KR101853166B1 - 이차전지, 이에 포함되는 이차전지용 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

방열 성능이 개선된 이차전지, 이러한 이차전지에 적용되는 이차전지용 부품 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 이차전지는 전극 탭을 구비하는 전극 조립체, 상기 전극 탭에 부착되는 전극 리드, 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스, 및 상기 전극 리드 양측면으로 구비된 방열면적확대부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 전극 리드에 방열면적확대부가 구비되므로 이차전지 내부에서 발생하는 열과 외부공기를 열교환시킬 수 있는 방열면적이 확대되는 이점이 있다. 이에 따라 많은 부재들을 사용하지 않아도 이차전지의 방열 성능이 향상되고, 이차전지 내부의 발열량이 증대되어도 확대된 방열면적에 의해 열교환되므로 내부 발열에 의한 폭발을 억제시킬 수 있다.

Description

이차전지, 이에 포함되는 이차전지용 부품 및 그 제조 방법 {Secondary battery, component for secondary battery and method for fabricating the same}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방열 성능이 개선된 이차전지, 이를 위해 이차전지에 적용되는 이차전지용 부품, 그리고 그러한 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차(EV) 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.

리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 전극조립체와, 전극조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지케이스를 구비한다. 리튬 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라 여러 종류로 나누어지는데, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에 고출력 대용량이 필요해지면서 높은 집적도로 충적되어 전지모듈이나 전지팩으로 구성될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 파우치형 이차전지가 각광받고 있다.

파우치형 이차전지는 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 것으로, 전극조립체의 양/음극 탭(tab)에 연결된 전극 리드가 한쪽으로 나와 있는 단방향 전지 또는 마주보고 있는 방향으로 나와 있는 양방향 전지로 나뉜다. 그 중에서 양방향 전지는 도 1과 같은 구조를 가진다.

도 1에 도시한 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(20), 전극리드(30, 40), 파우치형 전지케이스(50)를 포함한다. 참조번호 "55"는 열 융착이 이루어진 실링부이다.

이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시킨다. 충방전 과정에서 발생한 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열 축적이 일어나고 결과적으로 이차전지나 이것을 포함하는 전지모듈, 전지팩의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 발화 또는 폭발을 유발할 수 있다.

따라서, 고출력 대용량의 전지모듈 또는 전지팩에는 그것에 내장되어 있는 이차전지들을 냉각시키기 위한 시스템이 별도로 필요하다. 일반적으로 다수의 이차전지들을 일정한 간격으로 이격시켜 적층하여 전지모듈을 구성하고, 적층된 이차전지들 또는 전지모듈들 사이에는 축적되는 열을 효과적으로 제거할 수 있도록, 냉매의 유로가 이차전지들 또는 전지모듈들 사이에 형성된다. 그러나, 이러한 구조는 다수의 이차전지들에 대응하여 다수의 냉매 유로를 확보하여야 하므로, 전지모듈의 전체 크기가 커지게 되는 문제점을 가지고 있다. 또한, 많은 이차전지들을 적층할수록 냉각 시스템과 관련하여 다수의 부품이 추가되어 전지모듈의 부피가 커질 뿐만 아니라, 제조 공정이 복잡해지며, 이에 따른 제조비용 역시 크게 상승하는 단점이 발생한다. 그리고 무엇보다 충방전 과정에서 발생한 열을 충분하게 제거하지 못하는 한계가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방열 성능이 개선된 이차전지를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 이차전지의 방열 성능을 향상시킬 수 있도록 이차전지에 적용되는 이차전지용 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 이차전지는 전극 탭을 구비하는 전극 조립체, 상기 전극 탭에 부착되는 전극 리드, 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스, 및 상기 전극 리드 양측면으로 구비된 방열면적확대부를 포함한다.

상기 방열면적확대부는 금속판을 반복절곡시킨 구조이거나 다수의 금속판을 상기 전극 리드에 수직으로 적층하여 연결시킨 구조일 수 있다.

상기 방열면적확대부는 상기 전극 리드를 직접 가공하여 상기 전극 리드와 일체형으로 형성되거나, 상기 전극 리드에 용접되어 있거나, 상기 전극 리드에 리벳으로 결합되어 있을 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지용 부품은 전극 조립체의 전극 탭에 부착되는 전극 리드, 및 상기 전극 리드 양측면으로 구비된 방열면적확대부를 포함한다.

