KR101555654B1 - Secondary electric cell with differential lead structure - Google Patents

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KR101555654B1 KR1020130068033A KR20130068033A KR101555654B1 KR 101555654 B1 KR101555654 B1 KR 101555654B1 KR 1020130068033 A KR1020130068033 A KR 1020130068033A KR 20130068033 A KR20130068033 A KR 20130068033A KR 101555654 B1 KR101555654 B1 KR 101555654B1
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Abstract

본 발명에 따른 차등적 리드 구조의 이차전지는 양극 탭이 구비된 양극판, 음극 탭이 구비된 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 전지케이스; 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되는 양극 리드; 및 상기 양극 리드와 다른 재질로 이루어지며 상기 음극 탭과 전기적으로 연결되는 음극 리드를 포함하며, 상기 양극 리드 및 음극 리드는 각각의 단면적이 상호 차등적으로 이루어지되, 전기전도도가 낮은 리드의 단면적이 전기전도도가 높은 리드의 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 전극 리드에 대한 전기저항 등의 전기적 특성에 대한 동등성을 보장함으로써 차등적 발열, 불균일적 전지 퇴화 등의 현상을 효과적으로 극복할 수 있어 전지의 수명 향상은 물론 더욱 개선된 이차전지의 성능을 구현할 수 있다.The secondary battery of the differential lead structure according to the present invention includes an electrode assembly including a positive electrode plate having a positive electrode tab, a negative electrode plate having a negative electrode tab, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate; A battery case for accommodating the electrode assembly; A positive electrode lead electrically connected to the positive electrode tab; And a negative electrode lead made of a material different from that of the positive electrode lead and electrically connected to the negative electrode tab, wherein the positive electrode lead and the negative electrode lead have different cross sectional areas, And is larger than the cross-sectional area of the lead having high electrical conductivity.
According to the present invention, it is possible to effectively overcome phenomena such as differential heat generation and non-uniform cell degeneration by ensuring equivalence to electrical characteristics such as electric resistance against the electrode leads, thereby improving battery life, Can be realized.

Description

차등적 리드 구조의 이차전지{Secondary electric cell with differential lead structure}[0001] The present invention relates to a secondary battery having a differential lead structure,

본 발명은 전기적 구조를 개선시킨 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 고용량 이차전지의 전기적 특성을 더욱 향상시키기 위하여 이차전지의 리드에 대한 전기적 특성이 차등적으로 구현될 수 있도록 구성한 이차전지에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a secondary battery having an improved electrical structure, and more particularly, to a secondary battery having an improved electrical characteristic with respect to a lead of the secondary battery in order to further improve the electrical characteristics of the secondary battery. will be.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.Secondary batteries having high electrical properties such as high energy density and high ease of application according to the product group are widely used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HVs) driven by electric driving sources Has been applied.

이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.

상기 이차 전지(셀)는 외장의 종류, 구조 등에 따라 파우치형, 캔형, 각형 등으로 분류될 수 있으며, 전극구조체의 구조적 특성에 따라 젤리-롤형(권취형), 스택형, 스택/폴딩형 등으로 구분되기도 한다. 각 구분이나 분류마다 기본적 원리와 구성 등은 상호 대응될 수 있으므로 도 1 및 도 2에 도시된 파우치형 이차 전지를 예시적인 형태로 하여 이차 전지의 개략적인 구조 등을 설명하도록 한다.The secondary battery (cell) may be classified into a pouch type, a can type, a square type, and the like according to the type, structure, etc. of the exterior, and may be classified into a jelly-roll type (winding type), a stack type, . The basic principle and configuration can be mutually associated with each classification or classification, so that the pouch-type secondary battery shown in Figs. 1 and 2 will be described as an exemplary embodiment, and a schematic structure and the like of the secondary battery will be described.

상기 도 1에 도시된 바와 같이 파우치형 이차전지(10)는 파우치 등으로 구성되는 전지 케이스 (20) 및 전극집전체(30)(전극조립체로도 지칭된다)를 기본 구조로 포함하고 있으며, 상기 전극집전체(30)는 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되어 상기 양극판과 음극판 사이를 전기적으로 절연시키는 분리막 또는 세퍼레이터 등으로 구성된다.1, the pouch type secondary battery 10 includes a battery case 20 and an electrode current collector 30 (also referred to as an electrode assembly) having a pouch or the like as a basic structure. The electrode current collector 30 is composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator or separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate for electrically insulating the positive electrode plate and the negative electrode plate.

상기 전극집전체(30)는 양극판에서 연장되어 형성되는 양극 탭(32)와 음극판에서 연장되어 형성되는 음극 탭(34)이 구비되며, 상기 양극 탭(32) 및 음극 탭(34) 각각은 도전성 재질로 이루어지는 양극 리드(36) 및 음극 리드(38)와 초음파 웰딩 등의 방법으로 접합된다. 이와 같이 접합되어 연장되는 상기 전극 리드(36, 38)는 이차전지와 외부 적용 기기 등을 상호 전기적으로 연결하는 소정의 전극 인터페이스에 해당하는 기능을 수행한다.The electrode current collector 30 includes a positive electrode tab 32 extending from the positive electrode plate and a negative electrode tab 34 extending from the negative electrode plate and each of the positive electrode tab 32 and the negative electrode tab 34 has conductivity The positive electrode lead 36 and the negative electrode lead 38 made of a material are joined together by a method such as ultrasonic welding. The electrode leads 36 and 38, which are joined and extended in this manner, perform a function corresponding to a predetermined electrode interface for electrically connecting the secondary battery to an external application device or the like.

