KR20130122565A - Pauch type lithium secondary battery - Google Patents

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KR20130122565A
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention provides a pouch-type lithium secondary battery. The pouch-type lithium secondary battery according to the present invention includes: a pouch-type battery case; an electrode assembly which is mounted in the pouch-type battery case and where one or more positive current collectors and negative current collectors are stacked; and an anode lead part and a cathode lead part which are electrically connected to the positive current collectors and negative current collectors respectively. The anode and cathode lead parts are formed with two kinds of heterogeneous metal regions, thereby securing high weld strength and process efficiency for each welding method and welding thickness while maintaining electrical, chemical, and mechanical safety. [Reference numerals] (a) Front view;(b) Cross-sectional drawing

Description

파우치형 리튬 이차 전지{pauch type lithium secondary battery}Pouch type lithium secondary battery {pauch type lithium secondary battery}

본 발명은 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 리튬 이차전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a pouch type lithium secondary battery, and more particularly, to a pouch type lithium secondary battery in which an electrode assembly is incorporated.

전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라, 캠코더, 휴대폰, 노트북 등이 눈부신 발전을 거듭함에 따라, 이들 휴대용 전자통신 기기들을 구동할 수 있는 동력원으로서 리튬 이차전지의 수요가 나날이 증가하고 있다.With the rapid development of the electronics, telecommunications, and computer industries, the rapid development of camcorders, mobile phones, laptops, and the like, the demand for lithium secondary batteries as a power source capable of driving these portable electronic communication devices is increasing day by day.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 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 are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries capable of meeting various demands have been conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Representatively, there is a high demand for rectangular secondary batteries and pouch secondary batteries, which can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness in terms of shape of batteries, and lithium ion batteries with high energy density, discharge voltage, and output stability in terms of materials. There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion polymer batteries.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery as an exploded perspective view.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(300), 상기 전극조립체(300)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(310, 320), 상기 전극 탭들(310, 320)에 용접되어 있는 전극리드(410, 420), 및 상기 전극조립체(300)를 수용하는 전지케이스(200)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, the pouch type secondary battery 100 is welded to an electrode assembly 300, electrode tabs 310 and 320 extending from the electrode assembly 300, and electrode tabs 310 and 320. It comprises an electrode lead 410, 420, and a battery case 200 for receiving the electrode assembly 300.

상기 전극조립체(300)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 활물질이 코팅된 양극 및 음극 집전체가 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 또한, 전극 탭들(310, 320)은 전극조립체(300)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극 리드(410, 420)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(310, 320)과 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(200)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극 리드(410, 420)의 상하면 일부에는 전지케이스(200)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(430)이 부착되어 있다. 상기 전지케이스(200)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(300)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극 탭들(310)과 다수의 음극 탭들(320)이 전극 리드(410, 420)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 소정 간격으로 이격되어 있다.The electrode assembly 300 is a power generator in which a positive electrode and a negative electrode are sequentially stacked in a state in which a separator is interposed, and a positive electrode and a negative electrode current collector coated with an active material have a stack type or a stack / fold type structure. In addition, the electrode tabs 310 and 320 extend from each electrode plate of the electrode assembly 300, and the electrode leads 410 and 420 are welded with the plurality of electrode tabs 310 and 320 extending from each electrode plate, respectively. It is electrically connected and partly exposed to the outside of the battery case 200. In addition, an insulating film 430 is attached to upper and lower portions of the electrode leads 410 and 420 to increase the sealing degree with the battery case 200 and to secure an electrical insulating state. The battery case 200 is made of an aluminum laminate sheet, provides a space for accommodating the electrode assembly 300, and has a pouch shape as a whole. In the stacked electrode assembly 300 as shown in FIG. 1, a plurality of positive electrode tabs 310 and a plurality of negative electrode tabs 320 may be coupled together to the electrode leads 410 and 420. The upper end is spaced apart from the electrode assembly 300 at predetermined intervals.

도 2에는 도 1의 이차전지에서 음극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 음극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 부분 확대도가 도시되어 있다.FIG. 2 is a partially enlarged view of an inner top of a battery case in which the negative electrode tabs are densely coupled in the secondary battery of FIG. 1 and connected to the negative electrode lead.

도 2를 참조하면, 음극집전체(301) 및 양극집전체(302)로 이루어진 전극조립체(300)의 음극 집전체(301)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 음극 탭들(320)은 용접에 의해 일체로 결합된 용착부의 형태로 음극리드(420)에 연결된다. 이러한 음극리드(420)는 음극 탭 용착부가 연결되어 있는 대향 단부(422)가 노출된 상태로 전지케이스(200)에 의해 밀봉된다.Referring to FIG. 2, a plurality of negative electrode tabs 320 extending from the negative electrode current collector 301 of the electrode assembly 300 including the negative electrode current collector 301 and the positive electrode current collector 302 may be welded. It is connected to the cathode lead 420 in the form of a weld portion integrally coupled. The negative electrode lead 420 is sealed by the battery case 200 while the opposite end 422 to which the negative electrode tab welding part is connected is exposed.

