KR102324345B1 - secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 전극탭에 라운드부를 형성함으로써 전극판의 권취시 전극탭의 접힘 또는 찢어짐을 방지할 수 있는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 양극판, 음극판 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 양극판 및 음극판 각각으로부터 연장되어 상기 전극 조립체 상부로 돌출되는 전극탭; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스의 상부를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트의 상부로 돌출되며 상기 전극탭과 각각 접속되는 전극 단자를 포함하고, 상기 전극탭은 측부에 라운드지도록 형성된 라운드부를 포함하는 이차 전지가 개시된다.The present invention discloses a secondary battery capable of preventing the electrode tab from being folded or torn when the electrode plate is wound by forming a round part on the electrode tab.
For example, an electrode assembly including a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed therebetween; an electrode tab extending from each of the positive and negative plates and protruding above the electrode assembly; a case accommodating the electrode assembly; a cap plate sealing the upper part of the case; and electrode terminals protruding from an upper portion of the cap plate and respectively connected to the electrode tabs, wherein the electrode tabs include a round portion formed to be rounded at a side thereof.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a secondary battery.
일반적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로 전기 자동차, 하이브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.
In general, a secondary battery is a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged. Demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing with the increase in technology development and production for mobile devices such as mobile phones and laptops. Recently, as an alternative energy source to replace fossil fuels, active research and development is being conducted for electric vehicles and hybrid vehicles.
본 발명은 전극탭에 라운드부를 형성함으로써 전극판의 권취시 전극탭의 접힘 또는 찢어짐을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
The present invention provides a secondary battery capable of preventing the electrode tab from being folded or torn when the electrode plate is wound by forming a round part on the electrode tab.
본 발명에 따른 이차 전지는 양극판, 음극판 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 양극판 및 음극판 각각으로부터 연장되어 상기 전극 조립체 상부로 돌출되는 전극탭; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 케이스의 상부를 밀봉하는 캡 플레이트; 및 상기 캡 플레이트의 상부로 돌출되며 상기 전극탭과 각각 접속되는 전극 단자를 포함하고, 상기 전극탭은 측부에 라운드지도록 형성된 라운드부를 포함할 수 있다.A secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly including a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed therebetween; an electrode tab extending from each of the positive and negative plates and protruding above the electrode assembly; a case accommodating the electrode assembly; a cap plate sealing the upper part of the case; and electrode terminals protruding from an upper portion of the cap plate and respectively connected to the electrode tabs, wherein the electrode tabs may include a round portion formed to be rounded at a side portion.
여기서, 상기 전극탭은 상기 양극판 및 음극판으로부터 이격된 상부로부터 하부로 갈수록 폭이 점점 커질 수 있다.Here, the width of the electrode tab may gradually increase from the upper part to the lower part spaced apart from the positive electrode plate and the negative electrode plate.
그리고 상기 전극탭은 상기 양극판 및 음극판과 직접 접촉하는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 평행을 이루며 이격되는 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역의 길이는 상기 제 2 영역의 길이보다 길게 형성될 수 있다.The electrode tab includes a first region in direct contact with the positive and negative electrode plates and a second region parallel to and spaced apart from the first region, wherein the length of the first region is longer than the length of the second region. can be
또한, 상기 라운드부는 상기 제 1 영역과 제 2 영역을 연결할 수 있다.Also, the round part may connect the first area and the second area.
또한, 상기 라운드부의 반경은 상기 제 2 영역의 길이의 1 내지 1.5배로 형성될 수 있다.In addition, the radius of the round portion may be formed to be 1 to 1.5 times the length of the second region.
또한, 상기 라운드부의 반경은 상기 전극탭의 높이의 0.35 내지 1배로 형성될 수 있다.In addition, the radius of the round portion may be formed to be 0.35 to 1 times the height of the electrode tab.
또한, 상기 전극탭은 상기 양극판 및 음극판 중 양극 및 음극 활물질이 도포되지 않은 무지부를 레이저 가공으로 절단함으로써 형성될 수 있다.
In addition, the electrode tab may be formed by cutting the uncoated portions of the positive and negative electrode plates to which the positive and negative active materials are not applied by laser processing.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극탭에 라운드부를 형성함으로써 전극판의 권취시 전극탭의 접힘 또는 찢어짐을 방지할 수 있다.
The secondary battery according to the present invention can prevent the electrode tab from being folded or torn when the electrode plate is wound by forming a round part on the electrode tab.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 전극 탭, 전극 리드 및 전극 단자 사이의 연결 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 전극 조립체의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 극판의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 전극탭의 확대 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 전극탭의 형태에 따른 응력 분포를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 서로 다른 수치를 갖는 전극탭의 응력 분포를 나타낸 것이다.1 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view illustrating a connection relationship between an electrode tab, an electrode lead, and an electrode terminal in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of an electrode assembly in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view of an electrode plate of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
6 is an enlarged front view of an electrode tab of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the stress distribution according to the shape of the electrode tab in the secondary battery according to the embodiment of the present invention.
