(57)【要約】二次電池及びその二次電池の製造方法が開示される。本発明によれば、従来の二次電池が、外部の電子機器と電気的に連結される構成で、二次電池の本体を構成する外装材の外部に突出する外部突出部を取り除くことで、同一容量対比二次電池の体積を減少させることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と分離膜を含む電極組立体と、
前記電極組立体を収容する外装材と、
前記電極組立体と連結される一つ以上の電極リードと、を含み、
前記電極リードは、
前記外装材によって取り囲まれる領域である絶縁部と、
前記外装材によって取り囲まれない領域である露出部と、を含み、
前記露出部のうち少なくとも一部は、前記絶縁部の内側に形成される二次電池。
【請求項２】
前記電極リードは、
前記電極組立体と連結される連結部をさらに含み、
前記連結部は前記外装材によって形成される内部空間に形成される請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記露出部は、前記外装材の最外縁の内部に備えられる請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極リードと前記外装材の間には絶縁部材が備えられ、
前記外装材及び前記絶縁部材は、いずれも前記露出部がある位置と対応される位置で貫通孔が形成される請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記外装材は、
前記外装材の本体を形成する外装材本体と、
前記外装材によって形成される内部空間を前記外装材の外部空間から密封するシーリング部と、を含み、
前記露出部は前記シーリング部の内側に形成される請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
前記電極リードは、
前記電極組立体と連結される連結部をさらに含み、
前記連結部は前記シーリング部の内側に形成される請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記シーリング部は、前記外装材本体と前記シーリング部の境界である折畳部を軸にしてフォールディングされる請求項５または請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
電極と分離膜を含む電極組立体、及び前記電極組立体を収容する外装材を準備する段階と、
前記外装材に前記電極組立体を収容する段階と、
前記電極組立体と連結される電極リードを前記外装材で取り囲むことで、前記外装材によって形成される領域である絶縁部が前記電極リードに形成されるようにする絶縁段階と、
前記絶縁部のうち一部を取り除くことで、前記外装材によって取り囲まれない領域である露出部が前記電極リードに形成されるようにするノッチング段階と、を含み、
前記ノッチング段階において、
前記露出部のうち少なくとも一部は、前記絶縁部の内側に形成される二次電池の製造方法。
【請求項９】
前記電極リードは、
前記電極組立体と連結される連結部を含み、
前記連結部は、前記外装材によって形成される内部空間に形成され、
前記連結部と前記電極組立体を連結する連結段階をさらに含む請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記ノッチング段階において、
前記露出部は前記外装材の最外縁の内部に備えられる請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１１】
前記電極リードと前記外装材の間には絶縁部材が備えられ、
前記ノッチング段階において、
前記外装材及び前記絶縁部材は、いずれも前記露出部がある位置と対応される位置で貫通孔が形成される請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記外装材は、
前記外装材の本体を形成する外装材本体と、
前記外装材によって形成される内部空間を前記外装材の外部空間から密封するシーリング部と、を含み、
前記ノッチング段階において、
前記露出部は、前記シーリング部の内側に形成される請求項８に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１３】
前記電極リードは、
前記電極組立体と連結される連結部を含み、
前記連結部は、前記シーリング部の内側に形成され、
前記連結部と前記電極組立体を連結する連結段階をさらに含む請求項１２に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１４】
前記シーリング部の間には前記電極リードが備えられ、
前記シーリング部を、前記外装材本体と前記シーリング部の境界である折畳部を軸にしてフォールディングするフォールディング段階をさらに含む請求項１２または請求項１３に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１５】
前記連結段階において、
