KR102245119B1 - 전극 탭 및 그 전극 탭의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지의 불량률을 줄이기 위한 전극 탭 및 그 전극 탭의 제작 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극 탭 재료를 준비하는 준비 단계, 상기 전극 탭 재료를 판형으로 성형하는 성형 단계, 판형으로 성형 된 상기 전극 탭 재료를 압연하는 압연 단계 및 압연 된 상기 전극 탭 재료를 이용하여, 몸체부와 상기 몸체부와 크기가 다르고 상기 몸체부로부터 연장되는 헤드부를 포함하는 전극 탭을 제작하는 제작 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 탭 및 그 전극 탭의 제작 방법{ELECTRODE TAP AND MANUFACTURE METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 전극 탭 및 그 전극 탭의 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전지의 불량률을 줄이기 위한 전극 탭 및 그 전극 탭의 제작 방법에 관한 것이다.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.

한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0006389호에는 종래의 전극조립체 및 이를 포함하는 이차 전지가 개시되어 있다.

도 1은 종래의 이차전지를 일부 절개하여 내부를 도시한 일부 절개 사시도이고, 도 2는 종래의 이차전지에서 전극조립체 만을 전개하여 전극 탭이 부착된 것을 도시한 일부 전개도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 이차 전지는 전극조립체(1)에 부착되는 전극 탭(3)의 넓이는 일직선으로 일정하게 형성된다.

그런데 종래의 이차전지는 전극조립체(1)에 부착된 전극 탭(3)이 전극조립체(1)의 권취에 미치는 영향을 최소화하기 위해 전극 탭(3)에서 전극조립체(1)에 부착되는 부분의 넓이를 최소화하는데, 넓이가 일정하게 형성된 종래의 전극 탭(3)은 전지의 외부 단자를 포함하는 탑캡 조립체(5)에 부착되는 부분까지 최소화된 넓이를 형성하여 전극 탭(3)의 충분한 융착 구간을 확보하지 못해 전극 탭(3)과 탑캡 조립체(5)와의 융착부가 떨어져 불량이 발생하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전극 탭과 탑캡 조립체와의 충분한 융착 구간을 확보할 수 있는 전극 탭 및 그 전극 탭의 제작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭의 제작 방법은 전극 탭 재료를 준비하는 준비 단계, 상기 전극 탭 재료를 판형으로 성형하는 성형 단계, 판형으로 성형 된 상기 전극 탭 재료를 압연하는 압연 단계 및 압연 된 상기 전극 탭 재료를 이용하여, 몸체부와 상기 몸체부와 크기가 다르고 상기 몸체부로부터 연장되는 헤드부를 포함하는 전극 탭을 제작하는 제작 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제작 단계는 상기 몸체부의 양 단부를 각각 소정의 크기만큼 절삭하여 상기 헤드부와 상기 몸체부의 크기를 서로 다르게 제작할 수 있다.

상기 제작 단계는 상기 몸체부의 양 단부에서 상기 헤드부와 상기 몸체부의 경계를 소정의 길이만큼 절단하는 절단 단계와, 상기 몸체부의 양 단부를 상기 경계를 절단한 만큼 접는 폴딩 단계를 포함할 수 있다.

상기 몸체부는 전지의 전극조립체에 연결되는 부분이고 상기 헤드부는 전지의 탑캡 조립체에 연결되는 부분일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭은 전지 내부의 전극조립체에 전기적으로 연결되는 몸체부, 상기 몸체부로부터 연장되되, 상기 몸체부와 크기가 다르며 상기 전지의 외부 단자를 포함하는 탑캡 조립체에 전기적으로 연결되는 헤드부를 포함할 수 있다.

상기 헤드부는 상기 몸체부에 비해 크기가 클 수 있다.

상기 헤드부는 상기 몸체부에 비해 넓이가 넓을 수 있다.

상기 몸체부는 상기 헤드부에 비해 폭이 더 좁을 수 있다.