상기 전극집전체(30) 등은 도 1에 도시된 바와 같이 파우치 케이스(20)의 내부 공간(23)에 탑재된 후, 전해액이 주입되고 밀봉 공정, 에이징 공정, 화성 공정 등의 후처리 공정을 거쳐 하나의 완성된 이차 전지 셀이 된다.The electrode current collector 30 and the like are mounted on the inner space 23 of the pouch case 20 as shown in FIG. 1, and an electrolyte is injected thereinto and a post-process such as a sealing process, an aging process, Thereby forming a completed secondary battery cell.

상기 도 1은 하나의 파우치 케이스(20)를 상부 케이스(21) 및 하부 케이스(22)로 상대적으로 구분하고, 상기 전극집전체(30)가 구비되는 수납공간(23)이 양 케이스에 모두 형성된 실시예를 도시하고 있으며, 실시형태에 따라 도 2와 같이 한쪽 케이스에만 수납공간(23)이 형성될 수 있음은 물론이다.1 illustrates a case in which a pouch case 20 is relatively divided into an upper case 21 and a lower case 22 and a storage space 23 in which the electrode current collector 30 is provided is formed in both cases It is needless to say that the storage space 23 may be formed in only one case as shown in FIG.

케이스의 물리적 이원화 여부 또는 전극집전체가 구비되는 공간 등은 파우치 원재료, 제품 특성, 프로세싱 환경, 제품 사양 등에 따라 다양한 조합과 변형 형태를 통하여 당업자가 적용할 수 있는 실시형태임은 자명하다.It is clear that the physical redundancy of the case or the space in which the electrode collector is provided can be applied by those skilled in the art through various combinations and modifications according to raw materials for pouches, product characteristics, processing environment, product specifications, and the like.

한편, 상기 이차 전지는 개체의 구성 순에 의하여 단위 개체인 셀(cell), 집합체인 어셈블리(assembly), 배터리(battery)(팩(pack)) 등으로 칭해지며, 이하 설명에서 달리 언급되지 않는다면, 본 설명에서의 이차 전지는 상기 개체를 구별하지 않고 통칭적으로 사용하도록 한다.Meanwhile, the secondary battery is referred to as a unit cell, an assembly, a battery, a pack, or the like according to the arrangement order of the objects. Unless otherwise stated in the following description, The rechargeable battery in the present description is used generically without distinguishing the individual.

근래 에너지 사용에 대한 효율성이 강조되고, 적용 분야에 따른 용량이 증대됨에 따라 고용량 내지 대용량 이차전지의 사용이 증가되고 있다. 이차전지는 내부의 전기 화학적 반응에 의하여 충전 또는 방전이 반복적으로 일어나는데, 이와 같이 이차전지가 고용량화되는 경우 상기 충방전에 따른 발열은 비약적으로 증가된다고 할 수 있다.Recently, the efficiency of energy use has been emphasized and the use of high-capacity or large-capacity secondary batteries has been increasing as the capacity of application fields has increased. The secondary battery is repeatedly charged or discharged by an electrochemical reaction inside. When the secondary battery is thus increased in capacity, the heat generated by the charge and discharge can be dramatically increased.

발열의 원인은 다양한 측면에서 고찰할 수 있는데 그 중 하나로서 전극 구조의 전기적 특성을 들 수 있다. 특히 고용량 이차전지에서는 이차전지와 외부 응용 기기 간에 고전류가 흐르게 되고 상기 전극 구조 특히, 전극 리드에 대한 구성은 상기 이차전지와 외부 응용 기기 간의 전기적 도통의 인터페이스 역할을 담당하기 때문에 전극 리드의 전기적 저항은 발열의 일 요인이 됨과 동시에 발열에 의한 이차전지 성능 구현에 상당한 영향을 미치는 요소가 될 수 있다.The causes of heat generation can be investigated in various aspects. One of them is the electrical characteristics of the electrode structure. In particular, in a high capacity secondary battery, a high current flows between the secondary battery and the external application device, and the structure of the electrode structure, particularly the electrode lead, serves as an interface for electrical conduction between the secondary battery and the external application device. It is a factor of heat generation and at the same time, it may be a factor that significantly influences the performance of the secondary battery due to heat generation.

이와 같은 발열 현상은 전기 화학적 반응을 일으키는 이차전지에 치명적인 성능 저하를 초래할 수 있어 고전류 환경에서 이러한 이차전지에 대한 문제점의 개선이 더욱 요망된다고 할 수 있다.This exothermic phenomenon may lead to a fatal degradation of the secondary battery which causes the electrochemical reaction, and thus it is desirable to improve the problem of the secondary battery in a high current environment.

또한, 이차전지의 물성적 특성에 기인하여 양극 전극 구조와 음극 전극 구조를 형성하는 재질은 이원적으로 적용되는 것이 일반적인데, 양극 전극 구조는 주로 알루미늄 재질이 사용되며, 음극 전극 구조는 구리가 주로 사용된다.In addition, due to the physical properties of the secondary battery, materials for forming the positive electrode structure and the negative electrode structure are generally applied in a binary manner. The structure of the positive electrode is mainly made of aluminum, Is used.

