(57)【要約】  二次電池が開示される。本発明によると、二次電池の内圧発生時、電流を遮断して二次電池の作動を止めることにより、二次電池の内圧上昇による二次電池の火災又は爆発を防止して二次電池の安全性が向上され得る。
2019533295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極タブ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、
前記電極タブと電気的に接続される電極リードとを含み、
前記電極リードは、
前記外装材の外部に突出する外部突出部と、
前記外装材の内部に位置する内部連結部と、
前記内部連結部に形成され、前記電極リードの他の領域に比べて相対的に薄い厚さを有するノッチ部とを含み、
前記ノッチ部は、
前記電極組立体から前記外部突出部に向かう方向と交差する方向に形成され、
前記内部連結部は、
前記ノッチ部の一方側に位置されて前記電極タブに接合されるタブ接合領域と、
前記ノッチ部の他方側に位置されて前記外部突出部に一体に連結されたタブ未接合領域とを含み、
前記タブ接合領域と前記タブ未接合領域が対向するように前記ノッチ部を軸に前記内部連結部が折り曲げられた構造を有する二次電池。
【請求項２】
前記ノッチ部は、互いに離隔された第１ノッチ部及び第２ノッチ部を含み、
前記内部連結部は、
前記第１ノッチ部及び前記第２ノッチ部を軸に折り曲げられた構造を有する請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記内部連結部は、
前記第１ノッチ部及び前記第２ノッチ部を軸に折り曲げられる方向が互いに反対方向である請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極リードは、
前記ノッチ部を軸に前記内部連結部を広げたとき、Ｉ字状を有する請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記ノッチ部は、前記内部連結部の両面のうち一面にだけ湾入された形状を有する請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
前記ノッチ部は、前記内部連結部の両面に湾入された形状を有する請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記ノッチ部の厚さは位置により可変的な請求項１に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１ノッチ部は、前記第２ノッチ部より前記電極組立体と近くなるように形成され、
前記第１ノッチ部の厚さは、前記第２ノッチ部の厚さより薄い請求項２に記載の二次電池。
【請求項９】
前記第１ノッチ部は、前記第２ノッチ部より前記電極組立体と近くなるように形成され、
前記第２ノッチ部の厚さは、前記第１ノッチ部の厚さより薄い請求項２に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記ノッチ部は、
前記ノッチ部の一定の地点を基準に、前記ノッチ部が形成される両方向に行くほど薄い厚さを有する請求項１に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記ノッチ部は、
前記ノッチ部の一定の地点を基準に、前記ノッチ部が形成される両方向に行くほど厚い厚さを有する請求項１に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記ノッチ部の表面のうち少なくとも一部に塗布され、電気伝導性を有する伝導性物質を更に含む請求項１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記伝導性物質の破断強度（ｒｕｐｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）は、前記電極リードの破断強度より小さい請求項１２に記載の二次電池。
【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、２０１７年５月２５日付韓国特許出願第１０−２０１７−００６４８９９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ている全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、二次電池及びそのような二次電池の製造方法に関するものであって、二次電池の内部の圧力が増加する場合、二次電池の作動を中断できる構造を有することにより安全性が向上する二次電池及びそのような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、電極と分離膜で製造された電極組立体（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）が外装材の内部に収容された構造を有することが一般的である。特に、二次電池には、電極組立体から突出された電極タブが電極タブと外部の電子機器を電気的に接続する電極端子（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｌｅａｄ）が形成されてよい。
