(57)【要約】  二次電池が開示される。本発明によれば、二次電池の内圧発生時に電流を遮断し二次電池の作動を止めることで、二次電池の内圧上昇による二次電池の火事又は爆発を防止し、二次電池の安全性を向上できる。
2019535113.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連結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、
前記外部突出部と前記内部連結部の間に形成される絶縁部と、
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に形成され、
前記内部連結部は、
前記ノッチ部の一側片に位置され、前記電極タブに接合されるタブ接合領域と、
前記ノッチ部の他側片に位置され、前記絶縁部に連結される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とは、互いに向かい合うように前記ノッチ部を軸に折れ曲がった構造を有する二次電池。
【請求項２】
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開いたとき、
【数１】
2019535113.tif 000005
形状を有する請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記ノッチ部は、前記内部連結部の幅の長さだけ形成される請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極タブのうち少なくとも一部は、前記タブ接合領域と前記タブ未接合領域との間に具備される請求項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のみ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、前記ノッチ部の長さ方向に沿って可変的である請求項１に記載の二次電池。
【請求項８】
前記ノッチ部は、
前記電極組立体と近い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９】
前記ノッチ部は、
前記外部突出部と近い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１０】
前記ノッチ部は、
前記ノッチ部のある地点を基準に前記電極組立体と近いほど薄い厚さを有し、
前記ノッチ部の前記ある地点を基準に前記外部突出部と近い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、
前記ノッチ部のある地点を基準に前記電極組立体と近いほど厚い厚さを有し、
前記ノッチ部の前記ある地点を基準に前記外部突出部と近い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さらに含む請求項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１２日付韓国特許出願第１０−２０１７−００５９５５４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、二次電池及びその二次電池の製造方法に関するものであって、二次電池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で安全性が向上する二次電池及びその二次電池の製造方法に関するものである。
【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した電極タブが電極タブと外部の電子機器を電気的に連結する電極端子（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等が発生する場合、内部にガスが発生し内圧（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が上昇し得る。二次電池の内圧が上昇するようになれば、二次電池の性能を確実に発揮できず、特に、二次電池の内圧が一定以上を超過するようになれば、二次電池に火事又は爆発が発生し得る。したがって、二次電池の安全性側面で二次電池の内圧が一定値以上を超過する場合に備えた安全装置が二次電池に具備される必要がある。
【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二次電池の作動を止めることで、二次電池の内圧上昇による二次電池の火事又は爆発を防止し、二次電池の安全性を向上させることにある。
【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様態によれば、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連結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、前記外部突出部と前記内部連結部の間に形成される絶縁部と、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に形成され、前記内部連結部は、前記ノッチ部の一側片に位置し前記電極タブに接合されるタブ接合領域と、前記ノッチ部の他側片に位置し前記絶縁部に連結される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は、互いに向かい合うように前記ノッチ部を軸に折れ曲がった構造を有する二次電池が提供される。
【０００７】
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開いた時、
【数１】
2019535113.tif 000003
形状を有してよい。
【０００８】
前記ノッチ部は、前記内部連結部の幅の長さだけ形成されてよい。
【０００９】
前記電極タブのうち少なくとも一部は、前記タブ接合領域と前記タブ未接合領域の間に具備されてよい。
【００１０】
前記ノッチ部は、前記内部連結部の両面のうち一面にのみ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、前記ノッチ部の長さ方向に沿って可変的であってよい。
【００１３】
前記ノッチ部は、前記電極組立体と近いほど薄い厚さを有してよい。
【００１４】
前記ノッチ部は、前記外部突出部と近いほど薄い厚さを有してよい。
【００１５】
前記ノッチ部は、前記ノッチ部のある地点（一定地点）を基準に前記電極組立体と近いほど薄い厚さを有し、前記ノッチ部の前記ある地点を基準に前記外部突出部と近いほど薄い厚さを有してよい。
【００１６】
前記ノッチ部は、前記ノッチ部のある地点を基準に前記電極組立体と近いほど厚い厚さを有し、前記ノッチ部の前記ある地点を基準に前記外部突出部と近い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と、をさらに含んでよい。
【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に電流を遮断し二次電池の作動を止めることで、二次電池の内圧上昇による二次電池の火事又は爆発を防止し、二次電池の安全性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態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】本発明の一実施形態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】本発明の一実施形態による二次電池において、電極リードと電極タブの連結構造を示した第１側断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線による第２側断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による二次電池において、二次電池の内圧増加時に電極リードと電極タブの連結構造が破断される姿を示した側断面図である。