이러한 구조적인 문제점에 의하여 동일한 이차전지에서 전극 간의 저항 불균일 현상이 발생되게 되고, 이러한 저항 불균일 현상은 국지적이고 부분적인 부등 발열 현상 또는 부반응 현상을 발생시키게 된다. 이러한 부등 발열 현상 등은 전지 성능의 동등성을 와해시켜 이차 전지의 퇴화속도를 더욱 가속화시킬 수 있다고 할 수 있다.Due to such a structural problem, resistance nonuniformity phenomenon occurs between the electrodes in the same secondary battery, and such a resistance nonuniformity phenomenon causes a local, partial uneven heating phenomenon or a side reaction phenomenon. Such an unusual heat phenomenon can counteract the equality of the battery performance and accelerate the degradation speed of the secondary battery.

이와 함께, 이차전지의 저항 특성을 개선시키기 위하여 단순히 전극 구조의 형상을 크게 하는 것은 스웰링 현상, 외부 물리적 영향 등에 의하여 전극 간 단락을 야기시킬 수 있으므로 이러한 요인을 총체적으로 고려한 포괄적인 개선책이 필요하다고 할 수 있다.In addition, simply increasing the shape of the electrode structure in order to improve the resistance characteristic of the secondary battery may short-circuit between the electrodes due to the swelling phenomenon and external physical influences. can do.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 이러한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 이차전지에 채용되는 리드의 두께 내지 단면적에 대한 구조를 전극 리드에 따라 차등적으로 구성하여 고용량 이차전지에 더욱 높은 적용성을 구현하고, 부분 발열 및 이에 따른 전지의 성능 저하에 등에 강인하게 대처할 수 있는 이차전지를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such a problem in the background as described above, and it is an object of the present invention to provide a rechargeable battery having a structure in which the thickness and cross- And to provide a secondary battery capable of coping with partial heat generation and deterioration of performance of the battery.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the present invention will be described hereinafter and will be understood by the embodiments of the present invention. Further, the objects and advantages of the present invention can be realized by a combination of the constitution and the constitution shown in the claims.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 차등적 리드 구조의 이차전지는 양극 탭이 구비된 양극판, 음극 탭이 구비된 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체; 상기 전극조립체를 수용하는 전지케이스; 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되는 양극 리드; 및 상기 양극 리드와 다른 재질로 이루어지며 상기 음극 탭과 전기적으로 연결되는 음극 리드를 포함하며, 상기 양극 리드 및 음극 리드는 각각의 단면적이 상호 차등적으로 이루어지되, 전기전도도가 낮은 리드의 단면적이 전기전도도가 높은 리드의 단면적보다 크도록 구성된다. In order to achieve the above object, the secondary battery of the differential lead structure of the present invention includes an electrode assembly including a positive electrode plate having a positive electrode tab, a negative electrode plate having a negative electrode tab, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate; A battery case for accommodating the electrode assembly; A positive electrode lead electrically connected to the positive electrode tab; And a negative electrode lead made of a material different from that of the positive electrode lead and electrically connected to the negative electrode tab, wherein the positive electrode lead and the negative electrode lead have different cross sectional areas, Sectional area of the lead having high electrical conductivity.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 상기 양극 리드 및 음극 리드는 각각의 두께가 상호 차등적으로 이루어지되, 전기전도도가 낮은 리드의 두께가 전기전도도가 높은 리드의 두께보다 두껍도록 구성하는 것이 바람직하다.For the implementation of the more preferred embodiment, the positive electrode lead and the negative electrode lead are preferably formed such that their thicknesses are different from each other, and the thickness of the lead having a low electrical conductivity is larger than the thickness of the lead having a high electrical conductivity.

아울러, 상기 본 발명에서 상기 양극 리드는 알루미늄 재질로 구성되며, 상기 음극 리드는 구리 재질로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 양극 리드의 단면적은 상기 음극 리드의 단면적보다 1.2 내지 2.0배로 구성될 수 있으며, 또한, 상기 양극 리드의 두께는 상기 음극 리드의 두께보다 1.2 내지 2.0배로 구성하는 것이 바람직하다.The cathode lead may be made of an aluminum material and the cathode lead may be made of a copper material. The cathode lead may have a cross-sectional area of 1.2 to 2.0 times the cross-sectional area of the anode lead. The thickness of the positive electrode lead is preferably 1.2 to 2.0 times the thickness of the negative electrode lead.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명의 상기 양극 리드 및 음극 리드는 상기 전지 케이스의 서로 다른 면에 구비되도록 구성할 수 있다.The positive electrode lead and the negative electrode lead of the present invention may be provided on different surfaces of the battery case for the implementation of the more preferable embodiment.

상기 본 발명에 의한 차등적 리드 구조의 이차전지는 고전류가 흐르더라도 이차전지의 저항을 효과적으로 분산 내지 균일화시킬 수 있어 고용량 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.The secondary lead-based secondary lead according to the present invention can effectively disperse or uniformize the resistance of the secondary battery even when a high current flows, thereby improving the performance of the secondary lead-acid secondary battery.