이와 같이, 이차 전지에서는 리드, 집전제, 전극 탭을 포함하는 많은 금속 부분들이 존재한다. 이들 금속 부분들은 필요에 따라 서로 용접되거나 연결된다. 그런데 이차 전지의 각각의 금속 부분들의 재료 및 두께가 다르기 때문에, 금속과 금속 간의 용접성 및 공정성에 있어서 저하되는 문제점이 있었다. 특히 리드부의 경우 리드부에 연결되는 금속의 종류와 두께에 따라 서로 다른 용접방식이 적용되고 있으므로, 그 용접되는 금속에 따른 용접강도 및 공정성이 상당히 저하되는 문제점이 있었다.
As such, there are many metal parts in the secondary battery, including leads, current collectors, and electrode tabs. These metal parts are welded or connected to each other as necessary. However, since the materials and thicknesses of the respective metal parts of the secondary battery are different, there is a problem of deterioration in weldability and processability between the metal and the metal. In particular, in the case of the lead part, since different welding methods are applied according to the type and thickness of the metal connected to the lead part, there is a problem in that the welding strength and fairness of the metal to be welded are considerably reduced.

본 발명은 이차전지에서의 용접강도 및 공정성을 향상시킨 파우치형 리튬 이차전지를 제공한다.
The present invention provides a pouch type lithium secondary battery having improved welding strength and processability in a secondary battery.

본 발명의 일 실시형태에서는 In one embodiment of the present invention

파우치형 전지케이스; Pouch type battery case;

상기 파우치형 전지케이스 내부에 장착되며, 하나 이상의 양극 집전체와 음극 집전체가 적층되어 이루어진 전극 조립체; 및An electrode assembly mounted inside the pouch-type battery case and having one or more positive electrode current collectors and a negative electrode current collector stacked on top of each other; And

상기 양극 집전체 또는 음극 집전체에 각각 전기적으로 연결되어 있는 양극 및 음극 리드부를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서,In the pouch type secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode lead portion electrically connected to the positive electrode current collector or the negative electrode current collector, respectively

상기 양극 및 음극 리드부는 2종의 이종 금속영역으로 형성되어 있는 파우치형 리튬 이차전지를 제공한다.The positive and negative lead portions provide a pouch-type lithium secondary battery formed of two kinds of dissimilar metal regions.

양극 및 음극 리드부는 각각 상기 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일한 재료로 구성되며, 상기 파우치형 전지케이스 내부에 수용되는 제1 부분을 포함한다.The positive and negative lead portions are made of the same material as the positive or negative electrode current collectors, respectively, and include a first portion accommodated in the pouch-type battery case.

또한, 상기 양극 및 음극 리드부는 상기 제1 부분과 상이한 이종금속으로 구성되며, 상기 파우치형 전지케이스의 외부로 돌출되는 제2 부분을 더 포함한다.In addition, the positive electrode and the negative electrode lead portion is composed of a different metal different from the first portion, and further includes a second portion protruding to the outside of the pouch-type battery case.

상기 양극 및 음극 리드부의 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 접합된 클래드 메탈 (clad metal)로 형성될 수 있다. The first portion and the second portion of the positive and negative lead portions may be formed of a clad metal bonded to each other.

상기 음극 리드부의 제1 부분을 구성하는 제1 금속은 구리(Cu)일 수 있다. The first metal constituting the first portion of the negative electrode lead portion may be copper (Cu).

상기 음극 리드부의 제2 부분을 구성하는 제2 금속은 알루미늄(Al)일 수 있다.The second metal constituting the second portion of the negative electrode lead portion may be aluminum (Al).

또한, 상기 양극 리드부 및 상기 음극 리드부의 제1 부분 및 제2 부분의 접합부는 파우치형 전지케이스가 접착되는 부분에 형성되며, 상기 접합부 상에 실란트 필름이 형성될 수 있다. In addition, a bonding portion of the first portion and the second portion of the positive electrode lead portion and the negative electrode lead portion may be formed at a portion to which the pouch type battery case is bonded, and a sealant film may be formed on the bonding portion.

상기 양극 및 음극 리드부의 제1 부분과 제 2부분의 두께는 서로 상이할 수 있고, 상기 양극 및 음극 리드부의 제2 부분의 두께가 상기 제1 부분의 두께보다 두꺼울 수 있다.
The thickness of the first and second portions of the positive and negative lead portions may be different from each other, and the thickness of the second portion of the positive and negative lead portions may be thicker than the thickness of the first portion.