8 illustrates stress distributions of electrode tabs having different values in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term “and/or” includes any one and all combinations of one or more of those listed items.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular forms may include the plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, “comprise” and/or “comprising” refers to the presence of the recited shapes, numbers, steps, actions, members, elements, and/or groups of those specified. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers, and/or parts are limited by these terms so that they It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer or portion discussed below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 전극 탭, 전극 리드 및 전극 단자 사이의 연결 관계를 도시한 분해 사시도이다. 1 is a perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 2 is an exploded perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 3 is an exploded perspective view illustrating a connection relationship between an electrode tab, an electrode lead, and an electrode terminal in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120) 및 캡 플레이트(140)를 포함한다.1 to 3 , the
상기 전극 조립체(110)는 양극판(111), 음극판(112) 및 세퍼레이터(113)를 포함하고, 전해액(미도시)과 함께 케이스(120)의 내부에 밀봉될 수 있다.The
예를 들어, 상기 전극 조립체(110)는, 양극판(111), 음극판(112), 및 세퍼레이터(113)의 적층체가 젤리 롤(jelly roll) 형태로 권취되거나 또는 직육면체 형태로 스택되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 양극판(111)은 알루미늄(Al) 포일, 음극판(112)은 구리(Cu) 포일, 세퍼레이터(113)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 이러한 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 전해액은 충방전 시 이차 전지(100) 내부의 양극판(111) 및 음극판(112)에서 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 하며, 이는 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 더불어, 상기 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머일 수도 있다.For example, the
상기 양극판(111)은 양극 집전체(미도시)의 적어도 일면 상에 양극 활물질을 도포한 형태로 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 음극판(112)은 음극 집전체(미도시)의 적어도 일면 상에 음극 활물질을 도포한 상태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서 전극 조립체(110)의 최외곽 측에는 양극판(110)이 배치될 수 있다. 이것은 상대적으로 발열량이 많은 양극 집전체(미도시)를 케이스(120)에 인접한 외측에 배치함으로써, 케이스(120)를 통하여 방열을 촉진하기 위한 것이다. 예를 들어, 상기 양극 집전체(미도시)는 케이스(120)와 직접 닿거나 적어도 케이스(120)와 열적으로 접촉할 수 있다. 열적으로 접촉한다는 것은 양자가 서로 직접 닿지는 않더라도 이들 간에 열적인 교류가 허용된다는 것이다. The
상기 양극판(111)과 음극판(112)의 적어도 일 개소에는 양극탭(114) 및 음극탭(115)이 접속될 수 있다. 상기 양극탭(114) 및 음극탭(115)은, 일반적으로 10 내지 30mm의 높이를 갖도록 형성된다. 본 명세서를 통하여 양극탭(114) 및 음극탭(115)은 전극탭(114,115)으로 총괄적으로 호칭될 수 있다. A
고용량 고출력 배터리의 경우에는 전극 조립체(110) 자체로부터 다수의 양극탭(114) 및 음극탭(115)이 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 양극탭(114)은 상기 양극판(111)의 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 절단하여 탭의 형상을 만들어줌으로써 형성될 수 있다. 또한, 상기 음극탭(115) 역시 상기 음극판(112)의 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 절단하여 탭의 형상을 만들어줌으로써 형성될 수 있다. 이러한 이차 전지는 다수의 양극탭(114) 및 음극탭(115)을 통하여 높은 출력 전류를 얻을 수 있으며 저항 손실을 줄일 수 있다. 물론, 이러한 양극탭(114) 및 음극탭(115)은 별도로 준비되어 각각 양극판(111) 및 음극판(112)의 무지부에 부착될 수도 있다. In the case of a high-capacity, high-output battery, a plurality of