또한, 전극 리드의 단면적 또는 두께를 전극의 극성에 따라 차등적으로 적용함으로써, 양 전극 간의 저항 불균일 현상을 해소할 수 있어 이에 의한 부등 발열 및 불균일 전지 퇴화 등을 효율적으로 방지할 수 있어 더욱 경제적이고 경쟁력 있는 이차전지를 구현할 수 있다.In addition, by applying the cross-sectional area or the thickness of the electrode lead differentially according to the polarity of the electrode, it is possible to solve the uneven resistance phenomenon between the electrodes, thereby effectively preventing the uneven heat generation and the uneven battery degradation, A competitive secondary battery can be realized.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 이차전지의 기본적인 구조를 도시한 사시도,
도 2는 이차전지의 다른 형태의 기본적인 구조를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 이차전지를 구성하는 각 요소를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 이차전지의 전극조립체에 대한 구성을 도시한 분해도,
도 5는 본 발명에 따른 이차전지의 전극 탭과 전극 리드의 결합 관계를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전극 리드의 구조적 특징을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 전극 리드의 구조적 특징을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의한 전극 리드의 구조적 특징을 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a perspective view showing a basic structure of a secondary battery,
2 is a perspective view showing another basic structure of a secondary battery,
FIG. 3 is a plan view showing each element constituting the secondary battery according to the present invention, FIG.
4 is an exploded view showing a configuration of an electrode assembly of a secondary battery according to the present invention,
5 is a view showing a coupling relation between an electrode tab and an electrode lead of a secondary battery according to the present invention,
6 is a view showing a structural characteristic of an electrode lead according to a preferred embodiment of the present invention,
7 is a view showing a structural characteristic of an electrode lead according to another preferred embodiment of the present invention,
8 is a view showing a structural characteristic of an electrode lead according to another preferred embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 3은 본 발명에 의한 차등적 리드 구조의 이차전지(이하 이차전지로 칭한다)(100)를 구성하는 각 요소를 도시한 평면도로서, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 이 본 발명의 이차전지(100)는 전극조립체(110), 전극 탭(120, 130), 전극 리드(140, 150) 및 전지케이스(160)를 포함하여 구성된다.FIG. 3 is a plan view showing elements constituting a secondary battery (hereinafter referred to as a secondary battery) 100 of a differential lead structure according to the present invention. As shown in FIG. 3, the secondary battery of the present invention 100 includes an electrode assembly 110, electrode tabs 120 and 130, electrode leads 140 and 150, and a battery case 160.

상기 전극조립체(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 양극판(50), 음극판(52) 및 상기 양극판(50)과 음극판(52) 사이에 개재되는 소정 형태의 분리막(51)이 상호 교호되어 적층된 구조를 이룬다. 앞서 설명된 바와 같이 상기 전극조립체는 실시형태에 따라 권취형, 스택형, 스택/폴딩형 등으로 다양하게 적용될 수 있음은 물론이다.4, the electrode assembly 110 includes a positive electrode plate 50, a negative electrode plate 52 and a separator 51 interposed between the positive electrode plate 50 and the negative electrode plate 52, . As described above, it is needless to say that the electrode assembly may be variously applied to a winding type, a stack type, a stack / folding type, etc. according to the embodiment.

양극 집전체로도 칭해지는 상기 양극판(50)은 알루미늄 재질이 주로 이용되는데, 스테인리스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있으며, 이차 전지에 화학적 변화를 야기시키지 않고 높은 도전성을 가지는 재질이라면 이에 제한되지 않고 사용될 수 있다.The positive electrode plate 50, which is also referred to as a positive electrode collector, is mainly made of an aluminum material. The surface of stainless steel, nickel, titanium, sintered carbon or aluminum or stainless steel is surface-treated with carbon, nickel, And may be used without limitation to a material having high conductivity without causing chemical change in the secondary battery.

상기 양극판(50)의 일부 영역에는 하나 이상의 양극 탭(120)이 구비되는데 상기 양극 탭(120)은 상기 양극판(50)이 연장되는 형태로 이루어질 수 있고, 상기 양극판(50)의 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접 등을 통하여 결합하는 형태로도 구성될 수 있으며 또한, 양극 재료를 상기 양극판(50) 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하는 방식 등의 다양한 방법에 의하여 제작될 수 있다.One or more positive electrode tabs 120 may be provided on a part of the positive electrode plate 50. The positive electrode tabs 120 may extend from the positive electrode plate 50, Or a method of coating a cathode material on a part of the outer circumferential surface of the cathode plate 50 and drying the anode material, or the like.

음극 집전체로도 칭해지며 상기 양극판에 대응되는 음극판(52)은 주로 구리 재질이 이용되는데, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것이나 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.The negative electrode plate 52 corresponding to the positive electrode plate is mainly made of a copper material such as carbon, nickel, titanium, silver, Or an aluminum-cadmium alloy may be used.

상기 음극판(52)은 상기 양극판과 같이 표면에 미세한 요철 구조를 형성하여 활물질의 결합력이 강화되도록 구성할 수 있으며, 필름, 시트, 호일, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.The cathode plate 52 may be formed in a variety of shapes such as a film, a sheet, a foil, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric by forming a fine concave-convex structure on the surface like the cathode plate to enhance the bonding force of the active material. Of course.

상기 음극판(52) 또한 일부 영역에 하나 이상의 음극 탭(130)이 구비되며, 앞서 설명된 양극 탭(120)과 같이 상기 음극판(52)에서 연장되는 형태로 구현될 수 있음은 물론, 음극판(52) 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접하는 등의 방법으로 결합할 수도 있으며, 음극 재료를 상기 음극판(52) 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하는 방식 등으로 구현될 수 있다.The negative electrode plate 52 may also include one or more negative electrode tabs 130 in a certain region and extend from the negative electrode plate 52 in the same manner as the positive electrode tab 120 described above. ), Or a method of applying a negative electrode material to a part of the outer circumferential surface of the negative electrode plate 52 and drying the negative electrode material.