본 발명의 파우치형 리튬 이차전지는 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일한 재료로 구성되는 제1 부분과, 상기 제1 부분과 상이한 이종금속으로 구성된 제2 부분으로 이루어진 클래드 메탈 형태의 양극 및 음극 리드부를 포함함으로써, 전기적, 화학적 그리고 기계적 안전성을 유지하면서 각각의 용접방식 및 용접두께에 따른 높은 용접강도와 공정성을 확보할 수 있다.
The pouch-type lithium secondary battery of the present invention is a clad metal type positive electrode and negative electrode lead composed of a first portion composed of the same material as the positive electrode collector or the negative electrode collector, and a second portion composed of a dissimilar metal different from the first portion. By including the part, it is possible to ensure high welding strength and fairness according to each welding method and welding thickness while maintaining electrical, chemical and mechanical safety.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 2에는 도 1의 이차전지에서 음극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 음극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부 상단의 부분 확대도가 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 상부의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음극 리드부의 구성을 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of a general structure of a conventional representative pouch type secondary battery.
FIG. 2 is a partially enlarged view of an inner top of a battery case in which the negative electrode tabs are densely coupled in the secondary battery of FIG. 1 and connected to the negative electrode lead.
3 is a cross-sectional view of an upper portion of a pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the configuration of a negative electrode lead portion according to a preferred embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention. In addition, the size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean a size actually applied.

먼저, 본 발명은 파우치형 전지케이스; First, the present invention pouch-type battery case;

상기 파우치형 전지케이스 내부에 장착되며, 하나 이상의 양극 집전체와 음극 집전체가 적층되어 이루어진 전극 조립체; 및 An electrode assembly mounted inside the pouch-type battery case and having one or more positive electrode current collectors and a negative electrode current collector stacked on top of each other; And

상기 양극 집전체 또는 음극 집전체에 각각 전기적으로 연결되어 있는 양극 및 음극 리드부를 포함하는 파우치형 이차전지에 있어서, In the pouch type secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode lead portion electrically connected to the positive electrode current collector or the negative electrode current collector, respectively

상기 양극 및 음극 리드부는 2종의 이종 금속영역으로 형성되어 있는 파우치형 리튬 이차전지를 제공한다.The positive and negative lead portions provide a pouch-type lithium secondary battery formed of two kinds of dissimilar metal regions.

구체적으로, 상기 파우치형 리튬 이차전지는 전극 활물질이 양면에 각각 도포되어 있는 양극 집전체와 음극 집전체 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체를 포함한다. Specifically, the pouch-type lithium secondary battery includes an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between a positive electrode current collector and a negative electrode current collector, each of which is coated with electrode active materials.

상기 양극 또는 음극 집전체는 상대적으로 얇은 박막으로 이루어져 있다. The positive electrode or negative electrode current collector is made of a relatively thin film.

또한, 상기 양극 및 음극 리드부는 양극 집전체와 음극 집전체에 직접적으로 연결되거나, 또는 전극 탭을 통해 연결될 수 있다. 즉, 상기 양극 또는 음극 리드부는 각각 양극 집전체에 연결되는 양극 탭 또는 음극 집전체에 연결된 음극 탭을 포함한다. In addition, the positive and negative lead portions may be directly connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, or may be connected through an electrode tab. That is, the positive electrode or negative electrode lead portion includes a positive electrode tab connected to the positive electrode current collector or a negative electrode tab connected to the negative electrode current collector, respectively.

이러한 전극 탭은 전지의 전기화학적 반응에 영향을 주지 않는 재료, 즉, 압전물질 함유 절연성 물질로 전면이 코팅된다. 이러한 압전물질 함유 절연성 물질이 코팅된 다수의 전극 탭들은 각 리드부에 소정의 압력을 가하면서 초음파 용접(Ultrasonic welding)에 의해 결합된다. 그 결과, 상기 압전물질에 의해 통전이 일어나게 되고, 이때, 리드부에 전류를 인가하면, 통전시의 높은 저항에 의한 발열에 의해, 초음파 인가시 상기 코팅된 물질들의 국부적인 용융이 용이해 진다.The electrode tab is coated on the front surface with a material that does not affect the electrochemical reaction of the battery, that is, a piezoelectric material-containing insulating material. The plurality of electrode tabs coated with the piezoelectric material-containing insulating material are joined by ultrasonic welding while applying a predetermined pressure to each lead portion. As a result, energization is caused by the piezoelectric material. At this time, if a current is applied to the lead portion, local melting of the coated materials is facilitated when ultrasonic application is performed by heat generation due to high resistance during energization.

예를 들어, 전극 탭과 전극 리드부 사이에 초음파 용접을 설명하면, 약 20 KHz 정도의 초음파에 의해 발생된 고주파 진동에 의해 전극 탭들 사이 및 전극 탭과 전극 리드부 사이의 경계면에서 진동에너지가 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 접합면의 코팅층의 파괴 및 국부적 소성 변형에 의해 새로 노출된 전극 탭 표면끼리 밀착이 이루어지게 되고, 마찰열에 의한 온도 상승에 의해 원자의 확산 및 재결정이 촉진되어 견고한 압점부가 형성되면서 급속히 용접이 이루어진다. 이에 따라, 전극 탭과 탭 사이 및 전극 탭과 리드부 사이를 초음파 용접으로 결합함으로써, 절연성 물질이 코팅된 탭들 간에 전기적 연결이 가능해진다.For example, when ultrasonic welding is described between the electrode tab and the electrode lead portion, the vibration energy is frictional at the interface between the electrode tabs and the electrode tab and the electrode lead portion due to the high frequency vibration generated by the ultrasonic wave of about 20 KHz. By converting into thermal energy, the adhesion of the newly exposed electrode tab surface by the breakdown of the coating layer of the bonding surface and the local plastic deformation, and the diffusion of atoms and the recrystallization by the temperature rise by frictional heat promotes the formation of a firm pressure point. Welding is performed rapidly. Thus, by ultrasonic welding between the electrode tab and the tab and between the electrode tab and the lead portion, electrical connection is possible between the tabs coated with the insulating material.

