KR102227808B1 - 이차전지 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 전극탭을 구비하는 전극조립체; 상기 전극탭에 결합하는 전극리드; 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치; 및 상기 전극탭 및 상기 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 파우치의 표면에 구비되는 보호재를 포함할 수 있다.

Description

이차전지 및 그의 제조방법{SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 이차전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전극탭과 전극리드의 결합부위로부터 파우치의 표면을 보호하는 이차전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
그리고 상기 이차전지는 전극탭을 구비한 전극조립체, 상기 전극탭에 결합하는 전극리드, 및 상기 전극리드의 선단이 외부로 노출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하며, 상기 전극탭과 상기 전극리드는 용접 등의 방법으로 결합한다.
그러나 상기 전극탭과 상기 전극리드의 결합부위는 표면이 거칠기 때문에 상기 결합부위가 상기 파우치의 내부 표면에 접촉될 경우 상기 파우치의 내부 표면을 손상시킬 수 있으며, 특히 파우치의 최내각에 적층된 보호층이 손상될 경우 쇼트 등의 사고가 발생할 수 있다.
특허등록번호 제10-0958649호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 과제는 전극탭과 전극리드의 결합부위로부터 파우치의 표면을 보호하는 새로운 구조의 이차전지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 전극탭을 구비하는 전극조립체; 상기 전극탭에 결합하는 전극리드; 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치; 및 상기 전극탭 및 상기 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 파우치의 표면에 구비되는 보호재를 포함할 수 있다.
상기 보호재는 상기 파우치의 내부 표면에 부착할 수 있다.
상기 보호재는 상기 파우치의 내부 표면에 열융착에 의해 밀착된 상태로 부착할 수 있다.
상기 보호재와 상기 파우치는 밀착되는 전체면 중 일부면만을 부착할 수 있다.
상기 보호재와 상기 파우치는 밀착되는 전체면을 부착할 수 있다.
상기 파우치는 상기 전극조립체와 상기 전극탭 및 상기 전극리드의 결합부위가 수용되는 수용부와, 상기 수용부의 테두리를 따라 형성되는 실링부를 포함하며, 상기 보호재는 상기 전극탭 및 상기 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 수용부의 내부 표면에 구비할 수 있다.
상기 보호재는 상기 수용부와 상기 실링부의 경계선에서 상기 전극조립체와 상기 전극탭의 경계선과 대응하는 수용부의 내부 표면까지 구비할 수 있다.
상기 보호재는 절연성, 내열성 및 내마모성을 가진 소재로 구비할 수 있다.
상기 보호재는 상기 전극탭과 상기 전극리드의 접합부위의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 보호재는 내마모성을 가지는 보호시트, 상기 파우치의 내부 표면에 부착되는 접착시트, 및 상기 보호시트와 상기 접착시트 사이에 개재되고 절연성을 가지는 절연시트를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 제조방법은 성형할 파우치 원단을 공급하는 원단 공급단계; 상기 파우치 원단을 통과시키면서 상기 파우치 원단에 수용부와 상기 수용부의 테두리를 따라 형성되는 실링부를 구비한 파우치 성형물을 성형하는 파우치 성형물 성형단계; 보호재를 상기 수용부에 수용될 전극조립체에 구비된 전극탭과 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 파우치 성형물의 내부 표면에 부착하는 보호재 부착단계; 상기 파우치 성형물 2개를 대응되게 배치하고, 상기 2개의 파우치 성형물에 구비된 수용부에 전극조립체를 수용하는 전극조립체 수용단계; 상기 2개의 파우치 설형물에 구비된 실링부를 실링하여 상기 전극조립체를 수용한 파우치를 완성하는 파우치 실링단계를 포함할 수 있다.