상기 양극 탭(120) 및 음극 탭(130)은 도 4에 도시된 바와 같이 각 극성마다 복수 개로 구성되는 것이 일반적인데, 상기 복수 개의 탭(120, 130)은 도 5에 도시된 바와 같이 일정 방향성으로 수렴된 후, 각각의 리드(140, 150)과 결합되게 된다.As shown in FIG. 4, the plurality of tabs 120 and 130 are formed of a plurality of tabs for each polarity. The tabs 120 and 130 have a predetermined directionality And then combined with the leads 140 and 150, respectively.

즉, 상기 양극 리드(140)와 음극 리드(150)의 일단은 상기 양극 탭(120) 및 음극 탭(130)과 결합되며, 타단은 앞서 설명된 바와 같이 전지 케이스(160)의 외부로 노출되는 형태로 구성된다. 이와 같은 구성에 의하여 상기 양극 리드(140) 및 음극 리드(150)는 해당 이차전지의 전지 단자로서 기능하게 된다.That is, one end of the positive electrode lead 140 and the negative electrode lead 150 is coupled to the positive electrode tab 120 and the negative electrode tab 130, and the other end is exposed to the outside of the battery case 160 as described above . With such a configuration, the positive electrode lead 140 and the negative electrode lead 150 function as a battery terminal of the corresponding secondary battery.

상기 양극 리드(140)와 음극 리드(150)는, 결합되는 탭 및 극판과의 전기적 특성에 대한 동등성을 유지하고 이차전지로서의 충방전에 따른 전기적 효율을 증진시키기 위하여 결합되는 전극 구조에 따라 이원적인 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The positive electrode lead 140 and the negative electrode lead 150 may have a dual structure in which the electrode structure is combined to maintain the same electrical characteristics as the tab and the electrode plate to be coupled and to improve the electrical efficiency of the secondary battery. It is preferable that it is made of a material.

즉, 극판 및 탭의 물성적 재질, 전기 저항값의 크기, 비용 효율성 등을 종합적으로 고려함은 물론, 이차전지의 전극에서 유발되는 해당 전위에서 가장 안정한 상태를 유지하기 위하여 상기 양극 리드(140)는 알루미늄(Al) 재질의 도전성 부재를 사용하고, 상기 음극 리드(150)는 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리를 사용하는 것이 바람직하다.In other words, in order to maintain the most stable state at the corresponding potentials induced in the electrodes of the secondary battery, the cathode lead 140 may be formed of a material having a high dielectric constant, It is preferable to use an aluminum (Al) conductive member and the negative electrode lead 150 to use copper coated with copper (Cu) or nickel (Ni).

상기와 같이 구성되는 이차전지(100)의 전기 저항에 대한 전기적 특성을 고찰할 때, 상기와 같이 전극 리드를 포함한 전극 구조의 재질이 이원화되어 있어 이차전지 차원에서는 음극(Cu)보다는 양극(Al) 쪽에 전기 저항이 크게 걸리게 된다.When the secondary battery 100 having the above-described structure is examined for its electrical characteristics, the material of the electrode structure including the electrode leads is biased as described above. As a result, in the secondary battery dimension, The electric resistance is greatly increased.

소형 적용 예에서 단기적이고 일시적인 사용이라면, 이와 같은 전극에서의 전기 저항에 대한 부등성이 크게 문제가 되지 않을 수도 있으나, 이차전지는 지속적으로 충전 또는 방전 프로세싱이 반복됨은 물론, 대형화된 이차전지의 적용 예에서는 고전류가 흐르게 되므로 이에 의한 발열이나 이로 인해 이차적으로 야기되는 성능 감퇴 등은 큰 문제가 된다.If the battery is used for a short period of time in a small application, it may not be a serious problem to such an electrical resistance of the electrode. However, the secondary battery may be repeatedly charged or discharged repeatedly, A high current flows, which causes a problem such as heat generation caused by the secondary current and secondary deterioration caused by the secondary current.

더욱이, 상기와 같은 이원적 재질에 의한 전기 저항의 차이는 부분적 내지 국부적 부등 발열 및 불균일한 성능 퇴화를 더욱 가속화시킬 수 있으므로 이러한 문제점의 개선을 위하여 전기 저항 등의 전기적 특성을 평활화하는 것이 바람직하다.Moreover, the difference in electric resistance due to the above-described two-dimensional material may further accelerate the partial or local anisotropy and uneven performance deterioration. Therefore, it is preferable to smooth the electrical characteristics such as the electric resistance to improve such a problem.

이를 위하여 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 상대적으로 전기 전도도가 낮은 알루미늄 재질로 이루어지는 양극 리드(140)의 단면적을 전기 전도도가 높은 구리 재질로 이루어지는 음극 리드(150)의 단면적보다 크도록 구성한다.6, the cross-sectional area of the positive electrode lead 140 made of an aluminum material having a relatively low electrical conductivity is greater than the cross-sectional area of the negative electrode lead 150 made of a copper material having high electrical conductivity .

즉, 전류가 흐르는 도전 매체에서 단면적 크기는 전기 저항과 반비례 관계가 성립되므로 이를 이용하여 상대적으로 전기전도도가 낮은(저항 성분이 큰) 양극 리드(140)의 단면적은 높이고, 전기전도도가 상대적으로 높은 음극 리드(150)의 단면적은 이와 반대로 상대적으로 낮게 차등적으로 구성함으로써 각 전극에서의 전기 저항에 대한 동등성을 확보할 수 있게 된다.That is, since the sectional area size of the conductive medium through which the current flows is inversely proportional to the electrical resistance, the cross-sectional area of the positive electrode lead 140 having a relatively low electrical conductivity (large resistance component) is increased and the electrical conductivity is relatively high The cross-sectional area of the negative electrode lead 150 can be made relatively low and the cross-sectional area of the negative electrode lead 150 can be equalized to the electrical resistance of each electrode.