일반적으로, 상기 양극 집전체는 일례로 알루미늄으로 형성할 수 있고, 양극 활물질은 리튬계 전이 금속 산화물을 이용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 양극 집전체와 양극 활물질이 상기에서 제시한 물질 이외의 물질로 구성되는 것도 가능하며 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. In general, the positive electrode current collector may be formed of, for example, aluminum, and the positive electrode active material may use a lithium-based transition metal oxide. However, the present invention is not limited thereto, and it is also possible that the positive electrode current collector and the positive electrode active material are composed of materials other than those described above, which also belongs to the scope of the present invention.

또한, 상기 음극 집전체는 일례로 구리로 형성할 수 있으며, 음극 활물질은 탄소계 물질을 이용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 음극 집전체와 음극 활물질이 상기에서 제시한 물질 이 외의 물질로 구성되는 것도 가능하며 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 음극 탭은 일례로 니켈, 또는 니켈이 도금된 구리 등으로 형성할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 음극 탭이 이들 이외의 다른 물질로 이루어질 수도 있음은 물론이다. In addition, the negative electrode current collector may be formed of, for example, copper, and a negative electrode active material may use a carbon-based material. However, the present invention is not limited thereto, and the negative electrode current collector and the negative electrode active material may be made of a material other than the above-described materials, which are also within the scope of the present invention. In addition, the negative electrode tab may be formed of, for example, nickel or copper plated with nickel. However, the present invention is not limited thereto, and the negative electrode tab may be made of other materials.

한편, 상기 초음파 용접 과정에서 이차전지의 각각의 금속 부분, 리드부와 리드부에 연결되는 금속 등의 종류 및 두께가 다르기 때문에, 금속과 금속 간의 용접성 및 용접강도 등이 저하되는 단점이 있다.On the other hand, since the type and thickness of each metal portion, the lead portion and the metal connected to the lead portion of the secondary battery in the ultrasonic welding process is different, there is a disadvantage that the weldability and welding strength between the metal and the metal is reduced.

이에, 본 발명에서는 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일한 재료로 구성되는 제1 부분과, 상기 제1 부분과 상이한 금속으로 이루어진 제2 부분을 포함하는 2종의 이종 금속영역으로 형성된 양극 및 음극 리드부를 포함함으로써, 용접강도와 공정성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지를 제공한다.Accordingly, in the present invention, a positive electrode and a negative electrode lead formed of two kinds of dissimilar metal regions including a first portion composed of the same material as the positive electrode collector or the negative electrode collector and a second portion made of a metal different from the first portion. Including the part, to provide a pouch-type secondary battery that can ensure welding strength and fairness.

구체적으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 상부의 단면도를 나타낸 도면이다. 즉, 도 3(a) 및 3(b)를 참조하면, 도 3(a)는 파우치형 리튬 이차전지에서 음극 집전체에 연결된 음극 리드부의 단면을 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 파우치형 리튬 이차전지에서 양극 집전체에 연결된 양극 리드부의 단면을 나타낸 도면이다. Specifically, Figure 3 is a view showing a cross-sectional view of the upper portion of the pouch-type lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. That is, referring to FIGS. 3 (a) and 3 (b), FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of a negative electrode lead connected to a negative electrode current collector in a pouch-type lithium secondary battery, and FIG. 3 (b) is a pouch type In the lithium secondary battery, a cross-sectional view of a cathode lead unit connected to a cathode current collector is illustrated.

먼저, 파우치용 전지케이스(500) 내에 하나 이상의 음극 조립체(510) 및 양극 조립체(520)가 적층되어 이루어진 전극조립체(미도시)를 수용한다. First, at least one negative electrode assembly 510 and a positive electrode assembly 520 are stacked in a battery case 500 for a pouch to accommodate an electrode assembly (not shown).

이어서, 상기 음극 조립체(510)에 2종의 이종 금속영역으로 이루어진 제1 부분(530) 및 제2 부분(540)을 포함하는 음극 리드부를 전기적으로 결합한다. 또한, 상기 양극 조립체(520)에 2종 이종 금속영역으로 이루어진 제1 부분(550) 및 제2 부분(560)을 포함하는 양극 리드부를 결합한다.Subsequently, the negative electrode lead portion including the first portion 530 and the second portion 540 including two kinds of dissimilar metal regions is electrically coupled to the negative electrode assembly 510. In addition, a cathode lead portion including a first portion 550 and a second portion 560 formed of two kinds of dissimilar metal regions is coupled to the anode assembly 520.