상기 보호재 부착단계는 상기 보호재를 상기 파우치의 내부 표면에 열융착에 의해 밀착시킨 상태로 부착할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서 보호재는 상기 수용부와 상기 실링부의 경계선에서 상기 전극조립체와 상기 전극탭의 경계선과 대응하는 수용부의 내부 표면까지 구비할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에서 보호재는 상기 전극탭 및 상기 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 파우치의 외부 표면에 더 부착할 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
1. 본 발명의 이차전지는 전극탭과 전극리드의 결합부위가 접촉되는 파우치의 표면에 보호재를 구비하며, 이에 따라 상기 결합부위에 의해 상기 파우치의 표면 손상을 방지할 수 있고, 특히 파우치의 최내각에 적층된 보호층의 손상을 방지하여 쇼트로 인한 사고 발생을 미연에 방지할 수 있다.
2. 본 발명의 보호재는 파우치의 표면에 열융착에 의해 밀착된 상태로 부착되며, 이에 따라 작업의 용이성과 보호재의 부착력을 높일 수 있다.
3. 본 발명의 보호재와 파우치는 밀착면 중 일부 또는 전체를 선택적으로 부착할 수 있다. 즉, 보호재와 파우치의 밀착면 중 일부, 예로 밀착면 중 테두리면 만을 부착하며, 이에 따라 보호재의 부착력과 작업의 용이성을 높일 수 있다. 한편, 보호재와 파우치의 밀착면 전체를 부착하며, 이에 따라 작업의 용이성을 떨어지지만 보호재를 보다 안정된 부착을 얻을 수 있다.
4. 본 발명의 보호재는 파우치에 포함된 수용부와 실링부의 경계선에서 상기 수용부에 수용된 전극조립체와 전극탭의 경계선과 대응하는 수용부의 내부 표면까지 연장하여 구비할 수 있으며, 이에 따라 전극탭과 전극리드의 결합부위가 사방으로 움직이면서 파우치의 표면에 접촉되더라도 상기 파우치의 표면을 효과적으로 보호할 수 있다.
5. 본 발명의 보호재는 전극탭과 전극리드의 결합부위와 대응하는 파우치의 외측 표면에 더 부착할 수 있으며, 이에 따라 외부로부터 파우치의 외측 표면도 함께 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 분리사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 보호재를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 도시한 공정도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[제1 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 전극탭(111)을 구비하는 전극조립체(110), 상기 전극탭(111)에 결합하는 전극리드(112), 상기 전극리드(112)의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체(110)를 수용하는 파우치(120), 및 상기 전극탭(111) 및 상기 전극리드(112)의 결합부위와 대응하는 상기 파우치(120)의 표면에 구비하는 보호재(130)를 포함한다.
상기 전극조립체(110)는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가지며, 상기 복수의 전극에는 전극탭(111)이 각각 구비되고, 상기 전극탭(111)에는 상기 전극리드(112)가 결합된다. 여기서 상기 복수의 전극은 양극 및 음극일 수 있고, 상기 전극탭(111)은 상기 양극에 구비되는 양극탭과 상기 음극에 구비되는 음극탭일 수 있다. 그리고 상기 전극리드(112)는 상기 양극탭에 결합되는 양극리드와 상기 음극탭에 결합되는 음극리드일 수 있다.
상기 전극리드(112)는 외부장치(미도시)와 상기 전극조립체를 연결하기 위한 것으로, 선단은 상기 파우치(120) 밖으로 인출되면서 상기 외부장치에 연결하고, 후단은 상기 전극탭(111)에 결합한다.
상기 파우치(120)는 전극조립체(110)를 밀폐되게 수용하기 위한 것으로, 상기 전극조립체(110)를 수용하는 수용부(121)와, 상기 수용부(121)의 테두리를 따라 형성되고 상기 수용부(121)를 밀폐하는 실링부(122)를 포함한다. 여기서 상기 수용부(121)는 상기 전극조립체(110)와 함께 상기 전극탭(111) 및 상기 전극리드(112)의 결합부위(A)를 수용한다.