본 발명에 따른 이차전지용 부품 제조 방법은 금속을 압출하여 만든 금속판을 반복절곡시켜 방열면적확대부를 형성하는 단계; 및 상기 방열면적확대부를 전극 조립체의 전극 탭에 부착되는 전극 리드 양측면으로 구비시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 다른 이차전지용 부품 제조 방법은 금속을 캐스팅하여 방열면적확대부를 형성하는 단계; 및 상기 방열면적확대부를 전극 조립체의 전극 탭에 부착되는 전극 리드 양측면으로 구비시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 전극 리드에 방열면적확대부가 구비되므로 이차전지 내부에서 발생하는 열과 외부공기를 열교환시킬 수 있는 방열면적이 확대되는 이점이 있다. 이에 따라 많은 부재들을 사용하지 않아도 이차전지의 방열 성능이 향상되고, 이차전지 내부의 발열량이 증대되어도 확대된 방열면적에 의해 열교환되므로 내부 발열에 의한 폭발을 억제시킬 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지용 부품은 파우치형 이차전지의 제조 공정시 리드 부재로 제공이 되므로 조립 과정에 쉽게 적용할 수 있고 불필요하게 많은 부재를 요구하지 않으므로 이차전지 제조비용을 절감하고 안정성을 향상시킬 수 있다. 이차전지의 방열 성능을 개선하여 열 축적으로 방지하므로서 장기적으로 내구 신뢰성을 보장할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 이차전지는 방열 성능이 개선되어 고출력 대용량의 전력을 제공하면서도 간단하고 콤팩트한 구조의 전지모듈로 제조될 수 있고, 높은 냉각 성능에 의해 수명 특성과 안전성이 우수해진다. 방열 성능이 충분한 경우 냉각 시스템을 종래보다 축소하거나 생략하는 것도 가능하므로 전지모듈의 크기를 증가시키지 않으면서도 열을 효과적으로 제거할 수 있어 전지모듈이나 전지팩의 콤팩트함을 달성할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 파우치형 이차전지를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 상면도이다.
도 3은 도 2의 이차전지에서 방열면적확대부의 일 예를 보여주는 부분사시도이다.
도 4는 도 3과 같은 방열면적확대부를 가진 이차전지용 부품의 사시도이다.
도 5는 도 2의 이차전지에서 방열면적확대부의 다른 예를 보여주는 부분사시도이다.
도 6은 도 5와 같은 방열면적확대부를 가진 이차전지용 부품의 사시도이다.
도 7 내지 도 9는 도 4나 도 6의 이차전지용 부품 제조시 이용할 수 있는 금속판의 표면에 수직인 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 방열면적확대부를 보여주는 부분사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이고 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 상면도이다. 도 3은 도 2의 이차전지에서 방열면적확대부의 일 예를 보여주는 부분사시도이다.

먼저 도 2를 참조하면, 이차전지(100)는 전극조립체(120), 전극리드(130, 140), 파우치형 전지케이스(150)를 포함한다. 참조번호 "155"는 열 융착이 이루어진 실링부이다.

전극조립체(120)는 양극판, 분리막 및 음극판으로 구성되며, 각 양극판과 음극판으로부터 돌출된 양극 및 음극의 전극 탭에 각각 양극 및 음극의 전극리드(130, 140)가 전기적으로 접속될 수 있다.

상기 양극판의 재질은 알루미늄이 주로 이용된다. 대안적으로, 상기 양극판은 스테인리스 스틸, 니켈, 티탄 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있다. 나아가, 이차전지의 화학적 변화를 야기하지 않고 높은 도전성을 갖는 재질이라면 양극판으로 사용하는 데 제한이 없다.

상기 양극판의 일부 영역에는 양극 탭이 구비되는데 양극 탭은 상기 양극판이 연장되는 형태로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 양극판의 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접 등을 통하여 접합하는 형태로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 양극 재료를 상기 양극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하여 양극 탭을 형성하여도 무방하다.

상기 양극판에 대응되는 음극판은 주로 구리 재질이 이용된다. 대안적으로, 음극판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있고, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.

상기 음극판 또한 일부 영역에 음극 탭이 구비되며, 앞서 설명된 양극 탭과 같이 상기 음극판에서 연장되는 형태로 구현될 수 있음은 물론, 음극판 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접하는 등의 방법으로 접합할 수도 있으며, 음극 재료를 상기 음극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하는 방식 등으로 형성하는 것도 가능하다.

