium secondary battery may be fixed to the
프레임부는 탭홀더(600)가 전극탭의 원하는 위치에 고정될 수 있도록 전극탭의 전후면에 위치하고 전지 케이스 또는 모듈 케이스(800)에 고정되도록 연결할 수 있다.The frame part may be positioned on the front and rear surfaces of the electrode tab so that the
서브프레임부(6300)는 프레임부의 길이방향으로 형성되며, 전극탭의 전후면에 밀착되도록 전극탭과 프레임부 사이에 위치할 수 있다.The
절단부(6100, 6200)는 서브프레임부(6300)의 양끝단에서 전극탭 방향으로 연장되고 전극탭의 좌우측 모서리에 고정되어 설치될 수 있다.The cutting
절단부(6100)의 말단은 암수형태의 체결부를 가질 수 있다.The end of the
탭홀더(600)는 전극탭의 전후면에 위치하여 결합할 수 있도록 쌍으로 구비되고, 일측의 탭홀더에서 한편은 암 결합부, 다른 한편은 수 결합부의 형태를 가지고, 마찬가지로 다른 일측의 탭홀더에서 한편은 암 결합부, 다른 한편은 수 결합의 형태를 가질 수 있다.The
따라서 탭홀더(600)는 쌍으로 구비되어 전극탭의 전후면에 위치하고, 상기 절단부(6100)의 암 결합부 및 수 결합부가 각각 체결(예를 들면, 파단홈)됨으로써 전극탭에 고정될 수 있다.Accordingly, the
탭홀더(600)가 전극탭에 고정부착되고, 전지케이스 내부에서 발생된 응력에 의하여 탭홀더(600)에 압력이 가해지면, 탭홀더(600)는 내부 응력에 의한 압력을 전달하여 전극탭을 파단하게 된다.When the
서브프레임부(6300), 절단부(6100, 6200)의 재질은 프레임부와 동일하게 제작이 가능하며, 공업용 플라스틱으로 구성할 수 있다.The material of the
또 다른 실시예로, 서브프레임부(6300), 절단부(6100, 6200)는 금속재질로 이루어지고, 전극탭과 전기적인 쇼트가 일어나지 않도록 비절연 물질로 코팅할 수 있다.In another embodiment, the
파단홈(500)은 양극탭(300) 또는 음극탭(400) 중 하나 또는 양쪽의 모서리 부분에 형성되고, 양극탭(300) 또는 음극탭(400)의 전후면에 탭홀더(600)가 위치할 수 있다.The
다수의 리튬 이차 전지가 배열되어 있는 상태에서 도4의 경우처럼 가스로 인하여 내부에서 응력이 발생하는 경우 전극탭에 부착된 탭홀더(600)가 전극탭으로 압력을 전달하고, 전극탭에 형성된 파단홈(500)으로부터 전극탭의 파단이 시작되어 전극탭이 쉽게 제거될 수 있게 된다.In a state where a plurality of lithium secondary batteries are arranged, as shown in FIG. 4, when a stress is generated inside due to a gas, a
바람직하게는, 파단홈(500)을 다수의 모서리가 존재하는 노칭형 파단홈으로 형성할 수 있다.Preferably, the
파단홈(500)은 케이스 외부로 노출된 전극탭(300, 400)의 양측 모서리에 대칭적으로 형성될 수 있다.The
파단홈(500)은 반드시 전극탭의 모서리 양쪽에 형성될 필요는 없으며, 한쪽에만 형성되어 있는 경우에도 전지케이스 내측에서 발생되는 응력에 의하여 가해지는 압력으로 파단이 가능하다.The breaking
파단유도부(1000)는 파단홈과 파단홈 사이에 직선의 홈으로 형성될 수 있다.The
전극탭은 일반적으로 금속재질로 되어 있으므로, 홈이 형성된 부분이 그렇지 않은 부분보다 먼저 절단이 이뤄지게 된다.Since the electrode tab is generally made of a metal material, the grooved portion is cut before the other portion.
따라서 일측의 파단홈에서부터 파단이 시작되면, 홈으로 형성된 파단유도부(1000)가 홈이 형성되어 있지 않은 부분보다 먼저 절단이 시작되며 파단유도부(1000)를 따라서 절단이 이루어져 타측의 파단홈(500)이 형성된 곳에서 파단이 종료되어 전극탭의 제거가 일어나게 된다.Therefore, when fracture is started from the fracture groove on one side, the
리튬 이차 전지 외부와 전기적으로 연결되는 전극탭이 제거됨에 따라, 전류의 흐름이 차단되고 과충전, 폭발 또는 발화를 방지할 수 있게 된다.As the electrode tab electrically connected to the outside of the lithium secondary battery is removed, the flow of current is blocked and the overcharge, explosion, or ignition can be prevented.
도6을 참고하면, 다양한 실시예에 따른 전극탭의 사시도를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, a perspective view of an electrode tab according to various embodiments may be confirmed.