한편, 상기 전극탭(114, 115)은 그 일측 및 타측에 라운드진 라운드부(114c, 115c)를 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 전극탭(114, 115)의 형성에는 가공 형상을 유연하게 할 수 있는 레이저 가공이 이용되어 라운드부(114c, 115c)가 용이하게 형성될 수 있다. 상기 라운드부(114c, 115c)의 반경은 7 내지 30mm로 형성될 수 있다. 상기 라운드부(114c, 115c)에 대해서는 이후에 보다 구체적으로 설명하도록 한다. Meanwhile, the
상기 양극탭(114)은 캡 플레이트(140)의 자체에 접속될 수 있고, 상기 음극탭(115)은 캡 플레이트(140)의 상면으로 연장된 음극 단자(145)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(140)의 상면으로는 상기 양극 단자(144)와 음극 단자(145)가 노출될 수 있다. 이 때, 상기 양극탭(114)은 양극 리드(134)와 접속됨으로써 상기 양극 단자(144)와 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 음극탭(115)은 음극 리드(135)와 접속됨으로써 상기 음극 단자(145)와 전기적으로 연결된다. 본 명세서를 통하여 양극 리드(134) 및 음극 리드(135)는 전극 리드(134, 135)로 총괄적으로 호칭될 수 있다. The
상기 전극탭(114,115)이 상기 전극 리드(134,135)와 접속되기 전, 다수의 전극탭(114,115)은 가용접을 통하여 하나의 묶음으로 집속될 수 있다. 이렇게 가용접을 통하여 하나의 묶음으로 집속된 전극탭(114,115)은 보다 용이하게 상기 전극 리드(134,135)와 접속될 수 있다.Before the
상기 케이스(120)에는 전극 조립체(110) 및 전해액(미도시)이 수용된다. 상기 케이스(120)는 상부가 개방된 상단 개구부를 가지며, 딥 드로잉 방식으로 제조될 수 있다. 상기 케이스(120)의 상단 개구부는 상기 캡 플레이트(140)에 의해 밀봉될 수 있다. 이 때, 상기 캡 플레이트(140)와 케이스(120)의 맞닿는 부분은 레이저 용접으로 상호간 결합될 수 있다. 상기 케이스(120)는 스틸, 알루미늄 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있으나, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. An
상기 양극 리드(134)는 상기 양극 탭(114)과 캡 플레이트(140) 및 양극 단자(144)를 전기적으로 연결시킨다. 상기 양극 리드(134)는 전체적으로 'ㄱ' 형태로 절곡된 형태를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 양극 리드(134)는 서로 다른 두 방향으로 연장되며 절곡된 형태를 가질 수 있다. 상기 양극 리드(134)의 제 1 부분(134a)은 상기 캡 플레이트(140)의 하면과 대면하도록 마주하는 방향으로 배치되어 상기 캡 플레이트(140)와 결합된다. 그리고, 상기 제 1 부분(134a)과 다른 방향으로 연장되는 제 2 부분(134b)은 상기 양극탭(114)과 대면하도록 마주하는 방향으로 배치되어 양극탭(114)과 결합될 수 있다. 이렇게 양극 리드(134)는 캡 플레이트(140) 및 양극탭(114)과의 결합을 형성하기 위해 각각의 결합 상대와 마주하도록 서로 다른 방향으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. The
상기 음극 리드(135)는 상기 음극 탭(115)과 음극 단자(145)를 전기적으로 연결시킨다. 상기 음극 리드(135)는 전체적으로 'ㄱ' 형태로 절곡된 형태를 가질 수 있다. 즉, 음극 리드(135)의 제 1 부분(135a)은 캡 플레이트(140)의 하면과 대면하도록 마주하는 방향으로 배치되어 캡 플레이트(140)와 결합된다. 이 때, 상기 제 1 부분(135a)과 캡 플레이트(140) 사이에는 음극 절연 플레이트(132)과 개재되어 둘 사이가 전기적으로 분리된다. 그리고, 상기 제 1 부분(135a)과 다른 방향으로 연장되는 음극 리드(135)의 제 2 부분(135b)은 상기 음극탭(115)과 대면하도록 마주하는 방향으로 배치되어 음극탭(115)과 결합될 수 있다. 이렇게 상기 음극 리드(135)는 캡 플레이트(140)와 음극탭(115)과의 결합을 형성하기 위해 각각의 결합 상대와 마주하도록 서로 다른 방향으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 음극 리드(135)는 평편한 판 상으로 형성될 수도 있다.The
상기 음극 리드(135)와 캡 플레이트(140)의 하면 사이에는 이들 간의 전기적 절연을 위한 음극 절연 플레이트(132)가 개재된다. 상기 음극 절연 플레이트(132)는 이후 설명될 가스켓(142)과 함께 상기 음극 리드(135)와 캡 플레이트(140)를 전기적으로 절연한다. 또한, 상기 음극 절연 플레이트(132)는 전극 조립체(110)의 양극탭(114)과 전기적으로 연결된 캡 플레이트(140)가 반대 극성과 도통되지 않도록 한다. 상기 음극 리드(135)와 음극 절연 플레이트(132)에는 각각 음극 단자(145)의 관통을 위한 단자 홀(135', 132')이 형성될 수 있다.A negative