前記連結部と前記電極組立体は、溶接によって連結される請求項１３に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年１０月１４日付の韓国特許出願第１０−２０１６−０１３３８１５号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、電極リードを含む二次電池及びその二次電池の製造方法に関し、より詳細には、従来に比べ同一容量対比二次電池の体積を減らすことができる電極リードを含む二次電池及びその二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
繰り返し充電及び放電が可能な二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｂａｔｔｅｒｙ）は、電極と分離膜を交互に積層して製造される電極組立体（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）を含む。この際、二次電池は、電極組立体に貯蔵された電気エネルギーが外部の電力需要先に供給されるための構成で、電極組立体と電気的に連結された電極リード（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｌｅａｄ）を含むことが一般的である。電極組立体と電気的に連結された電極リードは、電子機器などの電力需要先と再び電気的に電極組立体に貯蔵された電気エネルギーを外部に送るか（放電）、外部から電気エネルギーを取り入れるようになる（充電）。
【０００４】
図１は、従来の技術による電極リードを含む二次電池の構造を示した平面図であり、図２は、従来の技術による電極リードの構造を示した平面図である。
【０００５】
図１及び図２に示す通り、二次電池１は電極組立体２、一つ以上の電極リード３を含んでよい。この際、電極リード３は、電子機器などの外部と電気的に連結される外部連結部４、電極組立体２と電気的に連結される内部連結部６を含んでよい。また、電極リード３は、外部連結部４と内部連結部６の間に形成され、絶縁フィルム７によって取り囲まれた絶縁部５を含んでよい。絶縁部５の存在によって、二次電池の内部空間が外部空間から密封され、電極組立体の安定性が向上できる。
【０００６】
前述したところのように、従来の技術による二次電池１の電極リード３は、内部連結部６及び外部連結部４を含んでよいところ、図１及び図２に示されているところのように、外部連結部４及び内部連結部６は、二次電池１の境界から突出した形状を有するようになる。特に、外部連結部４が二次電池１の外部空間に向けて突出しているため、二次電池１の全体的な体積を増大させる問題があった。また、内部連結部６が二次電池１の内部空間に向けて突出しているため、二次電池１の内部空間に搭載される電極組立体２の大きさが小さくなり、結果的に二次電池１の容量が減少される問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明が達成しようとする目的は、二次電池、特に、電極リードの構造を改善することで、従来に比べ単位体積当たりに一層向上した容量を有する二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明の一側面によれば、電極と分離膜を含む電極組立体と、前記電極組立体を収容する外装材と、前記電極組立体と連結される一つ以上の電極リードと、を含み、前記電極リードは、前記外装材によって取り囲まれる領域である絶縁部と、前記外装材によって取り囲まれない領域である露出部と、を含み、前記露出部のうち少なくとも一部は、前記絶縁部の内側に形成される二次電池が提供される。
【０００９】
前記電極リードは、前記電極組立体と連結される連結部をさらに含み、前記連結部は前記外装材によって形成される内部空間に形成されてよい。
【００１０】
前記露出部は、前記外装材の最外縁の内部に備えられてよい。
前記電極リードと前記外装材の間には絶縁部材が備えられ、前記外装材及び前記絶縁部材は、いずれも前記露出部がある位置と対応される位置で貫通孔が形成されてよい。
【００１１】
前記外装材は、前記外装材の本体を形成する外装材本体と、前記外装材によって形成される内部空間を前記外装材の外部空間から密封するシーリング部と、  を含み、前記露出部は、前記シーリング部の内側に形成されてよい。
【００１２】
前記電極リードは、前記電極組立体と連結される連結部をさらに含み、前記連結部は前記シーリング部の内側に形成されてよい。
前記シーリング部は、前記外装材本体と前記シーリング部の境界である折畳部を軸にしてフォールディングされてよい。
【００１３】
前記目的を達成するための本発明の他の側面によれば、電極と分離膜を含む電極組立体、及び前記電極組立体を収容する外装材を準備する段階と、前記外装材に前記電極組立体を収容する段階と、前記電極組立体と連結される電極リードを前記外装材で取り囲むことで、前記外装材によって形成される領域である絶縁部が前記電極リードに形成されるようにする絶縁段階と、前記絶縁部のうち一部を取り除くことで、前記外装材によって取り囲まれない領域である露出部が前記電極リードに形成されるようにするノッチング段階と、を含み、前記ノッチング段階において、前記露出部のうち少なくとも一部は、前記絶縁部の内側に形成される二次電池の製造方法が提供される。
【００１４】