이때, 상기 음극 리드부의 제1 부분(530) 및 양극 리드부의 제1 부분(550)은 파우치형 전지케이스의 내부에 수용되고, 음극 리드부의 제2 부분(540) 및 양극 리드부의 제2 부분(560)은 파우치형 전지케이스의 외부로 돌출되어 형성된다. At this time, the first portion 530 of the negative electrode lead portion and the first portion 550 of the positive electrode lead portion are accommodated in the pouch type battery case, and the second portion 540 of the negative electrode lead portion and the second portion of the positive electrode lead portion ( 560 is formed to protrude to the outside of the pouch type battery case.

상기 음극 집전체(510)에 접속된 음극 리드부의 제1 부분(530)은 상기 음극 집전체와 서로 동일한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 양극 집전체(520)에 접속되는 양극 리드부의 제1 부분(550)은 상기 양극 집전체와 동일한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. The first portion 530 of the negative electrode lead portion connected to the negative electrode current collector 510 is preferably formed of the same material as the negative electrode current collector. In addition, the first portion 550 of the positive lead portion connected to the positive electrode current collector 520 is preferably formed of the same material as the positive electrode current collector.

한편, 상기 파우치형 전지케이스(500)의 외부로 돌출되어 공기 중에 노출되어 있는 양극 리드부 또는 음극 리드부의 제2 부분(540,560)은 공기에 의해 산화될 수 있다. 이에, 산화도가 낮은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.Meanwhile, the second portions 540 and 560 protruding to the outside of the pouch-type battery case 500 and exposed in the air may be oxidized by air. Therefore, it is preferable that it consists of metal with low oxidation degree.

예를 들면, 양극 집전체(520)는 일반적으로 알루미늄(Al)으로 형성되므로, 양극 집전체(520)에 접합되는 양극 리드부의 제1 부분(540)는 양극 집전체(520)와 동일한 재료인 알루미늄으로 형성될 수 있다. 상기 알루미늄은 산화에 강하므로, 공기중에 노출되는 부분이 산화될 가능성이 매우 적다. 따라서, 양극 리드부의 제2 부분(560) 또한 알루미늄으로 형성될 수 있다. For example, since the positive electrode current collector 520 is generally formed of aluminum (Al), the first portion 540 of the positive electrode lead portion bonded to the positive electrode current collector 520 is made of the same material as the positive electrode current collector 520. It may be formed of aluminum. Since aluminum is resistant to oxidation, it is very unlikely that the part exposed to air is oxidized. Accordingly, the second portion 560 of the anode lead portion may also be formed of aluminum.

즉, 이와 같이 양극 리드부(540)는 클래드 메탈을 이용하지 않는 대신 동종의 메탈로 형성할 수도 있으며, 또는, 상기 양극 리드부의 제2 부분을 산화에 강하면서, 알루미늄보다 저렴한 금속을 이용하여 형성하여, 클래드 메탈 형태의 양극 리드부로 형성할 수도 있다. That is, the cathode lead portion 540 may be formed of the same kind of metal instead of using the clad metal. Alternatively, the anode lead portion 540 may be formed of a metal having a lower cost than aluminum while being resistant to oxidation. For example, the anode lead portion may be formed of a clad metal type.

한편, 음극 집전체(510)는 일반적으로 구리(Cu)로 형성되므로, 음극 집전체(510)에 접합되는 음극 리드부의 제1 부분(530)은 음극 집전체(510)와 동일한 재료인 구리로 형성된다. 다만, 구리는 산화에 약하므로, 공기중에 노출되는 음극 리드부의 제2 부분(540)을 구리를 이용해 형성하는 경우 산화될 가능성이 매우 크다. 따라서, 본 발명에서는 음극 집전체(510)와 전기적으로 연결되는 음극 리드부(530)의 제1 부분(530)을 음극 집전체(510)와 동일한 재료로 형성하고, 공기중에 노출되는 제2 부분(540)을 산화에 강하고 값이 싼 재료, 예를 들면 알루미늄 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 실시예에 따라, 본 발명의 음극 리드부는 클래드 메탈로 형성하는 것이 바람직하다. Meanwhile, since the negative electrode current collector 510 is generally formed of copper (Cu), the first portion 530 of the negative electrode lead portion bonded to the negative electrode current collector 510 is made of copper, which is the same material as the negative electrode current collector 510. Is formed. However, since copper is vulnerable to oxidation, it is very likely to be oxidized when the second portion 540 of the negative electrode lead portion exposed to air is formed using copper. Accordingly, in the present invention, the first portion 530 of the negative electrode lead portion 530 electrically connected to the negative electrode current collector 510 is formed of the same material as that of the negative electrode current collector 510, and is exposed to air. It is preferable to form 540 with a material resistant to oxidation and inexpensive, for example, aluminum. That is, according to the embodiment of the present invention, the negative electrode lead portion of the present invention is preferably formed of a clad metal.