한편, 상기 캡 플레이트(140)와 음극 리드(135) 사이에 음극 절연 플레이트(132)가 배치되는 것과 유사하게, 상기 캡 플레이트(140)와 양극 리드(134) 사이에는 양극 절연 플레이트(131)가 배치될 수도 있다. 상기 양극 절연 플레이트(131)는 음극 절연 플레이트(132)와의 균형을 위해 마련될 수 있다. 즉, 상기 양극 절연 플레이트(131)는, 상기 캡 플레이트(140)와 양극 리드(134) 간의 높이와, 상기 캡 플레이트(140)와 음극 리드(135) 간의 높이 밸런스를 유지시키기 위해 삽입될 수 있다. 또한, 상기 양극 절연 플레이트(131)는 상기 캡 플레이트(140)와 양극 리드(134) 간에 개재되어 이후 설명될 결합 핀(131)에 의해 압착 결합시 결합 강도를 높이는 기능을 할 수 있다.Meanwhile, similarly to the arrangement of the negative insulating
상기 캡 플레이트(140)는 상기 케이스(120)의 상단 개구부에 상응하는 크기와 형상의 금속판일 수 있다. 상기 캡 플레이트(140)는 결합 핀(141), 양극 단자(144), 음극 단자(145) 및 가스켓(142)을 포함한다.The
상기 결합 핀(141)은 상기 양극 리드(134)와 캡 플레이트(140)를 단단히 결합시킨다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(140)의 저면으로부터 돌출된 결합 핀(141)은 상기 양극 리드(134)를 관통하도록 조립되고, 상기 양극 리드(134)의 저면으로 노출된 결합 핀(141)의 하단이 리벳팅 또는 스피닝 방식으로 양극 리드(134)의 저면에 대해 압착 결합될 수 있다. 예를 들어, 리벳팅 결합에서는, 상기 양극 리드(134)의 저면으로 노출된 결합 핀(141)의 하단을 헤머로 타격하여 결합 핀(141)의 하단이 양극 리드(134)의 저면에 대해 압착되도록 한다. 스피닝 결합에서는, 상기 양극 리드(134)의 저면으로 노출된 결합 핀(141)의 하단을 고속 회전하는 가공 툴로 가압하면서 결합 핀(141)의 하단이 양극 리드(134)의 저면에 대해 압착되도록 할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 양극 리드(134)와 캡 플레이트(140)는 용접 결합될 수도 있다.The
상기 양극 단자(144)는 상기 캡 플레이트(140)로부터 일체적으로 돌출된 부분 또는 캡 플레이트(140)의 상면에 덧대어지도록 결합된 별개의 부재로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극 단자(144)는 캡 플레이트(140)와 같은 양극성을 가질 수 있다. 상기 양극 단자(144)는 양극 리드(134)를 통하여 상기 전극 조립체(110)의 양극(111)과 접속된다.The
상기 음극 단자(145)는 캡 플레이트(140)를 관통하도록 조립될 수 있다. 상기 음극 단자(145)는 캡 플레이트(140)와 절연성 결합을 이루며, 캡 플레이트(140)의 상면으로 연장될 수 있다. 상기 음극 단자(145)는 음극 리드(135)를 통하여 상기 전극 조립체(110)의 음극(112)과 접속된다.The
보다 구체적으로, 상기 음극 단자(145)는 캡 플레이트(140), 절연 플레이트(132), 및 음극 리드(135)의 단자 홀(140', 132', 135')을 함께 관통하도록 조립되며 음극 단자(145)의 하부가 음극 리드(135)의 저면에 압착됨으로써, 캡 플레이트(140), 절연 플레이트(132), 및 음극 리드(135)가 위치 정렬된 상태로 일체적으로 결합될 수 있다. More specifically, the
예를 들어, 상기 캡 플레이트(140), 절연 플레이트(132), 및 음극 리드(135)를 서로에 대해 겹쳐지게 적층한 다음에, 상기 캡 플레이트(140)의 상부로부터 음극 단자(145)를 단자 홀(140', 132', 135')들에 순차적으로 끼워 조립하고, 상기 음극 리드(135)의 저면으로 노출된 음극 단자(145)의 하부에서 리벳팅 또는 스피닝 가공을 수행함으로써 음극 리드(135)의 저면에 대해 압착된 형태로 음극 단자(145)가 조립될 수 있다.For example, after stacking the
상기 음극 단자(145)의 하부는 음극 리드(135)의 저면에 대해 압착 결합된 상태이나, 음극 단자(145)의 하부에 대해 용접을 추가적으로 실시하여, 음극 단자(145)와 음극 리드(135) 간의 결합을 보다 견고하게 할 수 있다. 음극 단자(145)와 음극 리드(135) 간의 결합은 음극 측의 충방전 경로를 형성하기 때문이다. 한편, 상기 음극 단자(145)의 상부는 원통 형상의 몸통으로부터 판 상으로 돌출되어 캡 플레이트(140)의 상면에 대해 압착될 수 있다.The lower portion of the
한편, 상기 음극 단자(145)와 캡 플레이트(140)의 사이에는 가스켓(142)이 개재된다. 즉, 상기 음극 단자(145)는 가스켓(142)을 개재하여 캡 플레이트(140)에 조립된다. 이 때, 상기 캡 플레이트(140)에는 음극 단자(145)의 관통을 위한 단자 홀(140`)이 형성되어 있다. 상기 음극 단자(145)는 가스켓(142)을 개재한 상태로 상기 캡 플레이트(140)의 단자 홀(140`)에 끼워짐으로써 상기 캡 플레이트(140)로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 가스켓(142)은 단자 홀(140`)의 주변을 실링하여, 상기 케이스(120)의 내부에 수용된 전해액(미도시)의 누액을 방지하고, 외부 불순물의 침투를 저지하기 위한 실링 기능을 수행할 수 있다.