前記電極リードは、前記電極組立体と連結される連結部を含み、前記連結部は、前記外装材によって形成される内部空間に形成され、前記連結部と前記電極組立体を連結する連結段階をさらに含んでよい。
前記ノッチング段階において、前記露出部は、前記外装材の最外縁の内部に備えられてよい。
【００１５】
前記電極リードと前記外装材の間には絶縁部材が備えられ、前記ノッチング段階において、前記外装材及び前記絶縁部材は、いずれも前記露出部がある位置と対応される位置で貫通孔が形成されてよい。
【００１６】
前記外装材は、前記外装材の本体を形成する外装材本体と、前記外装材によって形成される内部空間を前記外装材の外部空間から密封するシーリング部と、を含み、前記ノッチング段階において、前記露出部は、前記シーリング部の内側に形成されてよい。
前記電極リードは、前記電極組立体と連結される連結部を含み、前記連結部は前記シーリング部の内側に形成され、前記連結部と前記電極組立体を連結する連結段階をさらに含んでよい。
【００１７】
前記シーリング部の間には前記電極リードが備えられ、前記シーリング部を、前記外装材本体と前記シーリング部の境界である折畳部を軸にしてフォールディングするフォールディング段階をさらに含んでよい。
前記連結段階において、前記連結部と前記電極組立体は、溶接によって連結されてよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、二次電池、特に、電極リードの構造を改善することで、従来に比べ単位体積当たりに一層向上した容量を有する二次電池を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の技術による電極リードを含む二次電池の構造を示した平面図である。
【図２】従来の技術による電極リードの構造を示した平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による、電極リードを含む二次電池の構造を示した平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による、電極リードの絶縁部の構造を拡大して示した平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態による、電極リードの絶縁部の構造を拡大して示した平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による、二次電池の構造の一例を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態による二次電池の構造を説明する。本発明は、たとえ限定された実施形態と図面によって説明されたが、本発明は、これによって限定されず、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者により、本発明の技術思想と以下に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で多様な実施が可能なことは勿論である。
【００２１】
二次電池の構造
図３は、本発明の一実施形態による電極リードを含む二次電池の構造を示した平面図である。
【００２２】
図３に示す通り、本発明の一実施形態による二次電池１０は、電極と分離膜（図示省略）を含む電極組立体１２０、電極組立体１２０を収容する外装材１００、及び電極組立体１２０と連結される一つ以上の電極リード１３０を含んでよい。電極組立体１２０は、外装材１００によって形成される内部空間に備えられてよい。また、図３では、二つの電極リード１３０が備えられた場合を示しているが、本発明の技術的思想はこれに制限されない。一つ以上の電極リード１３０が含まれる場合、このような電極リードのうち少なくとも一部は、電極組立体１２０の負極タブ（図示省略）と連結されてよく、他の電極リードは、電極組立体１２０の正極タブ（図示省略）と連結されてよい。一方、電極リードは、アルミニウム、銅、ニッケル、又はニッケルがメッキされた銅のうち何れか一つであってよい。
【００２３】
一方、本明細書において、「連結」されるという意味は、構成の間に電気的なエネルギーを交わすことができる状態になることを意味するものであってよい。よって、本明細書において連結されると記載された構成は、互いに直接的に連結されてもよいが、電気的なエネルギーを互いに交わすことができる状態であれば、他の構成によって間接的に連結されてもよい。
【００２４】
二次電池１０の本体を構成する外装材１００は、パウチ（ｐｏｕｃｈ）であってよい。すなわち、本発明の一実施形態による二次電池１０は、パウチ型二次電池であってよい。しかし、本発明はこれに制限されず、電極組立体１２０を外部から密閉させる外装材を有するものであれば、外装材の性質に係わりなく適用されてよい。
【００２５】
前述したところのように、電極リード１３０は、電極組立体１２０と連結される構成であって、電極組立体１２０に貯蔵された電気エネルギーを外部に供給するか、外部から電気エネルギーを電極組立体１２０に供給する役割ができる。前者の場合は放電であってよく、後者の場合は充電であってよい。
【００２６】