상기 몸체부의 양 단부는 중첩되어 상기 몸체부의 다른 부위에 비해 두께가 더 두꺼울 수 있다.

상기 몸체부는 양 단부가 절삭되어 제거될 수 있다.

상기 몸체부의 양 단부와 상기 헤드부 사이의 경계는 절단되고, 상기 몸체부의 양 단부는 상기 몸체부와 중첩되게 접힐 수 있다.

본 발명에 따르면, 전극 탭과 탑캡 조립체의 융착 면적을 확보하여 불량율을 감소시키 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 다양한 크기의 전극 탭에 적용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 전극 탭의 두께를 기존에 비해 두껍게 하여 저항을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 이차전지를 일부 절개하여 내부를 도시한 일부 절개 사시도이다.
도 2는 종래의 이차전지에서 전극조립체 만을 전개하여 전극 탭이 부착된 것을 도시한 일부 전개도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭의 제작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭이 부착된 전극조립체를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭을 제작하기 위해 전극 탭 재료를 압연한 상태를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전극 탭의 제작 단계에서 헤드부와 몸체부의 경계를 절단한 상태를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7에서 몸체부의 양 단부를 접은 상태를 도시한 평면도이다.
도 9는 도 8의 정면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 탭 및 그 전극 탭의 제작 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭의 제작 방법을 도시한 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭의 제작 방법은 준비 단계(S1), 성형 단계(S2), 압연 단계(S3) 및 제작 단계(S4)를 포함한다.

상기 준비 단계(S1)는 전극 탭의 재료를 준비하는 단계이다.

전극 탭의 재료는 전극조립체(1)의 양극에 결합될 수 있는 알루미늄(Al) 이거나 전극조립체(1)의 음극에 결합될 수 있는 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등의 금속도체일 수 있다.

전극조립체(1)는, 예를 들어, 양극 활물질이 도포된 양극과 음극 활물질이 도포된 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 복수 회 적층하고, 양극과 분리막 및 음극을 적층한 적층체를 젤리 롤 형태로 권취하여 제작할 수 있다.

양극은 알루미늄 판일 수 있으며, 양극 활물질이 도포된 양극 활물질부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다.

양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMnO4와 같은 리튬 함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물일 수 있다.

양극 활물질부는 예를 들어, 알루미늄판의 적어도 어느 한 면의 일부에 양극 활물질을 도포하여 형성하며, 양극 활물질이 미 도포된 알루미늄판의 나머지 부분이 양극 무지부가 될 수 있다.

음극은 구리 판일 수 있으며, 음극 활물질이 도포된 음극 활물질부와 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다.

음극 활물질은, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등일 수 있다.

음극 활물질부는 예를 들어, 구리판의 적어도 어느 한 면의 일부에 음극 활물질을 도포하여 형성하며, 음극 활물질이 미 도포된 구리판의 나머지 부분이 음극 무지부가 될 수 있다.

분리막은 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기재에 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP co-polymer)를 코팅함으로써 제조될 수 있다.

그리고 양극 및 음극의 무지부에는 전극 탭이 부착되어 전극조립체(1)의 외부와 전기적으로 연결되도록 하는데, 양극의 무지부에 부착되는 전극 탭은 양극탭이고 음극의 무지부에 부착되는 전극 탭은 음극탭 일 수 있다.

상기 성형 단계(S2)는 전극 탭 재료를 판 형상으로 성형하는 단계이다.

성형 단계(S2)에서 전극 탭 재료를 절단, 가열, 압착 등을 하는 성형 방법이 사용될 수 있다.

압연 단계(S3)는 판 형상으로 성형된 전극 탭 재료를 롤러 등을 사용하여 얇게 펴는 단계이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭이 부착된 전극조립체를 전개하여 도시한 전개도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제작 단계(S4)는 전극 탭 재료를 헤드부(20)와 몸체부(10)로 구분되도록 제작하는 단계이다.