Meanwhile, a
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 전극 조립체의 사시도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 극판의 정면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 중 전극탭의 확대 정면도이다. 이하에서는 상기 전극 조립체에 대한 중복된 설명은 생략하며, 전극탭의 구조를 위주로 설명하도록 한다.4 is a perspective view of an electrode assembly in a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 5 is a front view of an electrode plate of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. 6 is an enlarged front view of an electrode tab of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, redundant description of the electrode assembly will be omitted, and the structure of the electrode tab will be mainly described.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 전극 조립체(110)는 양극판(111), 음극판(112) 및 그 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함한다. 또한, 상기 전극 조립체(110)는 상기 양극판(111)과 접속되어 상부로 돌출된 양극탭(114) 및 상기 음극판(112)과 접속되어 상부로 돌출된 음극탭(115)을 포함한다. 4 to 6 , the
상기 양극탭(114)은 상기 양극판(111)의 상부로 돌출되어 형성된다. 이 때, 상기 양극탭(114)은 상기 양극판(111)과 직접 접촉하는 제 1 영역(114a), 상기 제 1 영역(114a)과 이격되어 제 1 영역(114a)과 평행을 이루는 제 2 영역(114b) 및 상기 제 1 영역(114a) 및 제 2 영역(114b)을 연결하는 라운드부(114c)를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 영역(114a)의 길이는 상기 제 2 영역(114b)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 또한, 상기 라운드부(114c)는 라운드 처리되어 형성되는 것이 바람직하다.The
상기 음극탭(115)은 상기 양극탭(114)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 음극탭(115)은 상기 음극판(112)과 맞닿는 제 1 영역(115a), 상기 제 1 영역(115a)과 이격되어 제 1 영역(115a)과 평행을 이루는 제 2 영역(115b) 및 상기 제 1, 2 영역(115a, 115b)을 연결하며 라운드 처리된 라운드부(115c)를 포함한다. The
상기 양극탭(114) 및 음극탭(115)(이하, 전극탭으로 지칭하도록 한다)은 양극판(111) 및 음극판(112)(이하, 전극판으로 지칭하도록 한다) 중 활물질이 도포되지 않은 무지부를 레이저 노칭기를 이용하여 절단함으로써 형성될 수 있다. 그리고 이렇게하여 전극탭(114, 115)이 형성된 전극판(111, 112)은 그 사이에 세퍼레이터(113)를 개재하여 권취됨으로써 전극 조립체(110)가 형성된다. 이 때, 상기 전극판(111, 112) 및 세퍼레이터(113)는 이들을 이송하기 위한 다수의 롤러를 포함하는 극판 권취기(미도시)를 통해 권취된다. The
상기 전극탭(114, 115) 중 제 1 영역(114a, 115a)의 길이는 제 2 영역(114b, 115b)의 길이보다 길게 형성되고, 상기 제 1 영역(114a, 115a)과 제 2 영역(114b, 115b) 사이에는 라운드부(114c, 115c)가 형성됨으로써, 상기 전극판(111, 112)의 권취시 얇고 유연한 재질의 전극탭(114, 115)이 롤러에 의해 이송 중 접히거나 찢어지는 현상이 방지될 수 있다. Of the
보다 구체적으로, 상기 전극탭(114, 115)의 가공 과정 또는 상기 전극판(111, 112)이 롤러에 의해 이송되는 과정에서 상기 전극판(111, 112)에 장력이 인가되면 전극탭(114, 115)에 응력이 집중되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 응력 집중 현상은 상기 전극탭(114, 115)의 하부, 즉, 제 1 영역(114a, 115a)으로부터 발생되는데, 이 때 상기 제 1 영역(114a, 115a)의 폭을 제 2 영역(114b, 115b)보다 길게 형성함으로써 이러한 응력 집중을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제 1 영역(114a, 115a)과 제 2 영역(114b, 115b) 사이에 라운드부(115a, 115b)를 형성함으로써 응력의 분산이 보다 효과적으로 이루어져 상기 전극탭(114, 115)의 접힘이나 찢어짐이 효과적으로 방지될 수 있다. 더불어, 상기 라운드부(115a, 115b)에 의해 상기 제 1 영역(114a, 115a)의 폭이 길어지더라도 상기 전극탭(114, 115)의 전체적인 폭이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있다.More specifically, when tension is applied to the