양극 리드는 상기 양극판에 구비된 양극 탭에, 음극 리드는 상기 음극판에 구비된 음극 탭에 전기적으로 접속된다. 바람직하게, 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드는 각각 복수의 양극 탭 및 복수의 음극 탭과 접합된다.

상기 양극판과 상기 음극판에는 각각 양극 활물질과 음극 활물질이 코팅되어 있다. 일 예로, 상기 양극 활물질은 리튬 계열의 활물질이고, 대표적인 예로는 LiCoO₂, LiNiO₂, LiMnO₂, LiMn₂O₄, LiFePO₄ 또는 Li_{1 + z}Ni_{1 -x-y}Co_xM_yO₂(0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1, 0=z=1, M은 Al, Sr, Mg, La, Mn 등의 금속) 등의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 상기 음극 활물질은 탄소 계열의 활물질이고, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. 상기 양극 활물질과 음극 활물질의 종류와 화학적 조성은 이차전지의 종류에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로 상기에서 열거한 구체적인 예는 하나의 예시에 불과하다는 것을 이해하여야 한다.

상기 분리막은 다공성 재질을 가진 것이라면 특별히 제한이 없다. 상기 분리막은 다공성이 있는 고분자막, 예컨대 다공성 폴리올레핀막, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로 프로필렌, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알콜, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈렌, 부직포막, 다공성 웹(web) 구조를 가진 막 또는 이들의 혼합체 등으로 이루어질 수 있다. 상기 분리막의 단면 또는 양면에는 무기 입자가 결착되어 있을 수 있다.

상기 무기 입자는 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자가 바람직하며, 10 이상의 유전율 상수를 가지며 밀도가 낮은 무기 입자가 더욱 바람직하다. 이는 전지내에서 이동하는 리튬 이온을 용이하게 전달할 수 있기 때문이다. 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자의 비제한적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O₃(PZT), Pb_{1 - x}La_xZr_{1 -y}Ti_yO₃(PLZT), BaTiO₃, HfO₂, SrTiO₃, TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, SnO₂, CeO₂, MgO, CaO, ZnO, Y₂O₃ 또는 이들의 혼합체 등이 있다.

전극조립체(120)는 폴딩, 스택 혹은 스택 폴딩 구조 등을 가질 수 있다.

파우치 케이스(150)는 전극 리드(130, 140)가 외부로 인출되도록 전극 조립체(120)를 수용한다. 본 실시예에서 양극 리드(130)가 전극조립체(120)의 일측에 돌출되어 있고, 음극 리드(140)는 그 반대측에 돌출된 구조로 형성되어 있다. 즉, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 양방향 전지이다. 다른 실시예로 전극 리드(130, 140)가 전극조립체(120)의 일측에 나란히 돌출되는 구조인 단방향 전지도 물론 가능하다.

전극 리드(130, 140) 양측면에는 방열면적확대부(135a, 135b)가 구비된다. 본 실시예에서 전극 리드(130, 140) 모두에 방열면적확대부(135a, 135b)가 구비되어 있는 것을 예로 들었지만 방열면적확대부(135a, 135b)는 전극 리드(130, 140) 중 어느 하나에만 구비될 수도 있다.

방열면적확대부(135a, 135b)는 전극 리드(130, 140)의 양측으로 전극 리드(130, 140)로부터 연장되는 형태가 될 수 있고, 파우치 케이스(150) 외측으로 돌출되어 있다. 방열면적확대부(135a, 135b)는 파우치 케이스(150)의 내부에서 발생된 열이 외부로 방출되기 용이하도록 방열 면적을 넓힌다. 전극 리드(130, 140)의 하측은 전극 탭과 연결이 되어야 하고 전극 리드(130, 140)의 상측은 모듈이나 팩 제조시 다른 이차전지들과 연결이 되어야 하므로 방열면적확대부(135a, 135b)는 전극 리드(130, 140)의 양측으로 구비됨이 바람직하다. 전극 리드(130, 140)의 상측은 기존의 형태를 그대로 유지하므로 모듈이나 팩 제조시 다른 이차전지들과 연결이 되는 방식을 그대로 유지할 수 있다. 즉, 현재의 조립 공정을 그대로 이용하면서도 방열 면적을 확대하는 효과를 가지게 된다.