즉, 제작 단계(S4)는 압연 된 전극 탭 재료를 이용하여 몸체부(10)와 몸체부(10)로부터 연장되되 몸체부(10)와 크기가 다르게 형성되는 헤드부(20)를 포함하는 전극 탭(100)을 제작하는 단계이다.

특히, 헤드부(20)는 몸체부(10)에 비해 크기가 크거나 넓이 또는 폭이 넓은 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭이 부착된 전극조립체를 전개하여 도시한 전개도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 몸체부(10)는 전극조립체(1)에 부착되는 부분이기 때문에 전극조립체(1)의 크기에 영향을 최소화하기 위해 크기 또는 넓이 또는 폭을 최소화할 필요성이 있다.

그러나 헤드부(20)는 전지의 외부 단자를 포함하는 탑캡 조립체 등에 연결되는 부분으로 충분한 융착 구간을 확보하기 위해선 몸체부(10)에 비해 크기를 크게하거나 넓이 또는 폭을 넓게 해야 한다.

따라서 본 발명은 몸체부(10)에 비해 헤드부(20)의 크기를 크게 하거나 넒이 또는 폭을 넓게 하여 헤드부(20)가 탑캡 조립체 등에 융착하기 위한 충분한 융착 구간을 확보함으로써 헤드부(20)와 탑캡 조립체가 상호 견고하게 융착할 수 있어 융착부가 떨어져서 발생하는 불량률을 극소화할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭을 제작하기 위해 전극 탭 재료를 압연한 상태를 도시한 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따라 제작 단계(S4)는 도 6에 도시된 바와 같은 압연된 전극 탭 재료에서 몸체부(10)의 양 단부(10a)를 각각 소정의 크기만큼 절삭하여 헤드부(20)보다 몸체부(10) 크기를 작게하여 헤드부(20)와 몸체부(10)의 크기를 서로 다르게 제작할 수 있다.

양 단부(10a)를 절삭하는 소정의 크기는 필요에 따라 작업자가 자유롭게 결정할 수 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전극 탭의 제작 단계에서 헤드부와 몸체부의 경계를 절단한 상태를 도시한 평면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 제작 단계(S4)는 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체부(10)의 양 단부(10a)에서 헤드부(20)와 몸체부(10)의 경계(30)를 소정의 길이만큼 절단하는 절단 단계를 포함할 수 있다.

도 8은 도 7에서 몸체부의 양 단부를 접은 상태를 도시한 평면도이고, 도 9는 도 8의 정면도이다.

그리고 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따라 몸체부(10)의 양 단부(10a)에서 헤드부(20)와의 경계(30)를 절단한 만큼 몸체부(10)의 중심 방향으로 양 단부(10a)를 접는 폴딩 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예와 같이 몸체부(10)의 양 단부(10a)를 몸체부(10)의 중심 방향으로 접어서 양 단부(10a)가 몸체부(10)와 중공이 없도록 겹쳐지게 형성하면 몸체부(10)의 두께가 두껍게 되어 저항이 감소하는 효과가 있다.

이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 전극 탭을 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭(100)은 전지 내부의 전극조립체(1)에 전기적으로 연결되는 몸체부(10), 상기 몸체부(10)로부터 연장되되, 상기 몸체부(10)와 크기가 다르며 상기 전지의 외부 단자를 포함하는 탑캡 조립체에 전기적으로 연결되는 헤드부(20)를 포함한다.

헤드부(20)는 몸체부(10)에 비해 크기가 크거나 넓이가 넓을 수 있다.

