KR20160002176A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 파우치 케이스의 열 융착 시에 전극조립체가 손상되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는 이차전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
파우치 타입 리튬이온 이차전지에서 외장재로 사용되는 파우치 케이스는 열 융착에 의한 실링을 통해 케이스 내부를 밀봉/진공 상태로 만들어주는 방식이 적용된다.Pouch type The pouch case used as an exterior material in a lithium ion secondary battery is sealed or vacuumed by sealing by heat fusion.
이러한 열 융착은 파우치 케이스를 이루는 상부 케이스와 하부 케이스 각각의 내측면이 맞닿은 상태에서 높은 온도로 열을 가하여 파우치 케이스의 내측면을 이루는 재질이 녹아 서로 접착되도록 하는 것인데, 이는 외부로부터의 공기 유입 및 수분 유입을 막아줄 뿐만 아니라 케이스 내부에서 HF 발생으로 인한 부식을 방지해 준다.The heat sealing is to heat the upper case and the lower case of the pouch case at a high temperature in a state where their inner surfaces are in contact with each other so that the materials forming the inner surface of the pouch case are melted and bonded to each other. It prevents water inflow and prevents corrosion due to HF inside the case.
그러나, 이처럼 높은 열을 파우치 케이스에 가하게 되는 경우 파우치 내측면을 이루는 재질이 녹으면서 열융착된 접합부의 외측으로 용융물이 흘러나올 수 있는데, 이러한 용융물은 온도가 매우 높기 때문에 전극조립체의 분리막과 접촉하는 경우 분리막을 손상시킬 수 있다.However, when such high heat is applied to the pouch case, the melt of the material forming the inner side of the pouch may dissolve and the melt may flow out of the welded joint. Since such melt is very high in temperature, The membrane may be damaged.
또한, 이러한 분리막의 손상은 양극판과 음극판 사이의 절연성을 저하시켜 내부 단락 발생의 위험을 높이는 요인이 될 수 있어 문제이다.In addition, the damage of the separation membrane deteriorates the insulation between the positive electrode plate and the negative electrode plate, which increases the risk of occurrence of an internal short circuit.
물론, 이러한 용융물과 전극조립체의 접촉을 방지하기 위해 이차전지의 제작 시에 파우치 케이스의 내측면과 전극 조립체 사이의 거리를 어느 정도 확보하기도 하지만, 이러한 방안에 의하는 경우 이차전지의 에너지 밀도 측면에서 큰 손해를 볼 수 있어 문제이다.Although the distance between the inner surface of the pouch case and the electrode assembly is secured to some extent in order to prevent the contact between the electrode assembly and the melted material, the energy density of the secondary battery It is a problem that you can see big damage.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 파우치 케이스의 밀봉을 위한 열 융착 공정을 수행하는 과정에서 전극 조립체가 손상을 입는 현상을 방지함으로써 이차전지의 품질을 높이고 이차전지 사용상의 안전성을 높이는 것을 일 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to improve the quality of a secondary battery and to improve the safety in use of the secondary battery by preventing damage to the electrode assembly during a heat sealing process for sealing the pouch case For the purpose of things.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 위에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other technical subjects not mentioned above can be understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체; 상기 전극 조립체에 연결되어 상기 전극 조립체의 외측 방향으로 연장되는 한 쌍의 전극 리드; 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스; 및 상기 실링부와 대면하는 전극 조립체의 모서리를 커버하는 방열 테이프를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a secondary battery including: an electrode assembly; A pair of electrode leads connected to the electrode assembly and extending outwardly of the electrode assembly; A pouch case for accommodating the electrode assembly such that the electrode lead is drawn out to the outside; And a heat radiation tape covering an edge of the electrode assembly facing the sealing portion.
이와 같은 구조를 가짐으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 파우치 케이스의 밀봉을 위한 열 융착 공정을 수행하는 과정에서 전극 조립체가 손상을 입는 현상을 방지할 수 있으며, 특히 분리막이 손상되는 현상을 방지함으로써 이차전지의 내부 단락에 의한 안전사고를 예방할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 파우치 케이스의 내측 면과 전극 조립체 사이의 여유 공간을 둘 필요가 없게 됨으로써 이차전지의 에너지 밀도/용량 밀도를 증가시킬 수 있게 된다.With this structure, the secondary battery according to an embodiment of the present invention can prevent the electrode assembly from being damaged in the process of performing the heat-sealing process for sealing the pouch case, and in particular, It is possible to prevent a safety accident due to an internal short circuit of the secondary battery. In addition, the secondary battery according to an embodiment of the present invention does not require a space between the inner surface of the pouch case and the electrode assembly, thereby increasing the energy density / capacity density of the secondary battery.