【０００４】
一方、二次電池は、使用環境又は外部の衝撃などが発生する場合、内部にガスが発生して内圧（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が上昇し得る。二次電池の内圧が上昇するようになると二次電池の性能が正しく発揮できず、特に、二次電池の内圧が一定以上を超過するようになると、二次電池に火災又は爆発が発生し得る。よって、二次電池の安全性側面において、二次電池の内圧が一定以上を超過する場合を備えた安全装置が二次電池に備えられる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、二次電池の内圧発生時に電流を遮断して二次電池の作動を止めることにより、二次電池の内圧上昇による二次電池の火災又は爆発を防止して二次電池の安全性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明の一側面によれば、電極タブ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、前記電極タブと電気的に接続される電極リードとを含み、前記電極リードは、前記外装材の外部に突出する外部突出部と、前記外装材の内部に位置する内部連結部と、前記内部連結部に形成され、前記電極リードの他の領域に比べて相対的に薄い厚さを有するノッチ部とを含み、前記ノッチ部は、前記電極組立体から前記外部突出部に向かう方向と交差する方向に形成され、前記内部連結部は、前記ノッチ部の一方側に位置されて前記電極タブに接合されるタブ接合領域と、前記ノッチ部の他方側に位置されて前記外部突出部に一体に連結されたタブ未接合領域とを含み、前記タブ接合領域と前記タブ未接合領域が対向するように前記ノッチ部を軸に前記内部連結部が折り曲げられた構造を有する二次電池が提供される。
【０００７】
前記ノッチ部は、互いに離隔された第１ノッチ部及び第２ノッチ部を含み、前記内部連結部は、前記第１ノッチ部及び前記第２ノッチ部を軸に折り曲げられた構造を有してよい。
【０００８】
前記内部連結部は、前記第１ノッチ部及び前記第２ノッチ部を軸に折り曲げられる方向が互いに反対方向であってよい。
【０００９】
前記電極リードは、前記ノッチ部を軸に前記内部連結部を広げたとき、Ｉ字状を有してよい。
【００１０】
前記ノッチ部は、前記内部連結部の両面のうち一面にだけ湾入された形状を有してよい。
【００１１】
前記ノッチ部は、前記内部連結部の両面に湾入された形状を有してよい。
【００１２】
前記ノッチ部の厚さは、位置により可変的であってよい。
【００１３】
前記第１ノッチ部は、前記第２ノッチ部より前記電極組立体と近くなるように形成され、前記第１ノッチ部の厚さは、前記第２ノッチ部の厚さより薄くてよい。
【００１４】
前記第１ノッチ部は、前記第２ノッチ部より前記電極組立体と近くなるように形成され、前記第２ノッチ部の厚さは、前記第１ノッチ部の厚さより薄くてよい。
【００１５】
前記ノッチ部は、前記ノッチ部の一定の地点を基準に前記ノッチ部が形成される両方向に行くほど薄い厚さを有してよい。
【００１６】
前記ノッチ部は、前記ノッチ部の一定の地点を基準に前記ノッチ部が形成される両方向に行くほど厚い厚さを有してよい。
【００１７】
前記ノッチ部の表面のうち少なくとも一部に塗布され、電気伝導性を有する伝導性物質を更に含んでよい。
【００１８】
前記伝導性物質の破断強度（ｒｕｐｔｕｒｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）は、前記電極リードの破断強度より小さくてよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、二次電池の内圧発生時、電流を遮断して二次電池の作動を止めることにより、二次電池の内圧上昇による二次電池の火災又は爆発を防止して二次電池の安全性が向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例による二次電池の電極リードの構造を示した平面図である。
【図２】本発明の一実施例による二次電池の電極リードの構造を示した側断面図である。
【図３】本発明の一実施例による二次電池における電極リードと電極タブの連結構造を示した側断面図である。