여기에서 단면적의 크고 작음은 절대적인 기준에서 성립되는 것이 아니라 앞서 설명된 바와 같이 전기 전도도가 서로 다른 전극 리드를 기준으로 하나의 전극 리드에 대한 단면적을 다른 하나의 전극 리드의 그것보다 크게 한다는 상대적 개념으로 해석되어야 한다.Here, the larger and smaller cross-sectional area is not established as an absolute criterion but a relative concept that the cross-sectional area of one electrode lead is larger than that of the other electrode lead with reference to electrode leads having different electrical conductivities Should be interpreted.

한편, 이차전지는 과충전되거나 전기적 환경에 급격한 변화 등이 발생되게 되면, 양극에서 전해액 분해 현상이 발생되고, 음극에서는 리튬 금속의 석출 현상이 발생될 수 있는데, 이러한 현상이 발생하면 이차전지의 성능 저하가 초래될 수 있음은 물론, 화학 반응에 의한 발열에 의하여 가스가 발생될 수 있다.On the other hand, when the secondary battery is overcharged or a sudden change occurs in the electric environment, electrolytic solution decomposition occurs at the anode and deposition of lithium metal occurs at the cathode. When such a phenomenon occurs, the performance of the secondary battery deteriorates And a gas may be generated by heat generated by a chemical reaction.

또한, 전해액에는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등의 용매를 사용하게 되는데, 이러한 용매는 고온에서 분해되어 가스 등이 발생하고 이에 의한 압력 증가로 일종의 부품(swelling)현상이 발생할 가능성이 내재되어 있으며, 이러한 스웰링 현상은 전기적 쇼트현상을 야기시킬 수 있음은 물론, 부푼 상태에서 외부 충격이 가해지면 스파크 등이 발생하여 발화될 수 있어 더욱 위험할 수 있다.In addition, a solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate or the like is used as the electrolytic solution. Such a solvent is decomposed at a high temperature to generate a gas and the like, and there is a possibility that a kind of swelling phenomenon may occur due to an increase in the pressure. The ring phenomenon can cause electric short-circuit phenomenon. In addition, if an external shock is applied in a swollen state, a spark or the like may be generated and the ignition may be more dangerous.

즉, 이와 같은 스웰링 현상이 발생하게 되면, 이차전지의 물리적 크기 내지 부피의 변화가 야기되고, 이러한 변화에 의하여 상기 전극 리드 간 물리적 접촉(단락)이 발생할 가능성이 존재한다.That is, when such a swelling phenomenon occurs, physical size and volume of the secondary battery are changed, and there is a possibility that physical contact (short circuit) between the electrode leads occurs due to such a change.

이와 같이 이차전지에서는, 전기적 단락 현상을 방지하고 최소화할 필요성이 있다고 할 수 있는데, 앞서 설명된 바와 같이 전극 리드의 저항을 상대적으로 조정하고 낮추기 위하여 도 6에 도시된 바와 같이 전극 리드(140, 150)의 폭(b, b`)을 상호 차등적으로 구성하여 각 전극 리드(140, 150)의 단면적을 조정할 수도 있다. 그러나, 이러한 경우 스웰링 현상에 의하여 상기 전극 간의 물리적 접촉(단락)이 발생할 가능성이 상대적으로 높다고 할 수 있으므로 도 6에 도시된 바와 같이 이차전지의 실시형태 중 전극 리드 구조가 동일면에 함께 배치되는 실시예의 경우 양극 리드와 음극 리드의 두께 파라미터(c, c`)를 상호 차등적으로 적용하여 구성하는 것이 더욱 바람직하다고 할 수 있다.As described above, in order to relatively adjust and lower the resistance of the electrode leads, the electrode leads 140 and 150, as shown in FIG. 6, The widths b and b 'of the electrode leads 140 and 150 may be different from each other to adjust the cross-sectional area of each of the electrode leads 140 and 150. However, in this case, the possibility of physical contact (short circuit) between the electrodes is relatively high due to the swelling phenomenon. Therefore, as shown in FIG. 6, the electrode lead structures of the embodiments of the secondary battery are arranged in the same plane In the case of the example, it is more preferable that the thickness parameters (c, c ') of the cathode lead and the cathode lead are differentially applied.

즉, 동일면에 전극 리드가 구비되는 실시형태에서는 이차 전지의 제조에 대한 제한 조건이 허용되는 범위 내에서 상기 전극 리드 간의 간격은 가급적 멀어지도록 구성하는 것이 바람직하며, 양 전극 리드 간의 전기적 저항에 대한 차이는 본 발명에서 제안하는 바와 같이 양 전극 리드의 두께(c, c`)를 상대적으로 차등적으로 구성함으로써 실현하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.That is, in the embodiment in which the electrode leads are provided on the same surface, it is preferable that the gap between the electrode leads is as far as possible within a range in which the restriction condition for manufacturing the secondary battery is permissible, Can be said to be realized by relatively differently arranging the thicknesses (c, c) of both electrode leads as proposed in the present invention.