도6을 참고하면, 탭홀더(610)를 음극탭으로부터 양극탭까지 하나의 프레임부로 연장하여 음극탭 및 양극탭의 전후면에 위치하여 설치할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
도5에서 상세히 설명한 탭홀더(600)는 전극탭의 각 극성별로 별도의 프레임부로 구성하나, 도6에 설명하는 전극탭(610)은 하나의 프레임부를 사용하고, 음극탭 및 양극탭의 위치에 절단부가 연장되어 형성되는 차이점이 존재한다.The
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 전류차단 리튬 이차 전지 생산방법의 흐름도이다.8 is a flow chart of a method for producing an automatic current cut-off lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
S100 단계는 양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭에 파단홈을 형성시키는 단계이다.Step S100 is a step of forming a fracture groove in at least one electrode tab of the positive electrode tab or the negative electrode tab.
바람직하게는, 파단홈의 형태를 노칭홈 형태로 형성시킬 수 있다.Preferably, the shape of the fracture groove can be formed in the form of a notching groove.
S200 단계는 양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭에 일측의 파단홈으로부터 타측의 파단홈 방향으로 파단유도부를 형성시키는 단계이다.Step S200 is a step of forming a break inducing portion in one or more of the electrode tab of the positive electrode tab or the negative electrode tab in the direction of the fracture groove of the other side from the fracture groove.
파단유도부는 일정한 깊이의 홈으로 직선형태로 전극탭에 형성시킬 수 있다.The break guide portion may be formed in the electrode tab in a straight line with a groove having a constant depth.
S300 단계는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터의 적층구조를 가진 전극 조립체를 전지 케이스에 수납하는 단계이다.The step S300 is a step of accommodating an electrode assembly having a laminated structure of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator in a battery case.
S400 단계는 조립체의 양극판 및 음극판에 각각 양극탭과 음극탭을 연결하는 단계이다.Step S400 is a step of connecting the positive electrode tab and the negative electrode tab to the positive plate and the negative plate of the assembly, respectively.
S500 단계는 양극탭 및 음극탭을 케이스 외부로 돌출시키는 단계이다.S500 is a step of protruding the positive electrode tab and the negative electrode tab to the outside of the case.
S600 단계는 전극 조립체가 수납된 전지 케이스의 상단부 및 일측면부를 밀봉하고 전해액을 주입한 후, 나머지 측면부를 밀봉하여 리튬 이차 전지를 제조하는 단계이다.The step S600 is a step of manufacturing a lithium secondary battery by sealing the upper end and one side of the battery case in which the electrode assembly is accommodated and injecting the electrolyte, and then sealing the remaining side.
한편, 당업자의 수준에서 S100 단계의 파단홈을 형성시키는 단계 및 S200 단계의 파단유도부를 형성하는 단계는 S600 단계에서 양극탭과 음극탭을 전극 조립체와 케이스에 수납하고 이차 전지 조립과정을 진행한 이후에 전급탭에 적용하는 것도 본 발명의 실시범위 내에 속한다.On the other hand, the step of forming the fracture groove of step S100 and the forming of the break guide portion of step S200 at the level of those skilled in the art in the step S600 after storing the positive electrode tab and the negative electrode tab in the electrode assembly and the case and the secondary battery assembly process It is also within the scope of the present invention to apply to the power tap.
S700 단계는 파단홈이 형성된 전극탭에 탭홀더를 부착하는 단계이다.The step S700 is a step of attaching the tab holder to the electrode tab in which the break groove is formed.
양극탭 및 음극탭 각각의 전후면에 탭홀더를 배치하고 전지 케이스에 탭홀더를 고정한다.A tab holder is disposed on the front and rear surfaces of each of the positive electrode tab and the negative electrode tab, and the tab holder is fixed to the battery case.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
100 : 전지케이스
200 : 전극조립체
300 : 양극탭
400 : 음극탭
500 : 파단홈
600, 610 : 탭홀더
6100, 6200 : 절단부
6300 : 서브프레임부
700 : 전지거치대
800 : 모듈케이스
1000 : 파단유도부100: battery case
200: electrode assembly
300: positive electrode tab
400: negative electrode tab
500: breaking groove
600, 610: tap holder
6100, 6200: Cutting part
6300: subframe part
700: battery stand
800: module case
1000: breaking induction part
Claims (10)
상기 양극판 및 음극판의 일단으로부터 각각 연장되는 양극탭 및 음극탭(이하 전극탭이라고도 한다.);
상기 전극 조립체가 수납되고, 상단으로 상기 전극탭이 돌출되도록 밀봉되어 이루어지는 전지 케이스; 및
상기 전극탭 각각의 전후면에 부착되어 상기 전지케이스 내측에서 발생된 가스 응력에 의한 압력이 전달되면 상기 전극탭을 가압하여 파단시키는 탭홀더; 를 포함하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지.An electrode assembly having a positive plate, a negative plate, and a separator;
A positive electrode tab and a negative electrode tab (hereinafter also referred to as electrode tabs) respectively extending from one end of the positive electrode plate and the negative electrode plate;
A battery case accommodating the electrode assembly and sealed to protrude the electrode tab upward; And
A tab holder attached to front and rear surfaces of each of the electrode tabs to press and break the electrode tabs when a pressure caused by gas stress generated inside the battery case is transferred; Automatic current blocking lithium secondary battery comprising a.