한편, 상기 전극탭(111)과 상기 전극리드(112)의 결합부위(A)는 용접에 의해 거칠한 표면을 가지게 되며, 상기 거칠한 표면의 결합부위(이하, 결합부위라 함)(A)가 상기 파우치(120)의 수용부(121) 표면에 접촉될 경우 상기 수용부(121)의 표면을 손상시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해 상기 결합부위(A)와 대응하는 상기 파우치(120)의 수용부(121) 표면에 보호재(130)를 구비한다. 즉, 상기 보호재(130)는 상기 결합부위(A)와 상기 파우치(120)의 표면의 접촉을 차단하고, 그 결과 상기 파우치(120)의 손상을 방지할 수 있다.
예를 들면, 상기 보호재(130)는 상기 전극탭(111) 및 상기 전극리드(112)의 결합부위(A)와 대응하는 상기 파우치(120)의 수용부(121) 내부 표면에 구비할 수 있다. 이에 따라 수용부(121) 내부에 수용된 상기 전극탭(111)과 상기 전극리드(112)의 결합부위(A)가 상기 보호재(130)에 접촉되고, 그 결과 파우치(120)의 내부 표면을 보호할 수 있다. 특히 파우치(120)의 최내각에 적층된 보호층의 손상을 방지하며, 그 결과 쇼트로 인한 사고 발생을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 상기 보호재(130)는 필름 형태를 가질 수 있으며, 상기 파우치(120)의 내부 표면에 밀착된 상태로 부착될 수 있다. 이에 따라 작업의 편의성을 높일 수 있다.
한편, 상기 보호재(130)는 파우치(120)로부터 쉽게 분리되지 않도록 열융착에 의해 파우치(120) 표면에 부착될 수 있다. 즉, 상기 보호재(130)는 상기 파우치(120)의 표면에 밀착시킨 다음, 상기 보호재(130)와 상기 파우치(120)를 압입한 상태로 열을 가하여 일체로 부착할 수 있으며, 이에 따라 상기 보호재(130)의 부착력을 크게 높일 수 있다.
한편, 상기 보호재(130)와 상기 파우치(120)는 밀착면 중 일부 또는 전체를 부착할 수 있다.
예를 들면, 상기 보호재(130)의 부착력과 함께 작업의 편의성을 높이기 위해 상기 보호재(130)와 상기 파우치(120)의 밀착면 중 일부만 부착할 수 있다. 즉, 상기 보호재(130)와 상기 파우치(120)의 밀착면 중 테두리만 부착하거나 또는 패턴으로 부착할 수 있으며, 이에 따라 상기 보호재(130)와 상기 파우치(120)의 부착력과 작업의 편의성을 높일 수 있다. 또한 상기 보호재(130)와 상기 파우치(120)의 밀착면 전체를 열융착하여 부착할 수 있으며, 이에 따라 보호재(130)의 들뜸 현상을 방지할 수 있고, 보호재(130)를 보다 견고하게 부착할 수 있다.
또한, 본원발명에서와 같이 보호재(130)를 파우치(120) 내면에 부착하는 방식은 현저히 높은 접착력으로 부착될 수 있기 때문에 보호재가 쉽게 떨어지거나 움직이지 않을 수 있으며, 그에 따라 현저히 안정적이고 안전한 이차 전지를 구현할 수 있다.
즉, 만일 보호재(130)가 전극탭(111)과 상기 전극리드(112)의 결합부위(A)에 직접 부착된다면, 용접의 영향으로 인해 우둘두둘한 표면(Uneven surface)을 가지는 결합부위(A)에서 보호재가 움직이거나 쉽게 떨어져 나갈 수 있을 것이다. 이렇게 된다면 이차 전지의 안전이 위협받게 될 수 있다.