또한, 더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 본 발명의 상기 양극 리드(140)는 음극 리드(150)의 두께보다 1.2 내지 2.0배가 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 알루미늄의 전기 전도도는 구리 전기 전도도의 60% 수준이므로 이러한 전기전도도에 대한 전기적 특성을 반영하여 상기와 같은 상대적 두께로 구현하는 경우 오차범위 등을 감안할 때, 실질적으로 동일한 수준의 전기 저항 특성값을 유지할 수 있게 된다.In addition, in order to realize a more preferable embodiment, it is preferable that the cathode lead 140 of the present invention is 1.2 to 2.0 times as thick as the cathode lead 150. Since the electrical conductivity of aluminum is 60% of the electrical conductivity of copper, it is necessary to maintain the same electrical resistance value at the same level when considering the electrical characteristics of such electrical conductivity, .

한편, 상기 도 6에 도시된 바와 같이 동일면에 전극 리드 구조가 형성되는 실시예에서는 전기적 특성에 대한 전지 설계 단계, 공정 라인 환경, 결합 공정의 효율성 등을 고려할 때, 두께에 대한 파라미터를 조정하여 각 전극 리드의 단면적을 차등적으로 구성하며, 양극 리드(140) 및 음극 리드(150)의 폭(b, b`) 및 길이(a, a`)에 대한 파라미터는 동등한 수준으로 구성하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 전극 리드(140, 150)의 길이(a, a`)를 조정하여 상호 간의 저항 성분을 조정할 수 있음은 물론이다.Meanwhile, in the embodiment where the electrode lead structure is formed on the same plane as shown in FIG. 6, considering the cell designing stage, the process line environment, and the efficiency of the coupling process with respect to electrical characteristics, It is desirable that the cross sectional area of the electrode leads be differentiated and that the parameters for the widths b and b` and the lengths a and a of the cathode lead 140 and the cathode lead 150 are equal to each other can do. It is needless to say that the resistance components of the electrode leads 140 and 150 can be adjusted by adjusting the lengths (a and a) of the electrode leads 140 and 150.

이하에서는 본 발명의 다른 측면에 의한 실시예를 첨부된 도 7과 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. 앞서 설명된 이차전지의 세부 구성, 구조, 기능 등에 대한 설명은 상호 동일 내지 대응되므로 이에 대한 설명은 앞서 기술된 내용으로 대신하도록 한다.Hereinafter, embodiments according to other aspects of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. The detailed description, structure, function, and the like of the secondary battery described above are the same or correspond to each other.

상기 도 7 및 도 8은 상기 양극 리드(140)와 음극 리드(150)가 전지 케이스(160)의 서로 다른 면에 구비되는 실시예를 도시하고 있다.7 and 8 illustrate an embodiment in which the positive electrode lead 140 and the negative electrode lead 150 are provided on different surfaces of the battery case 160. FIG.

이와 같이 전극 리드(140, 150)를 각각 전지 케이스(160)의 서로 다른 면에 구비되도록 구성하는 경우, 앞서 설명된 스웰링 등에 의한 전극 단락 가능성이 상대적으로 낮아지므로 이 경우 각 전극 리드의 폭에 대한 파라미터의 조정에 상대적으로 큰 자유도가 부여될 수 있다.In the case where the electrode leads 140 and 150 are provided on the different surfaces of the battery case 160 as described above, the possibility of electrode shorting due to swelling or the like described above is relatively low. In this case, A relatively large degree of freedom can be given to the adjustment of the parameters.

한편, 도 7 및 도 8은 전극 리드가 전지 케이스(160)의 상측, 하측에 구비되는 실시예를 도시하고 있으나, 좌측, 우측을 포함하여 다양한 조합적 구성에 의하여 상기 전극 리드를 구성할 수 있다. 이 경우 양극 탭, 음극 탭 또한 이와 대응되는 형상을 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.7 and 8 show an embodiment in which the electrode leads are provided on the upper side and the lower side of the battery case 160. However, the electrode leads can be formed by various combinations including the left side and the right side . In this case, it is preferable that the positive electrode tab and the negative electrode tab also have a shape corresponding thereto.

도 7은 전극 리드(140, 150)의 두께를 차등적으로 구성하여 각각의 단면적을 차등적으로 구성하는 실시예로서, 앞서 설명된 바와 같이 전기전도도가 낮은 전기적 특성을 가지는 전극 리드(140)의 두께(c)를 전기 전도도가 높은 전기적 특성을 가지는 전극 리드(150)의 두께(c`)보다 두껍게 구성함으로써, 각 전극의 전체적인 전기 저항적 특성에 대한 동등성을 확보할 수 있다.7 is an example in which the thicknesses of the electrode leads 140 and 150 are different from each other and the cross-sectional areas of the electrode leads 140 and 150 are different from each other. As described above, the electrode leads 140, By making the thickness c larger than the thickness c 'of the electrode leads 150 having high electrical conductivity, it is possible to secure equivalence to the overall electrical resistance characteristic of each electrode.

또한, 도 8은 전극 리드(140, 150)의 폭을 차등적으로 구성하는 실시예에 해당하며, 도 8에 도시된 바와 같이 전기전도도가 낮은 재질로 구성되는 전극 리드인 양극 리드(140)의 폭(b)을 전기전도도가 높은 재질로 구성되는 전극 리드인 음극 리드(150)의 폭(b`)보다 크도록 구성하는 실시예에 해당한다.8 is an example in which the widths of the electrode leads 140 and 150 are different. As shown in FIG. 8, the electrode leads 140 and 150, which are electrode leads made of a material having a low electrical conductivity, The width b is larger than the width b 'of the negative electrode lead 150 which is an electrode lead made of a material having a high electrical conductivity.