특히, 도 6을 참조하면, 상기 라운드부(114c)가 갖는 반경(A)은 상기 제 2 영역(114b)의 길이(B)의 1 내지 1.5배로 형성될 수 있다. 만약 상기 라운드부(114c)의 반경(A)이 상기 제 2 영역(114b)의 길이(B)보다 작을 경우, 응력의 분산 효과가 미미해져 전극 조립체(110)의 권취시 양극탭(114)이 접히거나 찢어질 수 있다. 또한, 상기 라운드부(114c)의 반경(A)이 상기 제 2 영역(114b)의 길이(B)의 1.5배보다 클 경우, 상기 제 1 영역(114a)의 길이가 지나치게 길어지므로 바람직하지 않다. 즉, 상기 제 1 영역(114a)의 길이가 증가함으로써 다수의 양극탭(114) 간의 간격이 상대적으로 좁아지므로 적절하지 않다. In particular, referring to FIG. 6 , the radius A of the
한편, 상기 라운드부(114c)의 반경이 상기 제 2 영역(114b)의 길이의 1 내지 1.5배이므로, 상기 제 1 영역(114a)의 길이는 제 2 영역(114b)의 길이의 3배 내지 4배로 형성될 수 있다.Meanwhile, since the radius of the
또한, 상기 라운드부(114c)의 반경(A)은 상기 양극탭(114)의 높이(C)의 0.35 내지 1배로 형성될 수 있다. 만약 상기 라운드부(114c)의 반경(A)이 상기 양극탭(114)의 높이(C)의 0.35배보다 작을 경우, 응력의 분산 효과가 미미해져 전극 조립체(110)의 권취시 양극탭(114)이 접히거나 찢어질 수 있다. 그리고 상기 라운드부(114c)의 반경(A)이 상기 양극탭(114)의 높이(C)보다 클 경우, 상기 제 1 영역(114a)의 길이가 지나치게 길어지고, 결국 다수의 양극탭(114) 간의 간격이 좁아지므로 바람직하지 못하다.Also, the radius A of the
상기 음극탭(115)의 경우에도 상기 라운드부(115c)가 갖는 반경은 상기 제 2 영역(115b)의 길이의 1 내지 1.5배 이하로 형성될 수 있다. 또한, 상기 라운드부(115c)의 반경은 상기 음극탭(115)의 높이의 0.35 내지 1배 이하로 형성될 수 있다. 이는 상기 양극탭(114)의 경우와 동일하므로 중복된 설명은 생략하도록 한다.
Even in the case of the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 전극탭의 형태에 따른 응력 분포를 나타낸 것이다. 7 is a view showing the stress distribution according to the shape of the electrode tab in the secondary battery according to the embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 서로 다른 형태, 즉, 직사각형 형태의 전극탭(a), 사다리꼴 형태의 전극탭(b) 및 라운드를 포함하는 전극탭(c)을 구비하는 전극판들의 권취 과정을 CAE(computer aided engineering)를 활용하여 시뮬레이션한 결과이다. 여기서, 각각의 전극판은 8 내지 12㎛ 두께의 구리 박판 또는 알루미늄 박판 중 선택된 하나를 사용하였다. 또한, 전극탭은 전극판의 무지부를 직사각형 모양의 레이저로 가공하여 형성하였다. 더불어, 각각의 전극판은 780mm/s의 권취 속도로 롤러를 통과하여 권취되었다. 이 때, 각각의 전극판에는 모두 동일한 장력이 적용되도록 하였다. 도 7의 전극탭에 나타난 둥그런 모양의 띠는 응력 분포선을 나타내며, 붉은색 부분이 가장 높은 응력을 나타내는 곳이다. 일반적으로 전극판의 권취시 전극탭에는 이러한 둥그런 손톱 모양의 띠가 형성되며, 전극탭은 이러한 띠를 따라 접히거나 찢어지는 현상이 발생한다.Referring to FIG. 7 , the winding process of electrode plates having different shapes, that is, a rectangular electrode tab (a), a trapezoidal electrode tab (b), and an electrode tab (c) including a round, is performed by CAE ( It is the result of simulation using computer aided engineering). Here, as each electrode plate, one selected from a copper thin plate or an aluminum thin plate having a thickness of 8 to 12 μm was used. In addition, the electrode tab was formed by processing the uncoated portion of the electrode plate with a rectangular laser. In addition, each electrode plate was wound through a roller at a winding speed of 780 mm/s. At this time, the same tension was applied to each electrode plate. A round band shown in the electrode tab of FIG. 7 indicates a stress distribution line, and a red portion indicates the highest stress. In general, such a round nail-shaped band is formed on the electrode tab when the electrode plate is wound, and the electrode tab is folded or torn along the band.