한편, 상기 전극탭(111)과 상기 전극리드(112)의 결합부위(A)는 수직방향뿐만 아니라 대각선 방향으로도 움직일 수 있으며, 이에 따라 결합부위(A)가 움직이는 범위만큼 보호재(130)의 크기를 크게 확보할 필요가 있다. 즉, 상기 보호재(130)는 상기 전극탭(111)과 상기 전극리드(112)의 결합부위(A)의 면적보다 큰 면적을 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 결합부위(A)로부터 상기 파우치(120)를 효과적으로 보호할 수 있다.
한편, 보호재(130)는 절연성, 내열성 및 내마모성을 가진 소재로 구비할 수 있다. 즉, 전극조립체(110)가 보호재(130)에 접촉되더라도 쇼트가 발생되지 않도록 절연성을 가지고, 전극조립체(110)로 발생하는 열에 의해 녹지 않도록 내열성을 가지며, 결합부위(A)가 접촉되더라도 쉽게 마모되지 않도록 내마모성을 가질 수 있다. 예를 들면, 보호재(130)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 내마모성과 내열성을 가지는 보호시트(131), 상기 파우치(120)의 내부 표면에 부착되는 접착시트(132), 및 상기 보호시트(131)와 상기 접착시트(132) 사이에 개재되고 절연성을 가지는 절연시트(133)를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 파우치(120)의 수용부(121) 내부 표면에 보호재(130)를 부착함으로써 전극탭(111)과 전극리드(112)의 결합부위(A)에 의한 상기 파우치(120) 표면의 손상을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시예에 따른 이차전지의 제조방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 제조방법은 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 원단 공급단계(S10), 파우치 성형물 성형단계(S20), 보호재 부착단계(S30), 전극조립체 수용단계(S40), 및 파우치 실링단계(S50)를 포함한다.
상기 원단 공급단계(S10)는 공급롤러에 권취된 성형할 파우치 원단(12)을 포밍장치(20)에 공급한다.
상기 파우치 성형물 성형단계(S20)는 상기 공급롤러로부터 공급된 파우치 원단(12)을 포밍장치(20)에 통과시킴과 동시에 압착하여 상기 파우치 원단(12)에 수용부(121)와 상기 수용부(121)의 테두리를 따라 형성되는 실링부(122)를 구비한 파우치 성형물(120a)을 성형한다.
상기 보호재 부착단계(S30)는 보호재(130)를 전극조립체(110)에 구비된 전극탭(111)과 전극리드(112)의 결합부위(A)와 대응하는 상기 파우치 성형물(120a)의 내부 표면에 부착한다. 예를 들면 상기 보호재 부착단계(S30)는 상기 보호재(130)를 상기 파우치(120)의 수용부(121) 내부 표면에 밀착시킨 상태로 열융착에 의해 부착할 수 있으며, 이를 통해 보호재(130)를 상기 파우치(120)의 표면에 견고하게 부착할 수 있다. 여기서 보호재(130)와 상기 파우치 성형물(120a)의 밀착면 중 일부 또는 전체를 부착할 수 있다.
상기 전극조립체 수용단계(S40)는 파우치 원단(12)으로부터 보호재(130)가 부착된 파우치 성형물(120a)을 분리시킨 다음, 2개의 파우치 성형물(120a)을 상하방향으로 대응되게 배치한다. 그런 다음 상기 2개의 파우치 성형물(120a)에 구비된 수용부(121)에 전극조립체(110)를 수용한다.