【図４】本発明の一実施例による二次電池における二次電池の内圧増加時、電極リードと電極タブの連結構造が破断される様子を示した側断面図である。
【図５】（ａ）から（ｃ）は、本発明の一実施例による二次電池の内部連結部の一面又は両面に形成されるノッチ部の形状を示した側断面図である。
【図６】（ａ）から（b）は、本発明の一実施例によるノッチ部がノッチ部の長さ方向に沿って可変的な厚さを有する場合を示した側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参考して本発明による二次電池の構造を説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施例による二次電池の電極リードの構造を示した平面図であり、図２は本発明の一実施例による二次電池の電極リードの構造を示した側断面図である。
【００２３】
図３は本発明の一実施例による二次電池における電極リードと電極タブの連結構造を示した側断面図であり、図４は本発明の一実施例による二次電池で二次電池の内圧増加時、電極リードと電極タブの連結構造が破断される様子を示した側断面図である。
【００２４】
図３を参考すると、本発明の一実施例による二次電池１０は、電極と分離膜を含む電極組立体３０、電極組立体３０から突出された電極タブ３２、及び電極組立体３０と電極タブ３２を収容する外装材２０を含んでよい。このとき、外装材２０はパウチであってよい。本発明の一実施例による二次電池は、パウチ型二次電池であってよい。
【００２５】
続けて、図３を参考すると、二次電池１０は、電極組立体３０と電子機器などの電力を要する外部装置を電気的に接続する電極リード４０を含んでよい。このとき、電極リード４０は電極組立体３０から突出された電極タブ３２と電気的に接続されてよい。
【００２６】
図１を参考すると、本発明の一実施例による二次電池１０の電極リード４０のうち一部は外装材２０の内部に備えられてよく、他の一部は外装材２０の外部に突出されてよい。すなわち、電極リード４０は、外装材２０の外部に突出する外部突出部４２、外装材２０の内部に位置する内部連結部４４、及び外部突出部４２と内部連結部４４との間に形成され、外装材２０(図３参考）と対向する絶縁部４６を含んでよい。このとき、図１及び図３に示されたように、絶縁部４６と外装材２０との間には電極リード４０を除外して二次電池の内部と二次電池の外部を電気的に遮断するための絶縁フィルム５０が備えられてよい。一方、図３に示されたように、絶縁フィルム５０は内部連結部４４中の外装材２０と対向する領域にも備えられてよい。
【００２７】
一方、図１、図２に示されたように、本発明の一実施例による二次電池１０の電極リード４０には、電極リード４０の他の領域に比べて相対的に薄い厚さを有するノッチ部４８が形成されてよい。ノッチ部４８は、図１に示されたように内部連結部４４に形成されてよい。また、ノッチ部４８は、図１から図３に示されたように電極組立体３０から外部突出部４２に向かう方向と交差する方向に形成されてよい。
【００２８】
本発明の一実施例によれば、二次電池の電極リードにノッチ部が形成されることにより、二次電池の内圧が増加する場合、ノッチ部を中心に電極リードが切断し得る。この場合、電極リードを介して互いに電気的に接続された電極組立体（又は、電極タブ）と電子機器などの外部装置が電気的に遮断されることにより二次電池の作動を遮断するようになる。これにより、二次電池の内圧上昇を防止し、二次電池の火災又は爆発の危険性を遮断するようになる。
【００２９】
続けて、図１から図３を参考すると、ノッチ部４８は複数に形成されてよい。すなわち、図１から図３に示されたように、ノッチ部４８は第１ノッチ部４８ａ及び第２ノッチ部４８ｂを含んでよい。図１から図３では複数のノッチ部中で電極タブ３２と相対的に近いノッチ部として第１ノッチ部４８ａ及び電極タブ３２と相対的に近いノッチ部として第２ノッチ部４８ｂが示されている。しかし、ノッチ部４８の個数はこれに制限されない。すなわち、ノッチ部４８は３つ以上形成されてよい。また、複数のノッチ部４８は、外部突出部４２の幅ｗ１方向と並んで形成されてよい。
【００３０】
一方、図１から図３に示されたように、電極リード４０の内部連結部４４も電極タブ３２と電気的に接続される領域とそうではない領域に分けられてよい。すなわち、図１及び図３に示されたように、電極リード４０はノッチ部４８を基準にノッチ部４８の一方側に形成され、電極タブ３２に接合されるタブ接合領域４４ａ、及びノッチ部４８の他側に形成され、絶縁部４６に連結されるタブ未接合領域４４ｂを含んでよい。図１には、第１ノッチ部４８ａの一方側に形成され、電極タブ３２に接合されるタブ接合領域４４ａ及び第１ノッチ部４８ｂの他側に形成されて絶縁部４６に連結されるタブ未接合領域４４ｂが示されている。しかしながら、タブ接合領域４４ａの全体が電極タブ３２と接合されることを意味するのではなく、タブ接合領域４４ａのうち一部が電極タブ３２と接合されてよい。すなわち、タブ接合領域４４ａとタブ未接合領域４４ｂを区分する基準は、複数のノッチ部４８ａ、４８ｂのうち電極タブ３２と相対的に最も近いノッチ部（図１から図３の場合、第１ノッチ部４８ａ）を基準に一側に形成されるか又は一側の反対側である他側に形成されるか否かであってよい。