도 7에 나타난 바와 같이, 전극탭의 밑변, 즉, 제 1 영역이 넓을수록 응력이 완화되므로 전극탭의 접힘이 최소화될 것을 예상할 수 있으며, 특히 라운드부를 포함하는 전극탭(c)의 경우 응력 집중현상이 현저히 완화되었다. 따라서, 전극탭의 밑변인 제 1 영역이 넓고 전극탭의 전체적인 폭이 증가하지 않는 라운드부를 포함하는 전극탭이 응력 분산 효과가 가장 높음을 알 수 있다. 따라서, 라운드부를 포함하는 전극탭을 적용할 경우 전극판의 권취시 전극탭의 접힘이 최소화된다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7 , as the base of the electrode tab, ie, the first region, becomes wider, the stress is relieved, so it can be expected that the folding of the electrode tab is minimized. In particular, in the case of the electrode tab c including a round part, the stress Concentration was significantly reduced. Accordingly, it can be seen that the electrode tab including a round portion in which the first region that is the base of the electrode tab is wide and the overall width of the electrode tab does not increase has the highest stress dispersing effect. Accordingly, it can be seen that when the electrode tab including the round part is applied, the folding of the electrode tab is minimized when the electrode plate is wound.
한편, 도 7의 결과를 참조하면 780mm/s의 권취 속도로 고속 권취하였을 경우 라운드를 포함하는 전극탭만이 접힘이 발생하지 않았다. 따라서, 권취 속도의 측면에서도 라운드를 포함하는 전극탭이 가장 우수한 특성을 나타내어 바람직함을 알 수 있다. 즉, 라운드부를 포함하는 전극탭을 적용할 경우, 전극탭의 고속 권취시에도 접힘 또는 찢어짐 현상이 방지될 수 있다.
On the other hand, referring to the results of FIG. 7 , when high-speed winding was performed at a winding speed of 780 mm/s, only the electrode tab including the round did not fold. Therefore, it can be seen that the electrode tab including a round is preferable in terms of winding speed as it exhibits the best characteristics. That is, when an electrode tab including a round part is applied, a phenomenon of folding or tearing can be prevented even when the electrode tab is wound at a high speed.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지에서 서로 다른 수치를 갖는 전극탭의 응력 분포를 나타낸 것이다.8 illustrates stress distributions of electrode tabs having different values in a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 라운드부를 포함하는 전극탭에서, 각각의 라운드부의 반경 및 전극탭 상부의 제 2 영역의 길이를 서로 다르게하여 CAE를 통해 전극판의 권취 과정을 시뮬레이션한 결과를 알 수 있다. 각각의 전극탭의 라운드부의 반경 및 제 2 영역의 길이와 이에 따른 접힘 현상 발생 여부는 아래의 표와 같다.Referring to FIG. 8 , in an electrode tab including a round part, the result of simulating the winding process of the electrode plate through CAE by making the radius of each round part and the length of the second region on the electrode tab different from each other can be seen. The radius of the round portion of each electrode tab and the length of the second region and whether or not a folding phenomenon occurs according to this are shown in the table below.
표 1에서 제 2 영역의 길이 및 라운드부의 반경의 단위는 모두 mm이며, 전극탭의 높이는 28mm로 고정되었다. In Table 1, the unit of both the length of the second region and the radius of the round part is mm, and the height of the electrode tab is fixed to 28 mm.
도 8 및 표 1에 나타난 바와 같이, 전극탭 (d), (g), (h)의 경우 접힘이 존재하지 않았으며, 나머지 전극탭의 경우 응력 분포선이 뚜렷하게 나타나 접힘이 발생하였다. 즉, 라운드부의 반경이 전극탭 중 제 2 영역의 길이보다 작을 경우에는 접힘이 발생하였으며(a, b, c, e, f, i), 라운드부의 반경이 제 2 영역의 길이와 동일하거나 클 경우에는 접힘이 발생하지 않았다(d, g, h). 따라서, 상기 결과에 의해 전극탭 중 라운드부의 반경은 제 2 영역의 길이 이상으로 형성되는 것이 바람직함을 알 수 있다. 또한, 전극탭 밑변인 제 1 영역의 길이가 지나치게 증가하는 것을 방지하기 위하여 라운드부의 반경은 제 2 영역의 길이의 1.5배 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
As shown in FIG. 8 and Table 1, in the case of the electrode tabs (d), (g), and (h), there was no folding, and in the case of the remaining electrode tabs, the stress distribution line was clearly visible, and the folding occurred. That is, when the radius of the round portion is smaller than the length of the second region of the electrode tabs, folding occurs (a, b, c, e, f, i), and when the radius of the round portion is equal to or greater than the length of the second region no folding occurred (d, g, h). Accordingly, it can be seen from the above results that the radius of the round portion of the electrode tab is preferably formed to be greater than the length of the second region. In addition, in order to prevent an excessive increase in the length of the first region, which is the base of the electrode tab, the radius of the round portion is preferably formed to be 1.5 times or less the length of the second region.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 전극탭에 라운드진 라운드부를 형성하여 전극탭 중 전극판과 상대적으로 가까운 제 1 영역의 길이를 제 2 영역의 길이보다 더 길게 형성한다. 이 때, 상기 라운드부의 반경은 상기 제 2 영역의 길이의 1 내지 1.5배 이하로 형성될 수 있다. 또한, 상기 라운드부의 반경은 상기 전극탭의 높이의 0.35 내지 1배 이하로 형성될 수 있다. In this way, in the secondary battery according to the embodiment of the present invention, a rounded portion is formed in the electrode tab, so that the length of the first region relatively close to the electrode plate among the electrode tabs is longer than the length of the second region. In this case, the radius of the round portion may be formed to be 1 to 1.5 times or less of the length of the second region. In addition, the radius of the round portion may be formed to be 0.35 to 1 times or less of the height of the electrode tab.