상기 도 7 및 도 8의 실시예를 상호 결합하여 전극 리드(140, 150)의 두께 및 폭에 대한 파라미터를 상호 조합하여 차등적으로 적용함으로써 각 전극 리드의 전기 저항을 상호 대응되도록 구성하는 실시예들이 당업자 간에 선택적으로 적용될 수 있음은 물론이다.Embodiments in which the electrical resistances of the respective electrode leads are mutually associated by mutually combining the parameters of the thickness and the width of the electrode leads 140 and 150 by mutually combining the embodiments of FIGS. May be selectively applied among those skilled in the art.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

100 : 차등적 리드 구조의 이차전지 110: 전극조립체
120 : 양극 탭 130 : 음극 택
140 : 양극 리드 150 : 음극 리드
160 : 전지 케이스100: Secondary battery with differential lead structure 110: Electrode assembly
120: positive electrode tab 130: negative electrode
140: positive lead 150: negative lead
160: Battery case

Claims (8)

양극 탭이 구비된 양극판, 음극 탭이 구비된 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극조립체;
상기 전극조립체를 수용하는 전지케이스;
일단은 상기 양극 탭과 전기적으로 연결되며, 타단은 상기 전지케이스의 외부로 노출되는 양극 리드; 및
상기 양극 리드와 다른 재질로 이루어지고, 일단은 상기 음극 탭과 전기적으로 연결되며, 타단은 상기 전지케이스의 외부로 노출되는 음극 리드를 포함하며,
상기 양극 리드 및 음극 리드는,
각각의 단면적이 상호 차등적으로 이루어지되, 전기전도도가 낮은 리드의 단면적이 전기전도도가 높은 리드의 단면적보다 크고,
상기 양극 탭은, 상기 양극판에서 연장되어 형성되어 상기 양극판의 두께와 동일하고,
상기 음극 탭은, 상기 음극판에서 연장되어 형성되어 상기 음극판의 두께와 동일하며,
상기 양극 탭 및 음극 탭은 단면적이 상호 동일하고,
상기 양극 리드 및 음극 리드는 각각의 폭이 상호 동일하며 각각의 두께만이 상호 차등적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차등적 리드 구조의 이차전지.An electrode assembly including a positive electrode plate having a positive electrode tab, a negative electrode plate having a negative electrode tab, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate;
A battery case for accommodating the electrode assembly;
A positive electrode lead having one end electrically connected to the positive electrode tab and the other end exposed to the outside of the battery case; And
And a negative electrode lead which is made of a material different from the positive electrode lead and has one end electrically connected to the negative electrode tab and the other end exposed to the outside of the battery case,
The positive electrode lead and the negative electrode lead,
Sectional area of the lead having a low electrical conductivity is larger than a cross-sectional area of the lead having a high electrical conductivity,
Wherein the positive electrode tab is formed to extend from the positive electrode plate and is equal to the thickness of the positive electrode plate,
The negative electrode tab extends from the negative electrode plate and is equal to the thickness of the negative electrode plate.
Wherein the positive electrode tab and the negative electrode tab have the same cross-
Wherein the positive electrode lead and the negative electrode lead have the same width and are different in thickness only from each other. 제 1항에 있어서, 상기 양극 리드 및 음극 리드는,
각각의 두께가 상호 차등적으로 이루어지되, 전기전도도가 낮은 리드의 두께가 전기 전도도가 높은 리드의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 차등적 리드구조의 이차전지.The battery according to claim 1, wherein the positive electrode lead
Wherein the thickness of each of the leads is different from the thickness of the lead having a high electrical conductivity, and the thickness of the lead having a low electrical conductivity is thicker than the thickness of the lead having a high electrical conductivity. 제 2항에 있어서, 상기 양극 리드는,
알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 차등적 리드 구조의 이차전지.3. The lithium secondary battery according to claim 2,
Characterized in that the secondary battery is an aluminum material. 제 3항에 있어서, 상기 음극 리드는,
구리 재질인 것을 특징으로 하는 차등적 리드 구조의 이차전지.The lithium secondary battery according to claim 3,
Wherein the secondary battery is a copper material. 제 4항에 있어서, 상기 양극 리드의 두께는,
상기 음극 리드의 두께보다 1.2 내지 2.0배인 것을 특징으로 하는 차등적 리드 구조의 이차전지.The method as claimed in claim 4, wherein the thickness of the cathode lead
And the thickness of the negative electrode lead is 1.2 to 2.0 times the thickness of the negative electrode lead. 제 1항에 있어서, 상기 양극 리드의 단면적은,
상기 음극 리드의 단면적보다 1.2 내지 2.0배인 것을 특징으로 하는 차등적 리드 구조의 이차전지.The battery according to claim 1, wherein the cross-
Sectional area of the negative electrode lead is 1.2 to 2.0 times the cross-sectional area of the negative electrode lead. 제 1항에 있어서, 상기 양극 리드 및 음극 리드는,
상기 전지 케이스의 서로 다른 면에 구비되는 것을 특징으로 하는 차등적 리드 구조의 이차전지.The battery according to claim 1, wherein the positive electrode lead
Wherein the battery case is provided on different surfaces of the battery case. 삭제delete
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