상기 파우치 실링단계(S50)는 상기 2개의 파우치 설형물(120a)에 구비된 실링부(122)를 실링하여 상기 전극조립체(110)를 수용한 파우치(120)를 완성하며, 이와 같은 단계가 완료되면 도 2에 도시되어 있는 것과 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)를 완성할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[제2 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(100)는 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치(120)의 수용부(121) 내부 표면에 보호재(130)를 구비하되, 상기 보호재(130)는 상기 수용부(121)와 상기 실링부(122)의 경계선(a)에서 상기 전극조립체(110) 및 상기 전극탭(111)의 경계선(b)과 대응하는 수용부(121)의 내부 표면까지 구비할 수 있다. 즉, 전극탭(111)과 전극리드(112)의 결합부위(A)에 노출되는 수용부(121)의 표면 전체에 보호재(130)를 구비할 수 있으며, 이에 따라 상기 결합부위(A)에 의한 파우치(120)의 손상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
[제3 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지(100)는 도 7을 참조하면, 파우치(120)의 수용부(121) 내부 표면에 보호재(130)를 구비하고, 이와 함께 상기 보호재(130)와 대응되는 수용부(121)의 외부 표면에 보조 보호재(131)를 더 구비할 수 있다. 이를 통해 파우치(120)의 내부 표면뿐만 아니라 외부 표면도 효과적으로 보호할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 이차전지
110: 전극조립체
120: 파우치
130: 보호재

Claims (13)

  1. 전극탭을 구비하는 전극조립체;
    상기 전극탭에 결합하는 전극리드;
    상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치; 및
    상기 전극탭 및 상기 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 파우치의 표면에 구비되는 보호재를 포함하고,
    상기 보호재는 상기 파우치의 내부 표면에 열융착에 의해 밀착된 상태로 부착하되, 상기 보호재와 상기 파우치는 밀착되는 전체면 중 일부면만 부착하며,
    상기 보호재는 내마모성과 내열성을 가지는 보호시트, 상기 파우치의 내부 표면에 부착되는 접착시트, 및 상기 보호시트와 상기 접착시트 사이에 개재되고 절연성을 가지는 절연시트를 포함하고,
    상기 보호재는 상기 전극탭과 상기 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 파우치의 외부 표면에 더 부착하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호재는 상기 파우치의 내부 표면에 부착하는 이차전지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 파우치는 상기 전극조립체와 상기 전극탭 및 상기 전극리드의 결합부위가 수용되는 수용부와, 상기 수용부의 테두리를 따라 형성되는 실링부를 포함하며,
    상기 보호재는 상기 전극탭 및 상기 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 수용부의 내부 표면에 구비하는 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보호재는 상기 수용부와 상기 실링부의 경계선에서 상기 전극조립체와 상기 전극탭의 경계선과 대응하는 수용부의 내부 표면까지 구비하는 이차전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호재는 절연성, 내열성 및 내마모성을 가진 소재로 구비하는 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호재는 상기 전극탭과 상기 전극리드의 결합부위의 면적보다 큰 면적을 가지는 이차전지.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 성형할 파우치 원단을 공급하는 원단 공급단계;
    상기 파우치 원단을 통과시키면서 상기 파우치 원단에 수용부와 상기 수용부의 테두리를 따라 형성되는 실링부를 구비한 파우치 성형물을 성형하는 파우치 성형물 성형단계;
    보호재를 상기 수용부에 수용될 전극조립체에 구비된 전극탭과 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 파우치 성형물의 내부 표면에 부착하는 보호재 부착단계;
    상기 파우치 성형물 2개를 대응되게 배치하고, 상기 2개의 파우치 성형물에 구비된 수용부에 전극조립체를 수용하는 전극조립체 수용단계; 및
    상기 2개의 파우치 설형물에 구비된 실링부를 실링하여 상기 전극조립체를 수용한 파우치를 완성하는 파우치 실링단계를 포함하고,
    상기 보호재 부착단계는 상기 보호재를 상기 파우치의 내부 표면에 열융착에 의해 밀착된 상태로 부착하되, 상기 보호재와 상기 파우치는 밀착되는 전체면 중 일부면만 부착하며,
    상기 보호재는 내마모성과 내열성을 가지는 보호시트, 상기 파우치의 내부 표면에 부착되는 접착시트, 및 상기 보호시트와 상기 접착시트 사이에 개재되고 절연성을 가지는 절연시트를 포함하고,
    상기 보호재는 상기 전극탭과 상기 전극리드의 결합부위와 대응하는 상기 파우치의 외부 표면에 더 부착하는 이차전지의 제조방법.
  13. 삭제
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