이때, 상기 클래드 메탈이란, 이종(異種) 금속간 결합을 통해 만들어진 새로운 성질의 금속 소재로서, 모재가 갖지 않는 새로운 특성을 부가한 재료를 의미한다. 클래드 메탈을 제조하는 방법은 크게 3가지로 분류되는데, 열간 및 냉간압하식, 폭발압접식, 수지접착식을 포함한다. 열간 및 냉간압하식은 소재를 클래드 설비 통과시 압력을 가해 접합시키는 방식이다. 폭발압접식은 화약 폭발시 발생되는 충격 에너지로 소재를 접합시키는 방식이다. 수지접착식은 점탄성 수지 등을 이용하여 소재를 접합시키는 방식이다. At this time, the clad metal is a metal material of a new property made through the bonding between dissimilar metals, and means a material to which new properties not added to the base metal are added. There are three methods for producing clad metal, including hot and cold press, explosion press, and resin bond. Hot and cold press is a method of joining materials under pressure when passing through a cladding facility. Explosion welding is a method of joining materials with the impact energy generated during explosive explosions. Resin bonding type | mold is the system of bonding a raw material using viscoelastic resin etc ..

이어서, 상기 양극 및 음극 리드부 결합 후, 상기 양극 리드부 및 상기 음극 리드부의 제1 부분 및 제2 부분이 접합되는 부분에 절연 필름인 실란트 필름(610, 620)을 형성한 다음, 파우치형 전지케이스를 접착하여 밀봉한다.Subsequently, after the positive and negative lead portions are combined, the sealant films 610 and 620, which are insulating films, are formed on the portions where the first and second portions of the positive electrode lead portion and the negative electrode lead portion are bonded to each other. Bond the case and seal it.

상기 실란트 필름(610, 620)은 파우치 필름(500)과의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위한 것이다.The sealant films 610 and 620 are intended to increase the degree of sealing with the pouch film 500 and at the same time to secure an electrical insulation state.

그 다음으로, 도 3(c)를 참조하면, 음극 리드부의 제2 부분(540)과 양극 리드부의 제2 부분(560)을 레이저 용접(570)함으로써, 충전 회로를 구성할 수 있다.Next, referring to FIG. 3C, the charging circuit can be configured by laser welding 570 the second portion 540 of the negative lead portion and the second portion 560 of the positive lead portion.

이때, 본 발명의 음극 리드부의 제2 부분(540)과 양극 리드부의 제2 부분(560)은 모두 동종의 알루미늄으로 형성되어 있으므로, 레이저 용접을 통해 높은 접합 강도를 보장할 수 있다.At this time, since the second portion 540 and the second portion 560 of the cathode lead portion of the present invention are all formed of the same type of aluminum, high bonding strength may be ensured through laser welding.

보다 구체적으로, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음극 리드부(530)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 4(a)는 음극 리드부의 정면도를 나타내고, 도 4(b)는 음극 리드부의 단면도를 나타낸다.More specifically, Figure 4 is a view showing the configuration of the negative electrode lead portion 530 according to a preferred embodiment of the present invention. 4 (a) shows a front view of the negative lead portion, and FIG. 4 (b) shows a cross sectional view of the negative lead portion.

도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하면, 본 발명의 음극 리드부는 파우치형 전지케이스(500) 내부에 수용되는 제1 부분(530) 및 파우치형 전지케이스(500)의 외부로 돌출되어 공기에 노출되는 제2 부분(540)을 포함한다. 또한, 본 발명에 따라, 상기 음극 집전체(510)에 접속되며 파우치형 전지케이스(500)에 수용되는 제1 부분(530)과 공기중에 노출되는 부분(540)은 서로 다른 종류의 금속으로 형성된다.4 (a) and 4 (b), the negative lead portion of the present invention protrudes to the outside of the first portion 530 and the pouch-type battery case 500 accommodated inside the pouch-type battery case 500. And a second portion 540 that is exposed to air. In addition, according to the present invention, the first portion 530 connected to the negative electrode current collector 510 and accommodated in the pouch-type battery case 500 and the portion 540 exposed to air are formed of different kinds of metals. do.

구체적으로, 상기 음극 리드부의 제1 부분(530)은 음극 집전체(510)와 전기적으로 연결되므로, 음극 집전체(510)와 동일한 종류의 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 제1 부분(530)에는 음극 집전체(510)가 초음파 용접될 때, 동종 금속 간의 접합인 경우 그 용접강도가 증가하는 동시에 초음파 용접을 위한 혼의 교체횟수가 감소하여 효율이 좋은 공정성을 확보할 수 있기 때문이다. 예컨대, 음극 집전체(510)가 구리로 이루어져 있으면, 음극 리드부의 제1 부분(530)은 구리로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 음극 리드부의 제2 부분(540)은 파우치형 전지케이스(500)의 외부로 돌출되어 공기에 노출되는 부분이므로, 산화에 강한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 음극 리드부의 제2 부분(540)은 알루미늄(Al)으로 형성되는 것이 바람직하다. Specifically, since the first portion 530 of the negative electrode lead portion is electrically connected to the negative electrode current collector 510, the first portion 530 of the negative electrode lead portion is preferably made of the same kind of material as that of the negative electrode current collector 510. That is, when the negative electrode current collector 510 is ultrasonically welded to the first part 530, the welding strength increases when the bonding between the same metals is performed, and the replacement frequency of the horn for the ultrasonic welding decreases, thereby ensuring good processability. Because you can. For example, when the negative electrode current collector 510 is made of copper, the first portion 530 of the negative electrode lead portion is preferably formed of copper. In addition, since the second portion 540 of the negative electrode lead portion protrudes out of the pouch-shaped battery case 500 and is exposed to air, the second portion 540 is preferably made of a material resistant to oxidation. For example, the second portion 540 of the negative electrode lead portion is preferably formed of aluminum (Al).