一方、外装材１００は、外装材１００の本体を形成する外装材本体１００ａ、及び外装材１００によって形成される内部空間を外装材１００の外部空間から密封するシーリング部１１０を含んでよい。シーリング部１１０は、図３又は図６に示されているところのように、外装材本体１００ａから外部に向けて突出した形状を有してよい。この際、電極リード１３０は、外装材の外部に突出せず、シーリング部１１０の内側に備えられてよい。電極リード１３０が外装材の外部に向けて突出しないようにすることで、同一の容量を有する二次電池と比べ体積を減らすことができるので、二次電池の体積当たり容量を向上させることができる。
【００２７】
図４は、本発明の一実施形態による電極リードの絶縁部の構造を拡大して示した平面図である。
【００２８】
図３及び図４に示す通り、本発明の一実施形態による二次電池１０の電極リード１３０は、外装材１００によって取り囲まれる領域で、外装材の外部空間に露出されない領域である絶縁部１３２、及び外装材１００によって取り囲まれない領域で、外装材１００の外部空間に露出される領域である露出部１３４を含んでよい。図４では、露出部１３４が一つの場合を示しているが、これと別に、露出部は二つ以上のこともあり得る。
【００２９】
また、電極リード１３０は、電極組立体と連結される構成の連結部１３６をさらに含んでよい。連結部１３６は、図４に示されているように、絶縁部１３２の内側に形成されてもよく、これと別に、図５に示されているように、絶縁部１３２から突出し、外装材によって形成される内部空間に形成されてもよい。そして、連結部１３６は、電極組立体と溶接によって連結されてよい。
【００３０】
前述したところのように、本発明の一実施形態による電極リード１３０の露出部１３４は、外装材の外部空間に露出された領域であってよく、電極リード１３０は、シーリング部１１０の内側に備えられてよい。よって、露出部１３４は、外装材の一部に貫通孔が形成されることで形成されてよい。また、図４に示されているように、露出部１３４及び連結部１３６は絶縁部１３２の内側に形成されてよい。露出部１３４では外部の電子機器（図示省略）と連結されてよく、連結部１３６では電極組立体と連結されてよいところ、このように露出部及び連結部が絶縁部の内側に形成される場合、従来の技術と異なり、電極リードが外部の電子機器及び電極組立体と連結されるための別途の突出部が不要となる。したがって、外装材の外部空間に向けて突出した構成（図２の外部連結部４）、及び外装材の内部空間に向けて突出した構成（図２の内部連結部６）を取り除くこととなり、外装材内部により大きい体積を有する電極組立体が搭載できるようになるとともに、二次電池の全体的な体積を減らせるようになることで、二次電池の体積当たり容量が向上する技術的効果が発生することになる。また、二次電池の体積当たり容量を最大化するために、図３に示されているように、電極リード１３０が外装材の外部空間に突出した領域が全く存在しないようにしてよく、この際、露出部１３４は、外装材の最外縁の内部に形成されてよい（図３及び図４参照）。
【００３１】
一方、外装材は、二次電池の内部空間と外部空間を密封させる構成とはいえ、密封性が落ちることがある。特に、外装材の内部空間に電極組立体を搭載した後に密封されるシーリング部で外装材の密封性が落ちる場合が多い。
【００３２】
このような場合、二次電池の密封性を向上させるために、シーリング部の間に絶縁部材１４０が備えられてよい。特に、図３に示されているところのように、電極リード１３０がシーリング部１１０の間に備えられる場合、絶縁部材は電極リード１３０と外装材１００の間に絶縁部材１４０が備えられてよい。図４に示されているところのように、絶縁部材１４０は電極リード１３０全体を取り囲んでよく、図５に示されているところのように、電極リード１３０のうち一部を取り囲んでもよい。絶縁部材１４０は、高分子性物質を含む絶縁フィルムであってよく、絶縁部材１４０は、例えばポリオレフィンを含んでよい。
【００３３】
一方、前述したところのように、露出部１３４は絶縁部１３２の内側に形成されてよく、このために外装材１００又はシーリング部１１０に貫通孔が形成されてよく、これと類似に絶縁部材１４０にも貫通孔が形成されてよい。この際、露出部１３４が形成されるために、外装材及び絶縁部材は互いに対応される位置に貫通孔が形成されてよい。これは、外装材及び絶縁部材に形成される貫通孔が互いに対応される位置ではない場合、電極リードのうち二次電池の外部空間に露出される領域が形成されないためであり得る。
【００３４】
一方、電極リードは、プレート（ｐｌａｔｅ）形状を有してよい。電極リードがプレート形状を有する場合に、露出部１３４は電極リードに形成された面（ｐｌａｎｅ）のうち、最も広い面積を占める面の主面（ｍａｉｎ  ｐｌａｎｅ）に形成されてよい。この際、連結部は、露出部が形成された主面とは別の主面に形成されてよい。しかし、これと別に、露出部は全て電極リードの同一の面に形成されてもよい。
【００３５】
また、前述したところのように、露出部１３４は、絶縁部１３２の内側（又は、外装材１００の最外縁の内部）に形成されてよく、より詳細には、図３に示されているところのように、露出部１３４はシーリング部１１０の内側に形成されてよい。連結部１３６は、シーリング部１１０の内側に形成されてもよく（図４参照）、又は、内側に形成されず、外装材によって形成された内部空間に形成されてもよい（図５参照）。
【００３６】