도 3에 상세히 도시한 바와 같이, 방열면적확대부(135a, 135b)는 금속판을 지그재그 모양으로 반복절곡시킨 구조이다. 방열면적확대부(135a, 135b)는 전극 리드(130)을 기준으로 앞뒤로 반복적으로 절곡되면서 형성된다. 이러한 방열면적확대부(135a, 135b)는 냉각 효율을 향상시키기 위하여 외부 공기 등과 접촉되는 면적이 증가하도록 반복적으로 절곡되어 있다. 전극 리드(130, 140)의 상측이 모듈이나 팩 제조시 다른 이차전지들과 연결이 되는 기존의 구조를 그대로 유지할 수 있도록, 방열면적확대부(135a, 135b)는 전극 리드(130, 140)보다 상측으로 돌출되지 않게 형성됨이 바람직하다. 그리고 파우치 케이스(150)와는 닿지 않도록 형성함이 바람직하다. 바람직한 경우 파우치 케이스(150)와 전극 리드(130, 140) 사이에 실링 테이프가 개재되므로 방열면적확대부(135a, 135b)는 실링 테이프 양측으로 형성되는 구조일 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 이차전지(100)는 파우치 케이스(150)의 내부에 수용된 전극조립체(120)에서 열이 발생하면, 전극 리드(130, 140) 양측면에 구비된 방열면적확대부(135a, 135b)에 의해 파우치 케이스(150) 내부의 열과 외부의 열이 열교환되어 파우치 케이스(150)의 내부에서 발생된 열을 외부로 방출한다. 이에 따라 고율 충방전 시에 이차전지 내부 온도 증가량을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라 과충전시에도 이차전지 내부 온도 증가량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

이와 같은 이차전지(100)는 다수개 적층되어 단위모듈로 제조될 수 있으며, 이러한 단위모듈을 복수개 포함하는 전지팩 및 이 전지팩을 포함하는 디바이스로도 제조될 수 있다.

예를 들어, 이차전지 자체를 별도의 부재 없이 소정의 간격으로 이격시키면서 순차적으로 적층하거나, 또는 기계적 강성이 낮은 이차전지의 경우, 하나 또는 둘 이상의 조합으로 카트리지 등에 내장하고 이러한 카트리지들을 다수 개 적층하여 단위모듈로 제조될 수 있다. 구체적으로, 이차전지의 열융착된 외주면 밀봉부가 카트리지들 사이에 개재되어 압박됨으로써 카트리지들에 이차전지가 고정되는 구조로 이루어질 수 있다. 이차전지 적층구조에 냉각 시스템이 추가될 수 있다. 이 때, 냉각 시스템은 공냉식 또는 수냉식 부재로서, 외부 공기와의 접촉면을 최대화한 구조이거나 또는 냉각수가 유동하는 냉매유로가 형성되어 있는 구조로 구현이 가능하다.

도 4는 도 3과 같은 방열면적확대부를 가진 이차전지용 부품의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 이차전지용 부품은 앞서 설명한 바와 같은 전극 리드(130, 140) 양측면에 방열면적확대부(135a, 135b)가 구비된 형태로 제공된다. 방열면적확대부(135a, 135b)는 전극 리드(130, 140)를 직접 가공하여 전극 리드(130, 140)와 일체형으로 형성하여 이차전지용 부품으로 제조될 수 있다. 아니면 전극 리드(130, 140)와 별개로 방열면적확대부(135a, 135b)를 형성한 후 전극 리드(130)에 용접하여 이차전지용 부품을 제조할 수도 있다. 다른 예로, 전극 리드(130, 140)와 방열면적확대부(135a, 135b)를 리벳으로 결합시켜 이차전지용 부품을 제조하는 것도 가능하다. 전극 리드(130, 140)는 방열면적확대부(135a, 135b) 아래쪽으로 전극조립체(도 2나 도 3의 120)의 전극 탭과 연결될 웰딩부(130')를 포함한다.

도 2에 도시한 이차전지(100) 제조시에는 도 4와 같은 완성된 형태의 이차전지용 부품을 준비하여 전극조립체(120)의 전극 탭에 전극 리드(130, 140)를 각각 연결하고, 파우치 케이스(150)를 실링하는 순으로 진행이 될 수 있다. 다른 예로 전극조립체(120)의 전극 탭에 전극 리드(130, 140)를 연결하고, 전극조립체(120)를 파우치 케이스(150)에 내장한 후 파우치 케이스(150)를 실링한 후에 전극 리드(130, 140)와 별개로 형성한 방열면적확대부(135a, 135b)를 용접이나 리벳으로 전극 리드(130, 140)에 연결하는 순으로 이차전지(100)를 제조할 수도 있다.