이와 같이 음극 리드부는 두 가지 이상의 다른 금속들을 이종금속 접합 방식(예컨대, 클래드 메탈)에 따라 제조할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 음극 리드부의 제1 부분(530)은 구리(Cu)로 형성되고, 제2 부분(540)은 알루미늄(Al)으로 형성되는 클래드 메탈 형성 방식에 따라 서로 접합될 수 있다. As such, the cathode lead part may be manufactured by two or more different metals according to a dissimilar metal bonding method (eg, clad metal). That is, according to an embodiment of the present invention, the first portion 530 of the negative electrode lead portion is formed of copper (Cu), and the second portion 540 is bonded to each other according to a clad metal forming method formed of aluminum (Al). Can be.

또한, 알루미늄으로 이루어진 양극 집전체(520)에 연결된 양극 리드부의 제1 부분(550) 및 파우치형 전지케이스(500)에 수용되지 않고 돌출되어 공기에 노출된 제2 부분(560)은 모두 알루미늄으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 양극 집전체(520)와 양극 집전체(520)에 전기적으로 접속되는 양극 리드부는 서로 동일한 재료로 형성되므로, 음극 리드부와 유사하게, 동종 금속 간의 접합에 따른 용접강도가 증가하는 동시에 초음파 용접을 위한 혼의 교체횟수가 감소하여 효율이 좋은 공정성을 확보할 수 있다. In addition, the first portion 550 of the positive electrode lead portion connected to the positive electrode current collector 520 made of aluminum and the second portion 560 protruded without being accommodated in the pouch-shaped battery case 500 are all made of aluminum. Can be formed. As described above, since the positive electrode current collector 520 and the positive electrode lead portion electrically connected to the positive electrode current collector 520 are formed of the same material, similar to the negative electrode lead portion, the welding strength due to the bonding between the same metals increases. The replacement frequency of the horn for ultrasonic welding is reduced to ensure efficient processability.

아울러, 본 발명에 따른 리드부에서 상기 제1 부분과 상기 제 2부분의 두께가 서로 상이하도록 형성할 수 있다. 이를테면, 음극 리드부에서 알루미늄으로 구성되는 제2 부분의 두께를 구리로 구성되는 제1 부분의 두께보다 두껍게 형성할 수 있다. 이러한 구성은 서로 다른 이종 금속을 접합하는 경우, 각 부분의 두께를 필요에 따라 상이하게 형성하여 열 발산의 효율을 극대화할 수 있도록 할 수 있다. 이 경우, 알루미늄 두께를 0.4T, 구리의 두께를 0.2T로 하여 상호 클래딩 접합하여 열발산 효율을 높일 수 있도록 구현할 수 있다.In addition, the lead portion according to the present invention may be formed so that the thicknesses of the first portion and the second portion are different from each other. For example, the thickness of the second part made of aluminum in the negative electrode lead portion may be thicker than the thickness of the first part made of copper. Such a constitution may form a different thickness of each part when joining different dissimilar metals as necessary to maximize the efficiency of heat dissipation. In this case, the aluminum thickness is 0.4T, the thickness of copper is 0.2T can be implemented to increase the heat dissipation efficiency by mutual cladding bonding.

이와 같이, 본 발명에 따르면 상대적으로 얇은 박막의 전극 탭, 특히 음극 탭은 클래드 메탈이 적용된 음극 리드부의 구리 부분과 초음파 용접되는데, 이 때 동종 금속간의 접합이기 때문에 그 용접강도가 증가됨과 동시에 초음파 용접을 위한 혼의 교체횟수를 줄일 수 있으므로, 높은 공정성을 확보할 수 있다. 또한, 공기중에 노출된 부분은 알루미늄으로 양극 리드부인 알루미늄과 레이저 용접을 통하여 높은 접합 강도를 유지할 수 있다. As described above, according to the present invention, the relatively thin thin film electrode tab, particularly the negative electrode tab, is ultrasonically welded to the copper portion of the cathode lead to which the clad metal is applied. In this case, since the welding strength is increased, the welding strength increases and the ultrasonic welding is performed at the same time. It is possible to reduce the number of replacement of the horn for the, it can ensure a high fairness. In addition, the portion exposed to the air is aluminum, it is possible to maintain a high bond strength through the laser welding of aluminum and the anode lead portion.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention, but should be determined by the claims and equivalents thereof.