【００３１】
一方、本発明の一実施例による二次電池１０の電極リード４０は、折り曲げられた構造を有してよい。すなわち、電極リード４０はノッチ部４８を中心に折り曲げられた構造を有してよい。図２及び図３では内部連結部４４のタブ接合領域４４ａとタブ未接合領域４４ｂが互いに対向するように内部連結部４４が第１ノッチ部４８ａを軸に折り曲げられた構造を有し、外部突出部４２及び絶縁部４６がタブ未接合領域４４ｂと互いに対向するように内部連結部４４が第２ノッチ部４８ｂを軸に折り曲げられた構造を有する場合が示されている。
【００３２】
本発明の一実施例のように、ノッチ部が電極組立体から外部突出部に向かう方向と交差する方向に形成されつつ、同時に電極リードが複数のノッチ部を中心に折り曲げられた形状を有する場合、二次電池の内圧上昇時、電極リードの切断がより迅速になされつつ、同時に二次電池の内部空間の活用度が増大し得る。
【００３３】
電極リード４０は、複数のノッチ部４８ａ、４８ｂを軸に内部連結部４４を広げたときＩ字状を有してよい。すなわち、図１に示されたように、電極リード４０には一方向に外部突出部４２、絶縁部４６及び内部連結部４４が順次に形成されてよい。
【００３４】
複数のノッチ部４８ａ、４８ｂが形成された場合、内部連結部４４はジグザグ状に折り曲げられてよい。すなわち、図２及び図３に示されたように、内部連結部４４は第１ノッチ部４８ａ及び第２ノッチ部４８ｂを軸に折り曲げられる方向が互いに反対であってよい。
【００３５】
一方、ノッチ部が複数に形成された場合、それぞれのノッチ部の厚さは互いに異なってよい。例えば、電極タブ３２と相対的に近いノッチ部（図面を参考すると第１ノッチ部４８ａ）の厚さは電極タブ３２と相対的に遠いノッチ部（図面を参考すると第２ノッチ部４８ｂ）の厚さより薄くてよい。
【００３６】
基本的に、二次電池の内部の短絡現象などが発生する場合、二次電池の内部に収容された電極組立体の温度が上昇するようになり、それによって、二次電池の内部のガスが発生して二次電池の内圧が上昇するようになる。したがって、電極リードの切断が速かになされるためには、複数のノッチ部のうち電極タブと最も近いノッチ部が先に破断される必要がある。二次電池の内圧が最も先に、また最も急激に変わる領域は電極組立体周辺領域であるためである。
【００３７】
したがって、電極タブと相対的に近いノッチ部の厚さが電極タブと相対的に遠いノッチ部の厚さより薄い場合、二次電池の内圧が上昇したとき、電極タブと相対的に近いノッチ部の破断が迅速になされてよい。電極タブと相対的に近いノッチ部で先に破断が発生した後、電極タブと相対的に遠いノッチ部でも破断が発生することにより電極リードを介して流れる異常電流を正しく遮断することができる。
【００３８】
しかし、これと異なり、電極タブ３２と相対的に遠いノッチ部（図面を参考すると第２ノッチ部４８ｂ）の厚さが電極タブ３２と相対的に近いノッチ部（図面を参考すると第１ノッチ部４８ａ）の厚さより薄くてもよい。
【００３９】
この場合、二次電池の内圧上昇時、電極タブと相対的に遠いノッチ部での破断と電極タブと相対的に近いノッチ部での破断が同時に又は類似の時期になされ得るだけではなく、二次電池の内圧が正常範囲であるのにもノッチ部（特に、電極タブと相対的に近いノッチ部）で破断が容易に発生することを防止することができる。
【００４０】
図４では、二次電池の内部の短絡現象などで二次電池の内部にガスが発生した場合、ガスの力でノッチ部が切断される様子が示されている。特に、図４を参考すると、第１ノッチ部４８ａが切断されることにより内部連結部のタブ接合領域４４ａとタブ未接合領域４４ｂが分離され、第２ノッチ部４８ｂが切断されることにより内部連結部のタブ未接合領域４４ｂと絶縁部４６が分離され、それにより電極タブ３２が外部装置に連結された外部突出部４２と電気的に完全に分離され得る。その結果、電極リード４０を介して流れる異常電流が遮断されるので電池の安全性が向上し得る。
【００４１】
また、本発明の一実施例のように電極リードがノッチ部を中心に折り曲げられた構造を有する場合、二次電池の内部空間で電極リードの占める面積が最小化されるので、二次電池の内部空間の活用度が増大され得る。
【００４２】