방열면적확대부(135a, 135b)는 금속을 압출하여 만든 금속판을 반복절곡시켜 제조할 수 있다. 예를 들어 금속을 압출하여 금속판을 만들고, 이것을 재단하여 가운데에 전극 리드(130, 140)를 마련하고 전극 리드(130, 140) 양측면으로는 절곡시키기 위한 띠 모양의 금속판을 남겨둔다. 이 후 띠 모양의 금속판을 반복적으로 지그재그 모양으로 꺾어 방열면적확대부(135a, 135b)를 만든다.

도 5는 도 2의 이차전지에서 방열면적확대부의 다른 예를 보여주는 부분사시도이고, 도 6은 도 5와 같은 방열면적확대부를 가진 이차전지용 부품의 사시도이다.

도 6에 도시한 이차전지용 부품은 도 4에 도시한 이차전지용 부품과 비교시 방열면적확대부(235a, 235b)의 형태만 상이하고 나머지 사항은 동일하다. 방열면적확대부(235a, 235b)는 금속판을 반복절곡시킨 형태가 지그재그 모양 중에서도 180도 완전히 꺾어진 모양이다. 도 4에 도시한 이차전지용 부품의 방열면적확대부(135a, 135b) 제조 후 이것을 압축하는 과정을 통래 180도 절곡 모양을 만들거나, 절곡 과정시 절곡 각도를 180도가 되도록 함으로써 이러한 방열면적확대부(235a, 235b)를 제조할 수 있다.

방열면적확대부(135a, 135b)나 방열면적확대부(235a, 235b)의 표면적으로 더욱 증가시켜 방열 성능을 극대화하기 위하여, 띠 모양 금속판을 절곡하기 전에 금속판 표면에 도 7 내지 도 9에 도시하는 바와 같이 다양한 가공을 행한 후에 반복절곡시킬 수도 있다.

먼저 도 7에서와 같이 금속판(131) 표면에 오목하게 방열홈(132)을 더 형성할 수 있다. 방열홈(132)은 금속판(131)을 식각하거나 프레스하여 형성할 수 있다.

또는 도 8에서와 같이 금속판(131) 표면에 돌출되게 방열리브(133)를 더 형성할 수도 있다. 방열리브(133)는 금속판(131)을 식각하거나 다른 금속패턴을 덧붙여 형성할 수 있다.

아니면 도 9에서와 같이 금속판(131) 상면 및 하면에 요철부(134)를 형성할 수도 있다. 요철부(134)는 금속판(131)을 프레스하여 형성할 수 있다.

이와 같은 방열홈(132), 방열리브(133), 요철부(134)는 금속판(131)의 표면적을 더욱 증가시켜 방열 면적을 더욱 넓히는 효과가 있다. 방열홈(132), 방열리브(133), 요철부(134)는 방열면적확대부(135a, 135b)나 방열면적확대부(235a, 235b)에 전면적으로 형성될 수도 있지만 방열면적확대부(135a, 135b)나 방열면적확대부(235a, 235b)에서 최외곽에 존재하는 금속판(131) 표면에만 형성될 수도 있다.

방열홈(132), 방열리브(133), 요철부(134)는 라인형(line type) 패턴, 메쉬형(mesh type) 패턴일 수 있다. 도 7 내지 도 9에서 방열홈(132), 방열리브(133), 요철부(134)의 금속판(131)의 표면에 수직단면의 형상은 사각형인 것으로 도시하였으나, 방열홈(132), 방열리브(133), 요철부(134)는 반구, 타원형 반구, 다각형 기둥, 다각형 뿔, 원기둥, 원뿔 등과 같은 도트형(dot type) 패턴일 수도 있다.

금속판(131)은 금속 중에서도 열전도성이 높고 경량인 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대 구리, 금, 은도 가능하다. 전극 리드(130, 140)와 일체형으로 구성하는 경우에는 당연히 전극 리드(130, 140)와 동일한 재질로 이루어진다.

방열면적확대부(135a, 135b)나 방열면적확대부(235a, 235b)를 전극 리드(130, 140)와 별개로 형성하는 경우에는 금속을 압출하여 만든 금속판을 반복절곡하여 방열면적확대부(135a, 135b)나 방열면적확대부(235a, 235b)를 만든 다음, 이것을 전극 리드(130, 140)에 용접하거나, 전극 리드(130, 140)에 리벳으로 결합시킨다. 이를 위해 방열면적확대부(135a, 135b)나 방열면적확대부(235a, 235b)는 절곡된 부분 이외에도 전극 리드(130, 140)와 용접, 리벳팅 등의 방법으로 결합시킬 수 있는 부분을 포함하게 설계할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 방열면적확대부를 보여주는 부분사시도이다.