100: 파우치형 이차전지
200: 전지케이스
300: 전극조립체
301: 음극 집전체
310: 양극탭
320: 음극탭
410: 양극 리드
420: 음극 리드
430: 실란트 (접합 필름)
500: 파우치형 전지케이스
510: 음극 탭
530: 리드부의 제1 부분
520: 양극 탭
540: 음극 리드부의 제2 부분
550: 양극 리드부의 제1 부분
560: 양극 리드부의 제2 부분
570: 리드 용접부
610, 620: 실란트 필름100: pouch type secondary battery
200: battery case
300: electrode assembly
301: negative electrode current collector
310: positive electrode tab
320: negative electrode tab
410: anode lead
420: cathode lead
430: sealant (bonding film)
500: pouch type battery case
510: negative electrode tab
530: first portion of the lead portion
520: anode tab
540: second portion of the cathode lead portion
550: First portion of the anode lead portion
560: second portion of the anode lead portion
570: lead weld
610, 620: sealant film

Claims (11)

파우치형 전지케이스;
상기 파우치형 전지케이스 내부에 장착되며, 하나 이상의 양극 집전체와 음극 집전체가 적층되어 이루어진 전극 조립체; 및
상기 양극 집전체 또는 음극 집전체에 각각 전기적으로 연결되어 있는 양극 또는 음극 리드부를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지에 있어서,
상기 양극 또는 음극 리드부는 2종의 이종 금속영역으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
Pouch type battery case;
An electrode assembly mounted inside the pouch-type battery case and having one or more positive electrode current collectors and a negative electrode current collector stacked on top of each other; And
In the pouch type lithium secondary battery comprising a positive electrode or a negative electrode lead portion electrically connected to the positive electrode current collector or the negative electrode current collector, respectively,
The positive electrode or negative electrode lead portion is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that formed by two kinds of dissimilar metal region.
청구항 1에 있어서,
상기 양극 또는 음극 리드부는 각각 상기 양극 집전체 또는 음극 집전체와 동일한 재료로 구성되는 제1 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method according to claim 1,
The positive electrode or the negative electrode lead portion, each pouch-type lithium secondary battery comprising a first portion made of the same material as the positive electrode current collector or the negative electrode current collector.
청구항 2에 있어서,
상기 양극 또는 음극 리드부의 제1 부분은 상기 파우치형 전지케이스 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method according to claim 2,
The first portion of the positive or negative lead portion is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that accommodated in the pouch-type battery case.
청구항 2 에 있어서,
상기 양극 또는 음극 리드부는 상기 제1 부분과 상이한 이종금속으로 구성되며, 상기 파우치형 전지케이스의 외부로 돌출되는 제2 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method of claim 2,
The positive electrode or negative electrode lead portion is composed of a different metal different from the first portion, the pouch type lithium secondary battery further comprises a second portion protruding to the outside of the pouch-type battery case.
청구항 4에 있어서,
상기 양극 또는 음극 리드부는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 서로 접합된 클래드 메탈 (clad metal)로 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method of claim 4,
The positive electrode or negative electrode lead portion is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that the first portion and the second portion is formed of a clad metal (clad metal) bonded to each other.
청구항 5에 있어서,
상기 음극 리드부의 상기 제1 부분을 구성하는 제1 금속은 구리(Cu)인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method according to claim 5,
The first metal constituting the first portion of the negative electrode lead portion is copper (Cu), characterized in that the pouch-type lithium secondary battery.
청구항 5에 있어서,
상기 음극 리드부의 제2 부분을 구성하는 제2 금속은 알루미늄(Al)인 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method according to claim 5,
The second metal constituting the second portion of the negative electrode lead portion is aluminum (Al), pouch type lithium secondary battery.
청구항 5에 있어서,
상기 양극 또는 음극 리드부의 제1 부분 및 제2 부분의 접합부는 파우치형 전지케이스가 접착되는 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method according to claim 5,
A junction portion of the first portion and the second portion of the positive or negative lead portion is formed in a portion to which the pouch type battery case is bonded pouch type lithium secondary battery.
청구항 8에 있어서,
상기 양극 리드부 또는 상기 음극 리드부의 제1 부분 및 제2 부분의 접합부 상에 실란트 필름을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method according to claim 8,
A pouch-type lithium secondary battery, characterized in that further forming a sealant film on the junction of the first portion and the second portion of the positive electrode lead portion or the negative electrode lead portion.
청구항 4에 있어서,
상기 또는 음극 리드부는, 상기 제1 부분과 상기 제 2부분의 두께가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.
The method of claim 4,
The or negative lead portion, the pouch type lithium secondary battery, characterized in that the thickness of the first portion and the second portion are different from each other.
청구항 10에 있어서,
상기 양극 또는 음극 리드부는, 상기 제2 부분의 두께가 상기 제1 부분의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지.



The method of claim 10,
The positive electrode or negative electrode lead portion, the thickness of the second portion is a pouch type lithium secondary battery, characterized in that thicker than the thickness of the first portion.



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