상기 파우치 케이스는, 상기 전극 조립체의 제1 면을 커버하는 제1 파우치 케이스; 및 상기 전극 조립체의 제2 면을 커버하는 제2 파우치 케이스를 포함할 수 있다.The pouch case includes: a first pouch case that covers a first surface of the electrode assembly; And a second pouch case covering the second surface of the electrode assembly.
상기 제1 파우치 케이스 및 제2 파우치 케이스는, 서로 대면하는 내측 면에 열 접착 층이 형성된 파우치 필름으로 이루어질 수 있다.The first pouch case and the second pouch case may be formed of a pouch film having a thermal adhesive layer formed on an inner surface facing each other.
상기 파우치 케이스는, 상기 전극 조립체를 수용하는 수용부; 및 상기 제1 파우치 케이스 및 제2 파우치 케이스 각각의 테두리 영역이 맞닿아 열 융착에 의해 접합되어 형성된 실링부를 구비할 수 있다.The pouch case includes: a receiving portion for receiving the electrode assembly; And a sealing portion formed by joining edge regions of the first pouch case and the second pouch case to each other by heat fusion.
상기 방열 테이프는, 상기 전극 조립체의 모서리 중 상기 전극 리드가 연장되는 방향과 수직한 방향에 위치한 모서리를 커버할 수 있다.The heat dissipation tape may cover an edge of a corner of the electrode assembly that is perpendicular to a direction in which the electrode lead extends.
상기 방열 테이프는, 폴리프로필렌으로 이루어질 수 있다.The heat radiation tape may be made of polypropylene.
본 발명의 일 측면에 따르면, 파우치 케이스의 밀봉을 위한 열 융착 공정을 수행하는 과정에서 전극 조립체가 손상을 입는 현상을 방지할 수 있으며, 특히 분리막이 손상되는 현상을 방지함으로써 이차전지의 내부 단락에 의한 안전사고를 예방할 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to prevent the electrode assembly from being damaged during the process of performing the thermal fusion process for sealing the pouch case, and in particular, to prevent the separation membrane from being damaged, Can be prevented.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 파우치 케이스의 내측 면과 전극 조립체 사이의 여유 공간을 둘 필요가 없게 됨으로써 이차전지의 에너지 밀도를 최대한 높일 수 있게 된다.According to another aspect of the present invention, there is no need to provide a space between the inner surface of the pouch case and the electrode assembly, thereby maximizing the energy density of the secondary battery.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 적용된 전극 조립체를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 A 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 도 1의 A 영역의 단면을 촬영한 사진이다.
도 5는 열 융착 시에 파우치 케이스의 내부 공간으로 유입되는 용융물에 의해 전극 조립체가 손상되는 모습을 나타내는 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 plan view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing an electrode assembly applied to a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged view of region A in Fig.
4 is a photograph of a section of the area A in Fig.
5 is a view showing a state in which the electrode assembly is damaged by a melt introduced into the inner space of the pouch case at the time of heat fusion.
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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 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.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. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only some of 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 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(10)의 구성을 설명하기로 한다.The configuration of a
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 적용된 전극 조립체를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 A 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도이고, 도 4는 도 1의 A 영역의 단면을 촬영한 사진이며, 도 5는 열 융착 시에 파우치 케이스의 내부 공간으로 유입되는 용융물에 의해 전극 조립체가 손상되는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a plan view showing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an electrode assembly applied to a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 1 is an enlarged cross-sectional view of the region A of Fig. 1, Fig. 4 is a photograph of a cross-section of region A of Fig. 1, and Fig. 5 is a cross- FIG. 5 is a view showing a state in which the electrode assembly is damaged by the electrode assembly.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(10)는 전극 조립체(1), 전극 리드(2), 실란트(3) 및 파우치 케이스(4)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 5, a
상기 전극 조립체(1)는 양극 판, 음극 판, 분리막을 포함한다. 상기 전극 조립체(1)는 적층된 양극 판 및 음극 판 사이에 분리막을 개재하여 형성된 적층형 전극 조립체일 수 있다. 다만, 본 발명에 적용된 전극 조립체의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 젤리롤(jelly-roll)형 또는 스텍-폴딩(stack-folding)형 등으로 형성되는 것도 가능함은 물론이다.The
상기 양극 판은, 알루미늄(Al) 재질의 집전 판에 양극 활물질이 도포되어 형성될 수 있으며, 음극 판은 구리 재질의 집전 판에 음극 활물질이 도포되어 형성될 수 있다.The positive electrode plate may be formed by applying a positive electrode active material to a current collector made of aluminum (Al), and the negative electrode plate may be formed by applying a negative electrode active material to a current collector plate made of copper.