상기 전극탭은 상기 탭홀더로부터 가해지는 압력에 의하여 파열이 시작되는 하나 이상의 파단홈을 형성하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지.The method of claim 1,
The electrode tab is an automatic current blocking lithium secondary battery to form one or more fracture grooves in which the tear is initiated by the pressure applied from the tap holder.
상기 파단홈은 노칭형 파단홈인 것을 특징으로 하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지. 3. The method of claim 2,
The break groove is an automatic current blocking lithium secondary battery, characterized in that the notched break groove.
전극탭 일측에 형성된 파단홈으로부터 타측의 파단홈 방향으로 직선의 홈을 형성하는 파단유도부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지. The method of claim 3,
Breaking induction unit to form a straight groove in the direction of the break groove of the other side from the break groove formed on one side of the electrode tab; Automatic current blocking lithium secondary battery further comprises a.
상기 탭홀더는,
상기 전지 케이스에 고정되고 상기 전극탭의 전후에 위치하는 다수의 프레임부; 및
상기 프레임부의 길이방향으로 형성되며, 전극탭의 전후면에 밀착하고 전극탭과 프레임부 사이에 위치하는 서브프레임부;
상기 서브프레임부의 양끝단에서 전극탭 방향으로 연장되고 전극탭의 좌우측 모서리에 고정되어 설치되는 절단부; 를 포함하고,
상기 절단부는 프레임부에 가해지는 압력을 전달받아 상기 전극탭에 압력을 가하여 상기 전극탭을 파단시키는 자동 전류차단 이차 전지.The method of claim 1,
The tap holder,
A plurality of frame parts fixed to the battery case and positioned before and after the electrode tabs; And
A subframe part formed in the longitudinal direction of the frame part and in close contact with the front and rear surfaces of the electrode tab and positioned between the electrode tab and the frame part;
Cutting portions extending from both ends of the sub-frame portion in the direction of the electrode tab and fixed to the left and right corners of the electrode tab; Lt; / RTI >
The cut-off part receives the pressure applied to the frame part to apply pressure to the electrode tab to break the electrode tab automatic current blocking secondary battery.
상기 절단부의 말단은 암수형태의 체결홈을 가지며,
상기 탭홀더는 쌍으로 구비되고 상기 암수형태의 체결홈이 결합되어 전극탭에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 전류차단 이차 전지.The method of claim 5,
The end of the cut portion has a male and female fastening groove,
The tab holders are provided in pairs and the coupling groove of the male and female form is coupled to the automatic current blocking secondary battery, characterized in that installed in the electrode tab.
상기 절단부는 금속재질로 이루어지고, 비절연 물질로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지.The method according to claim 6,
The cutting unit is made of a metal material, characterized in that the automatic current blocking lithium secondary battery, characterized in that the coating.
상기 전극 조립체가 수납된 전지 케이스의 상단부 및 일측면부를 밀봉하고 전해액을 주입한 후, 나머지 측면부를 밀봉하여 리튬 이차 전지를 제조하는 단계; 및
상기 양극탭 및 음극탭 각각의 전후면에 탭홀더를 배치하고 상기 전지 케이스에 고정하는 단계; 를 포함하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 제조방법.A positive electrode tab and a negative electrode tab are housed in a battery case, and a positive electrode tab and a negative electrode tab are formed on the positive electrode plate and the negative electrode plate of the assembly, and fracture grooves are formed at the inner side of the battery case. Connecting and protruding out of the case;
Manufacturing a lithium secondary battery by sealing an upper end portion and one side portion of a battery case in which the electrode assembly is accommodated, injecting an electrolyte solution, and sealing the remaining side portions; And
Disposing a tab holder on front and rear surfaces of each of the positive electrode tab and the negative electrode tab and fixing the tab holder to the battery case; Method for manufacturing an automatic current blocking lithium secondary battery comprising a.
양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭에 파단홈을 형성시키는 단계; 를 더 포함하고,
상기 파단홈은 노칭홈 형태의 홈을 형성시키는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 제조방법.9. The method of claim 8,
Forming a fracture groove in at least one electrode tab of the positive electrode tab or the negative electrode tab; Further comprising:
The fracture groove is a method of manufacturing an automatic current blocking lithium secondary battery, characterized in that to form a groove in the form of notching grooves.
상기 양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭에 파단홈을 형성시키는 단계는,
상기 양극탭 또는 음극탭 중 하나 이상의 전극탭에 일측의 파단홈으로부터 타측의 파단홈 방향으로 파단유도부를 형성시키는 단계; 를 더 포함하는 자동 전류차단 리튬 이차 전지의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Forming a fracture groove in at least one electrode tab of the positive electrode tab or negative electrode tab,
Forming a break guide part in at least one of the positive electrode tabs and the negative electrode tabs in the direction of the fracture groove on the other side from the fracture groove on the other side; Method for producing an automatic current blocking lithium secondary battery further comprises.
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