즉, 상기 전극탭에 라운드부를 형성하여 전극탭의 밑변의 길이를 더 길게 형성함으로써 전극판의 권취시 전극탭에 응력이 집중되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 상기 전극탭의 응력 집중이 방지되어 전극탭의 접힘 또는 찢어짐을 최소화할 수 있다. 또한, 전극판의 고속 권취시에도 전극탭의 접힘 현상이 방지될 수 있다. 최종적으로는 양품의 전극탭을 얻을 수 있어 전극탭의 불량에 의한 이차 전지의 발화 또는 성능 저하의 문제를 해소할 수 있다.
That is, by forming a round part on the electrode tab to make the length of the bottom side of the electrode tab longer, it is possible to effectively prevent stress from being concentrated on the electrode tab when the electrode plate is wound. Accordingly, stress concentration of the electrode tab is prevented, thereby minimizing folding or tearing of the electrode tab. In addition, even when the electrode plate is wound at high speed, the folding phenomenon of the electrode tab can be prevented. Finally, a good quality electrode tab can be obtained, so that it is possible to solve the problem of ignition or performance degradation of the secondary battery due to the defect of the electrode tab.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
What has been described above is only one embodiment for implementing the secondary battery according to the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and as claimed in the claims below, it does not deviate from the gist of the present invention. Without it, anyone with ordinary knowledge in the field to which the invention pertains will say that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various modifications can be made.
100; 이차 전지 110; 전극 조립체
114, 115; 전극탭 114a, 115a; 제 1 영역
114b, 115b; 제 2 영역 114c, 115c; 라운드부
120; 케이스 134, 135; 전극 리드
140; 캡 플레이트 144, 145; 전극 단자100;
114, 115;
114b, 115b;
120;
140;
Claims (7)
상기 양극판 및 음극판 각각으로부터 연장되어 상기 전극 조립체 상부로 돌출되는 전극탭;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
상기 케이스의 상부를 밀봉하는 캡 플레이트; 및
상기 캡 플레이트의 상부로 돌출되며 상기 전극탭과 각각 접속되는 전극 단자를 포함하고,
상기 전극탭은 측부에 라운드지도록 형성된 라운드부를 포함하고,
상기 전극탭은 상기 양극판 및 음극판과 직접 접촉하는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 평행을 이루며 이격되는 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역의 길이는 상기 제 2 영역의 길이보다 길게 형성되며,
상기 라운드부는 상기 제 1 영역과 제 2 영역을 연결하되 상기 전극탭의 측부로부터 오목하게 라운드지도록 형성되고,
상기 라운드부의 반경은 상기 제 2 영역의 길이의 1 내지 1.5배로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.an electrode assembly including a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed therebetween;
an electrode tab extending from each of the positive and negative plates and protruding above the electrode assembly;
a case accommodating the electrode assembly;
a cap plate sealing the upper part of the case; and
and electrode terminals protruding above the cap plate and respectively connected to the electrode tabs;
The electrode tab includes a round portion formed to be rounded on the side,
The electrode tab includes a first region in direct contact with the positive and negative plates and a second region parallel to and spaced apart from the first region, wherein the length of the first region is longer than the length of the second region, ,
The round portion connects the first region and the second region, and is formed to be rounded concavely from a side of the electrode tab;
The secondary battery, characterized in that the radius of the round portion is formed to be 1 to 1.5 times the length of the second region.
상기 전극탭은 상기 양극판 및 음극판으로부터 이격된 상부로부터 하부로 갈수록 폭이 점점 커지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 1,
The electrode tab is a secondary battery, characterized in that the width gradually increases from the top spaced apart from the positive plate and the negative plate toward the bottom.
상기 라운드부의 반경은 상기 전극탭의 높이의 0.35 내지 1배로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 1,
The secondary battery, characterized in that the radius of the round portion is formed to be 0.35 to 1 times the height of the electrode tab.
상기 전극탭은 상기 양극판 및 음극판 중 양극 및 음극 활물질이 도포되지 않은 무지부를 레이저 가공으로 절단함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method of claim 1,
The electrode tab is a secondary battery, characterized in that formed by cutting the uncoated portion of the positive and negative electrode plates to which the positive and negative active materials are not applied by laser processing.
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