상기 양극 판과 음극 판은 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부 영역을 구비하는데, 이러한 무지부 영역을 일부만 남기고 절단함으로써 전극 탭(1a)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 전극 탭(1a)은 양극 판 중 양극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 양극 탭 및 음극 판 중 음극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 음극 탭을 포함한다.The positive electrode plate and the negative electrode plate have an uncoated region to which the electrode active material is not applied, and the
한편, 상기 이차전지(10)는 전극 조립체(1) 중 실링부(S2)와 대면하는 모서리 영역을 커버하는 방열 테이프(T)를 구비한다. The
상기 전극 조립체(1)의 모서리 영역 중에서도 특히 전극 조립체(1)의 측부에 위치한 모서리 영역, 즉 전극 조립체(1)의 모서리 영역 중 전극 리드(2)가 인출되는 방향과 수직한 방향에 위치하는 모서리 영역은 후술할 파우치 케이스(4)의 실링 과정에서 수용부(S1) 쪽으로 흘러 들어오는 용융물과 접촉될 위험이 크다.In the edge area of the
이는 파우치 케이스(4)의 실링 과정에서 전극 조립체(1)의 측부가 파우치 케이스(4)의 수용부(S1) 내벽면과 매우 가깝게 위치한 상태로 실링이 이루어지기 때문이며, 이에 따라 상기 방열 테이프(T)는 전극 조립체(1)의 측부에 위치한 모서리 영역에 반드시 부착되는 것이 바람직하다.This is because sealing is performed in a state where the side of the
상기 방열 테이프(T)는 절연성, 방열성 및 전해액에 대한 내성 등을 갖는 재질이라면 제한 없이 적용이 가능하며, 일 예로 폴리프로필렌(PP) 재질로 이루어질 수 있다.The heat-radiating tape T can be applied without limitation as long as it has insulation, heat-dissipation and resistance to an electrolyte. For example, the heat-radiating tape T may be made of polypropylene (PP).
상기 전극 리드(2)는 얇은 판상의 금속으로서 전극 탭(1a)에 부착되어 전극 조립체(1)의 외측 방향으로 연장된다. 상기 전극 리드(2)는 양극 탭에 부착되는 양극 리드 및 음극 탭에 부착되는 음극 리드를 포함한다. 상기 양극 리드 및 음극 리드는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있으나, 양극 탭 및 음극 탭의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장되는 것도 가능함은 물론이다.The
상기 실란트(3)는 전극 리드(2)의 폭 방향 둘레를 감싸는 형태로 부착되어 전극 리드(2)와 파우치 케이스(4)의 내측 면 사이에 개재되는 것으로서 절연성 및 열 융착성을 갖는 필름으로 이루어진다. 상기 실란트(3)는 예를 들어 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리프로필렌(PP: polyprophylene), 폴리에틸렌(PE: polyethylene) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 등으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질 층(단일 막 또는 다중 막)으로 이루어질 수 있다.The
상기 실란트(3)는 전극 리드(2)와 파우치 케이스(4)의 금속 층 사이에서 단락이 발생되는 것을 방지할 뿐만 아니라 파우치 케이스(4)의 밀봉력을 향상시키는 역할을 한다.The
상기 파우치 케이스(4)는 내측 면에 열 접착 층이 형성된 알루미늄 파우치 필름으로 이루어지며, 전극 조립체(1)를 수용하는 수용부(S1) 및 수용부(S1)의 둘레로부터 연장되는 실링부(S2)를 구비한다.The
또한, 상기 파우치 케이스(4)는 전극 조립체(1)의 제1 면을 커버하는 제1 파우치 케이스(4a) 및 제2 면을 커버하는 제2 파우치 케이스(4b)로 이루어지며, 전극 리드(2)가 외부로 인출되도록 수용부(S1) 내에 전극 조립체(1)를 수용한 채로 테두리가 열 융착되어 형성된 실링부(S2)에 의해 밀봉된다.The
즉, 상기 파우치 케이스(4)는 제1 파우치 케이스(4a) 및 제2 파우치 케이스(4b) 각각의 테두리 영역이 맞닿은 상태로 가열되고, 이로써 파우치 필름의 내측 면을 이루는 열 접착 층이 용융/접합 되어 실링부(S2)를 형성함으로써 밀봉되는 것이다.That is, the
한편, 열 융착에 의해 제1 파우치 케이스(4a)와 제2 파우치 케이스(4b)의 맞닿은 내측 면이 용융/접합될 때, 실링부(s2) 내에 있는 열 접착 층(L)이 용융되어 수용부(s1) 쪽으로 일부 흘러 들어가는 현상이 발생된다.On the other hand, when the inner side faces of the