이차전지(200)는 도 2에 도시한 이차전지(100)와 방열면적확대부(335a, 335b) 구성만 상이하다. 이하에서는 차이점만 설명한다.

방열면적확대부(335a, 335b)는 다수의 금속판을 전극 리드(130, 140)에 수직으로 적층하여 연결시킨 구조이다. 전극 리드(130, 140) 양측으로 신장하는 중심축에서 방사형으로 핀(fin)이 반복적으로 형성된 구조로 볼 수도 있다.

이러한 형태의 방열면적확대부(335a, 335b)는 금속을 캐스팅하여 제조할 수 있는데, 캐스팅 몰드를 변경하면 전극 리드(130, 140)와 일체형으로 제조할 수도 있고, 앞에서 설명한 바와 같이 전극 리드(130, 140)와 별개로 형성한 후 용접이나 리벳팅에 의해 서로 연결하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 이차전지용 부품은 이차전지의 방열 성능을 개선함으로써, 고출력 대용량의 전력을 제공하면서도 간단하고 콤팩트한 구조의 이차전지를 제조할 수 있고, 이러한 이차전지는 높은 냉각 효율성에 의해 수명 특성과 안전성이 우수한 효과가 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100, 200 : 이차전지 120 : 전극조립체
130, 140 : 전극리드 131 : 금속판
132 : 방열홈 133 : 방열리브
134 : 요철부
135a, 135b, 235a, 235b, 335a, 335b) : 방열면적확대부
150 : 파우치형 전지케이스 155 : 실링부

Claims (18)

1. 전극 탭을 구비하는 전극 조립체;
   상기 전극 탭에 부착되는 전극 리드;
   상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스; 및
   상기 전극 리드의 양측으로 상기 전극 리드로부터 연장되는 형태로 구비되어, 상기 파우치 케이스 외측으로 돌출되고 상기 파우치 케이스와는 닿지 않도록 형성되어 있으며, 상기 전극 리드를 기준으로 금속판을 앞뒤로 반복적으로 절곡해 지그재그 모양으로 형성된 것인 방열면적확대부를 포함하고,
   상기 방열면적확대부는 상기 전극 리드를 직접 가공하여 상기 전극 리드와 일체형으로 형성되는 것이거나, 상기 전극 리드에 용접되어 있는 것이거나, 상기 전극 리드에 리벳으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 방열면적확대부는 상기 금속판을 180도로 꺾어 반복절곡시킨 것을 특징으로 하는 이차전지.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 전극 조립체의 전극 탭에 부착되는 전극 리드; 및
   상기 전극 리드의 양측으로 상기 전극 리드로부터 연장되는 형태로 구비되어, 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스 외측으로 돌출되고 상기 파우치 케이스와는 닿지 않도록 형성되어 있으며, 상기 전극 리드를 기준으로 금속판을 앞뒤로 반복적으로 절곡해 지그재그 모양으로 형성된 것인 방열면적확대부를 포함하고,
   상기 방열면적확대부는 상기 전극 리드를 직접 가공하여 상기 전극 리드와 일체형으로 형성되는 것이거나, 상기 전극 리드에 용접되어 있는 것이거나, 상기 전극 리드에 리벳으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서, 상기 방열면적확대부는 상기 금속판을 180도로 꺾어 반복절곡시킨 것을 특징으로 하는 이차전지용 부품.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 금속을 압출하여 띠 모양의 금속판을 만드는 단계;
    전극 조립체의 전극 탭에 부착되는 전극 리드를 기준으로 상기 띠 모양의 금속판을 앞뒤로 반복적으로 절곡해 지그재그 모양으로 방열면적확대부를 형성하는 단계; 및
    상기 방열면적확대부를 상기 전극 리드에 용접하거나 리벳으로 결합하여 상기 방열면적확대부를 상기 전극 리드의 양측으로 상기 전극 리드로부터 연장되는 형태로 구비시켜, 상기 방열면적확대부를 상기 전극 리드가 외부로 인출되도록 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 케이스 외측으로 돌출되고 상기 파우치 케이스와는 닿지 않도록 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 부품 제조 방법.
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제

Images