図５は、本発明の他の実施形態による電極リードの絶縁部の構造を拡大して示した平面図である。
図５では、露出部１３４はシーリング部（又は、絶縁部１３２）の内側に形成され、連結部１３６はシーリング部の内側ではない領域で、外装材によって形成される内部空間に形成されている場合を示している。しかし、本発明の他の実施形態においても、露出部１３４は、外装材１００によって取り囲まれる領域で、外装材の外部空間に露出されない領域である絶縁部１３２の内側に形成されているとの点では、本発明の一実施形態と同一である。
本発明の一実施形態によれば、露出部は、絶縁部の内側（又は、シーリング部の内側）に形成されてよく、したがって、二次電池の体積を減らすことができるという技術的効果が発生することは前述した通りである。それにもかかわらず、外装材本体から突出したシーリング部が存在する場合、突出したシーリング部によって二次電池の体積が増加するという問題点がある。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態による二次電池の構造の一例を示した斜視図である。
外装材本体から突出したシーリング部による問題点を解消するために、本発明の一実施形態によれば、シーリング部１１０がフォールディングされてよい。すなわち、図６に示されているところのように、シーリング部１１０は、外装材本体１００ａとシーリング部１１０の境界である折畳部１５０を軸にしてフォールディングされてよい。これは、外装材本体１００ａが折畳部１５０を軸にしてフォールディングされるものとして理解されてもよい。シーリング部がフォールディングされることで、シーリング部が外装材の本体から突出することを最小化することにより、二次電池の体積をより減らすことができる。
以下、前述した内容及び図面を参照し、本発明による二次電池の製造方法に対して説明する。
【００３８】
二次電池の製造方法
本発明による露出部は、絶縁部を先に形成した後、絶縁部の一部を取り除くことで形成されてよい。このように絶縁部の一部を取り除くことで露出部を形成することを「ノッチング（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）」と称する。
【００３９】
一方、以下で言及される、二次電池の製造方法としての各段階が配列された順序は任意的なものであり、二次電池の製造過程は、各段階が配列された順序に制限されなくてよい。これは、特許請求の範囲の解釈においても同様に適用されてよい。
この際、本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、電極と分離膜を含む電極組立体、及び前記電極組立体を収容する外装材を準備する段階と、前記外装材に前記電極組立体を収容する段階と、前記電極組立体と連結される電極リードを前記外装材で取り囲むことで、前記外装材によって形成される領域である絶縁部が前記電極リードに形成されるようにする絶縁段階と、前記絶縁部のうち一部を取り除くことで、前記外装材によって取り囲まれない領域である露出部が前記電極リードに形成されるようにするノッチング段階と、を含んでよい。
【００４０】
この際、ノッチング段階において、前記露出部のうち少なくとも一部は前記絶縁部の内側に形成されてよい。また、ノッチング段階において、露出部のうち一部は、前記外装材によって形成される内部空間に形成されてよく、前記露出部は、前記外装材の最外縁の内部に備えられてよい。
【００４１】
また、前記電極リードと前記外装材の間には絶縁部材が備えられてよく、この際、ノッチング段階において、前記外装材及び前記絶縁部材は、いずれも前記露出部がある位置と対応される位置で貫通孔が形成されてよい。すなわち、本発明の一実施形態によるノッチング段階においては、外装材の一部だけでなく絶縁部材の一部も除去されてよい。電極リードが絶縁部材及び外装材によって取り囲まれている場合、絶縁部材の一部及び外装材の一部を全て取り除かなければ、電極リードの一部が外部に露出されない可能性があるからである。
【００４２】
また、外装材は、外装材の本体を形成する外装材本体と、外装材によって形成される内部空間を外装材の外部空間から密封するシーリング部と、を含んでよく、この際、ノッチング段階において、露出部はシーリング部の内側に形成されてよい。
【００４３】
そして、本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、電極リードに形成された連結部と前記電極組立体を連結する連結段階をさらに含んでよい。この際、連結部はシーリング部の内側に形成されてよい。連結段階において、連結部は、溶接によって電極組立体と連結されてよい。
【００４４】
さらに、本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、シーリング部を、前記外装材本体と前記シーリング部の境界である折畳部を軸にしてフォールディングするフォールディング段階をさらに含んでよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2019505968.tif 000010
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