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(10)는, 앞서 설명한 방열 테이프(T)를 구비함으로써 고온의 용융물에 의해 전극 조립체(1)가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 단락 등으로 인한 안전사고를 예방할 수 있다.At this time, the
즉, 상기 고온의 용융물이 전극 조립체(1)와 접촉하는 경우 전극 조립체(1)를 이루는 분리막이 녹아 양극판과 음극판 사이의 접촉이 발생될 수 있고, 이는 단락 사고로 이어질 수 있는데 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(10)는 이러한 사고 발생을 방지함으로써 이차전지 사용상의 안전성을 확보할 수 있는 것이다. That is, when the hot melt contacts the
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.
10: 이차전지
1: 전극 조립체
1a: 전극 탭
T: 방열 테이프
2: 전극 리드
3: 실란트
4: 파우치 케이스
4a: 제1 파우치 케이스
4b: 제2 파우치 케이스
S1: 수용부
S2: 실링부
L: 열 접착 층10: Secondary battery
1:
T: Heat-insulating tape
2: electrode lead
3: Sealant
4: Pouch case
4a:
S1: receptacle S2: sealing part
L: thermal adhesive layer
Claims (6)
상기 전극 조립체에 연결되어 상기 전극 조립체의 외측 방향으로 연장되는 한 쌍의 전극 리드;
상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스; 및
상기 실링부와 대면하는 전극 조립체의 모서리를 커버하는 방열 테이프를 포함하는 이차전지.An electrode assembly;
A pair of electrode leads connected to the electrode assembly and extending outwardly of the electrode assembly;
A pouch case for accommodating the electrode assembly such that the electrode lead is drawn out to the outside; And
And a heat radiating tape covering an edge of the electrode assembly facing the sealing portion.
상기 파우치 케이스는,
상기 전극 조립체의 제1 면을 커버하는 제1 파우치 케이스; 및
상기 전극 조립체의 제2 면을 커버하는 제2 파우치 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method according to claim 1,
The pouch case includes:
A first pouch case covering the first surface of the electrode assembly; And
And a second pouch case covering the second surface of the electrode assembly.
상기 제1 파우치 케이스 및 제2 파우치 케이스는,
서로 대면하는 내측 면에 열 접착 층이 형성된 파우치 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.3. The method of claim 2,
The first pouch case and the second pouch case may include:
And a pouch film having a thermally adhesive layer formed on an inner surface facing each other.
상기 파우치 케이스는,
상기 전극 조립체를 수용하는 수용부; 및
상기 제1 파우치 케이스 및 제2 파우치 케이스 각각의 테두리 영역이 맞닿아 열 융착에 의해 접합되어 형성된 실링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method of claim 3,
The pouch case includes:
An accommodating portion for accommodating the electrode assembly; And
And a sealing portion formed by joining edge regions of the first pouch case and the second pouch case to each other by heat welding.
상기 방열 테이프는,
상기 전극 조립체의 모서리 중 상기 전극 리드가 연장되는 방향과 수직한 방향에 위치한 모서리를 커버하는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method according to claim 1,
The heat-
Wherein the edge of the electrode assembly covers an edge located in a direction perpendicular to a direction in which the electrode lead extends.
상기 방열 테이프는,
폴리프로필렌으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.The method according to claim 1,
The heat-
Wherein the secondary battery is made of polypropylene.
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