一方、本明細書で「折り曲げられる」との表現は「フォールディングされる」という表現に代替えすることができる。このとき、「折り曲げられる」とのことは、電極リードがノッチ部を中心に折れるということを意味し、「フォールディングされる」とのことは、電極リードがノッチ部を中心に折れ、かつ１８０度に近く折れることによりタブ接合領域とタブ未接合領域が互いに対向することを意味する。すなわち、「フォールディングされる」とのことは「折り曲げられる」とのことに含まれる概念であってよい。
【００４３】
一方、図１を参考すると、ノッチ部４８は、内部連結部４４の幅ｗ２の長さほど形成されてよい。ノッチ部４８が内部連結部４４の幅の長さほど形成される場合、二次電池１０の内圧上昇時、電極リード４０の切断が完全になされてよい。
【００４４】
図５(ａ)から図５(ｃ)は、本発明の一実施例による二次電池の内部連結部の一面又は両面に形成されるノッチ部の形状を示した側断面図である。
【００４５】
図５(ａ)及び図５(ｂ)に示されたように、ノッチ部４８は内部連結部の両面のうち一面にだけ湾入された形状を有してよい。より詳細には、図５(ａ)に示されたように、ノッチ部４８は内部連結部の両面のうち下部面にだけ湾入された形状を有してよく、図５(ｂ)に示されたように、ノッチ部４８は内部連結部の両面のうち上部面にだけ湾入された形状を有してよい。又は、図５(ｃ)に示されたように、ノッチ部４８は内部連結部の両面に湾入された形状を有してもよい。
【００４６】
図６(ａ)から図６(ｂ)は、本発明の一実施例によるノッチ部がノッチ部の長さ方向に沿って可変的な厚さを有する場合を示した側断面図である。
【００４７】
図６(ａ)及び図６(ｂ)に示されたように、ノッチ部４８は、ノッチ部４８の長さ方向に沿って可変的な厚さを有してよい。
【００４８】
例えば、図６(ａ)に示されたように、ノッチ部４８は一方向に行くほど厚い厚さを有し、他の方向に行くほど薄い厚さを有してよい。
【００４９】
図６(ｂ)に示されたように、ノッチ部４８は、一定の地点を基準にノッチ部４８が形成される、両方向に行くほど厚い厚さを有してよい。これと異なり、ノッチ部４８は、一定の地点を基準にノッチ部４８が形成される、両方向に行くほど薄い厚さを有してもよい。
【００５０】
前述したように、本発明の一実施例によると、電極リードにノッチ部が形成されることにより、二次電池の内圧が上昇する場合、電極リードの切断が効率的になされることによって二次電池の安全性が向上され得る。しかし、ノッチ部では電極リードの厚さが相対的に薄いので、ノッチ部では相対的に電気抵抗が増加し得る。これは電極リード、特に、ノッチ部で電力消耗が相対的に大きく発生するだけでなく、ノッチ部で温度が相対的に大きく上昇し得ることを意味する。
【００５１】
したがって、本発明の他の実施例によれば、ノッチ部の表面のうち少なくとも一部には、電気伝導性を有する伝導性物質が塗布されてよい。例えば、電極リードの全体的な厚さが一定になるようにノッチ部の表面に伝導性物質が塗布されてよい。ノッチ部の表面のうち少なくとも一部に伝導性物質を塗布することにより、ノッチ部で電気抵抗が増加する問題点を解決することができる。しかし、このときにも、二次電池の内圧上昇時、ノッチ部での破断は依然として効率的になされる必要があるので、電極リードを構成する物質の強度に比べて伝導性物質の強度は相対的に弱い物質であってよい。本発明の他の実施例による伝導性物質の破断強度（ｒｕｐｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）は、電極リードの破断強度より小さくてよい。
【００５２】
以上で、本発明は限定された実施例と図面により説明されたが、本発明はこれにより限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により本発明の技術思想と下記に記載する特許請求範囲の均等範囲内で多様な実施が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  二次電池
２０  外装材
４０  電極リード
４２  外部突出部
４４  内部連結部
４６  絶縁部
５０  絶縁フィルム
【図１】
2019533295.tif 000003
【図２】
2019533295.tif 000004
【図３】
2019533295.tif 000005
【図４】
2019533295.tif 000006
【図５（ａ）】
2019533295.tif 000007
【図５（ｂ）】
2019533295.tif 000008
【図５（ｃ）】
2019533295.tif 000009
【図６】
2019533295.tif 000010
【国際調査報告】
2019533295.tif 000011
2019533295.tif 000012
2019533295.tif 000013
2019533295.tif 000014