또는, 몸체부(10)는 헤드부(20)에 비해 폭이 더 좁을 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭을 제작하기 위해 전극 탭 재료를 압연한 상태를 도시한 평면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭은 전극 탭 재료의 상태에서 몸체부(10)의 양 단부(10a)를 절삭하여 제거함에 따라 헤드부(20)가 몸체부(10)에 비해 크기가 크거나 넓이가 넓게 형성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전극 탭의 제작 단계에서 헤드부와 몸체부의 경계를 절단한 상태를 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7에서 몸체부의 양 단부를 접은 상태를 도시한 평면도이고, 도 9는 도 8의 정면도이다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 탭은 전극 탭 재료의 상태에서 몸체부(10)의 양 단부(10a)와 헤드부(20) 사이의 경계(30)를 절단하고 경계(30)를 절단한 길이만큼의 양 단부(10a)를 몸체부(10)의 중심 방향으로 접어서 양 단부(10a)가 몸체부(10)에 중첩되고 중첩된 양 단부(10a)의 두께만큼 몸체부(10)의 두께를 증가시킬 수 있다.

두께가 증가된 몸체부(10)는 저항이 감소하는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전극 탭과 탑캡 조립체의 융착 면적을 확보하여 불량율을 감소시키 효과가 있다.

또한, 본 발명의 전극 탭의 제작 방법을 다양한 크기의 전극 탭에 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전극 탭의 두께를 기존에 비해 두껍게 하여 저항을 감소시키는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 전극 탭 및 그 전극 탭의 제작 방법을 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 실시가 가능하다.

1: 전극조립체
10: 몸체부
10a: 양 단부
20: 헤드부
30: 경계
100: 전극 탭

Claims (11)

1. 전극 탭 재료를 준비하는 준비 단계(S1)
   상기 전극 탭 재료를 판형으로 성형하는 성형 단계(S2);
   판형으로 성형 된 상기 전극 탭 재료를 압연하는 압연 단계(S3); 및
   압연 된 상기 전극 탭 재료를 이용하여, 몸체부와 상기 몸체부와 크기가 다르고 상기 몸체부로부터 연장되는 헤드부를 포함하는 전극 탭을 제작하는 제작 단계(S4); 를 포함하고,
   상기 제작 단계(S4)는,
   상기 몸체부의 양 단부에서 상기 헤드부와 상기 몸체부의 경계를 소정의 길이만큼 절단하는 절단 단계와,
   상기 몸체부의 양 단부를 상기 경계를 절단한 만큼 접는 폴딩 단계를 포함하며,
   상기 폴딩 단계는
   상기 몸체부의 양 단부를 몸체부의 중심 방향으로 접어서 상기 양 단부가 상기 몸체부와 중공이 없도록 겹쳐지게 형성하여 상기 양 단부의 두께만큼 상기 몸체부의 두께를 증가시키는 것을 특징으로 하는 전극 탭의 제작 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 몸체부는 전지의 전극조립체에 연결되는 부분이고 상기 헤드부는 전지의 탑캡 조립체에 연결되는 부분인 것을 특징으로 하는 전극 탭의 제작 방법.
5. 전지 내부의 전극조립체(1)에 전기적으로 연결되는 몸체부(10);
   상기 몸체부(10)로부터 연장되되, 상기 몸체부(10)와 크기가 다르며 상기 전지의 외부 단자를 포함하는 탑캡 조립체에 전기적으로 연결되는 헤드부(20); 를 포함하고,
   상기 몸체부(10)의 양 단부(10a)와 상기 헤드부(20) 사이의 경계(30)는 절단되고, 상기 몸체부(10)의 양 단부(10a)는 상기 몸체부(10)의 중심 방향으로 접혀 상기 양 단부(10a)가 상기 몸체부(10)와 중공이 없도록 중첩되게 접히고,
   중첩된 양 단부(10a)의 두께만큼 상기 몸체부(10)의 두께가 증가되는 것을 특징으로 하는 전극 탭.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 헤드부(20)는 상기 몸체부(10)에 비해 크기가 큰 것을 특징으로 하는 전극 탭.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 헤드부(20)는 상기 몸체부(10)에 비해 넓이가 넓은 것을 특징으로 하는 전극 탭.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 몸체부(10)는 상기 헤드부(20)에 비해 폭이 더 좁은 것을 특징으로 하는 전극 탭.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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