【図６】（ａ）から（ｃ）は、本発明の一実施形態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７】（ａ）から（ｂ）は、本発明の一実施形態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、図面を参照し本発明による二次電池の構造を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態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、本発明の一実施形態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、本発明の一実施形態による二次電池において電極リードと電極タブの連結構造を示した第１側断面図であり、図４は、図３をＡ−Ａ方向に切った時、本発明の一実施形態による二次電池において電極リードと電極タブの連結構造を示した第２側断面図である。
【００２４】
また、図５は、本発明の一実施形態による二次電池において、二次電池の内圧増加時に電極リードと電極タブの連結構造が破断される姿を示した側断面図である。
【００２５】
図３を参照すれば、本発明の一実施形態による二次電池１０は、電極と分離膜を含む電極組立体３０、電極組立体３０から突出した電極タブ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。この時、外装材２０は、パウチであってよい。本発明の一実施形態による二次電池は、パウチ型二次電池であってよい。
【００２６】
次いで、図３を参照すれば、二次電池１０は、電極組立体３０と電子機器等の電力を必要とする外部装置を電気的に連結する電極リード４０を含んでよい。この時、電極リード４０は、電極組立体３０から突出した電極タブ３２と電気的に連結されてよい。
【００２７】
図１を参照すれば、本発明の一実施形態による二次電池１０の電極リード４０のうち一部は、外装材２０内部に具備されてよく、他の一部は、外装材外部に突出してよい。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の間に形成され、外装材２０（図３参照）と向かい合う絶縁部４６を含んでよい。この時、図１及び図３に示されたように、絶縁部４６と外装材２０の間には、電極リード４０を除いて二次電池内部と二次電池外部を電気的に遮断するための絶縁フィルム５０が具備されてよい。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のうち外装材と向かい合う領域にも具備されてよい。
【００２８】
一方、図１、図２及び図４に示されたように、本発明の一実施形態による二次電池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及び図３に示されたように、電極組立体３０で外部突出部４２に向かう方向に形成されてよい。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、二次電池の電極リードにノッチ部が形成されることで、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され得る。この場合、電極リードを介して互いに電気的に連結されていた電極組立体（又は、電極タブ）と電子機器等の外部装置が電気的に遮断されることで、二次電池の作動を遮断するようになる。これで、二次電池の内圧上昇を防止し二次電池の火事又は爆発危険性を遮断するようになる。
【００３０】
次いで、図１及び図３を参照すれば、電極リード４０の内部連結部４４も電極タブと電気的に連結される領域とそうではない領域に分けられる。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。しかしながら、タブ接合領域４４ａ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、ノッチ部４８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の可否であってよい。
【００３１】
一方、本発明の一実施形態による二次電池１０の電極リード４０は、折れ曲がっ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を中心に折れ曲がった構造を有してよい。図２から４では、電極リード４０は、内部連結部４４のタブ接合領域４４ａとタブ未接合領域４４ｂが互いに向かい合うように、ノッチ部４８を中心に折れ曲がった構造を有することを示している。
【００３２】
本発明の一実施形態のように、ノッチ部が電極組立体から外部突出部に向かう方向に形成されつつ、同時に電極リードがノッチ部を中心に折れ曲がった形状を有する場合、二次電池の内圧上昇時に電極リードの切断がより速かに行われ、同時に二次電池の内部空間活用度が増大し得る。
【００３３】
基本的に、二次電池内部の短絡現象等が発生する場合、二次電池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、二次電池内部のガスが発生し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行われるためには、ノッチ部が電極組立体と近い必要がある。二次電池の内圧が最も先に、且つ、最も急激に変わる領域は、電極組立体の周辺領域であるためである。
【００３４】
したがって、ノッチ部が本発明の一実施形態と異なり、電極組立体から外部突出部に向かう方向の垂直方向に形成される場合には、ノッチ部が相対的に電極組立体から遠くなるため、ノッチ部で電極リードの切断が効率的に行われにくくなり得る。
【００３５】
一方、本発明の一実施形態のように、ノッチ部が電極組立体から外部突出部に向かう方向に形成される場合には、相対的にノッチ部の一側が電極組立体と隣接するようになり、ノッチ部の一側で切断が効率的に行われるようになる。この場合、ノッチ部の他側は電極組立体とさらに離隔されることになるが、ノッチ部の一側で一応切断が始まった以上、ノッチ部の切断はノッチ部の一側からノッチ部の他側に広がり得るため、結果的に電極リードの切断が効率的に行われ得る（図５参照）。
【００３６】
図５では、二次電池内部の短絡現象等で二次電池内部にガスが発生した場合、ガスの力でノッチ部４８が切断される姿が示されている。ノッチ部が切断される場合、電極タブ３２が接合しているタブ接合領域４４ａと電極タブ３２が接合していないタブ未接合領域４４ｂが分離され、それによって電極タブ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を遮断でき、電池の安全性を図ることができる。
【００３７】
また、本発明の一実施形態のように、電極リードがノッチ部を中心に折れ曲がっ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ため、二次電池の内部空間活用度が増大し得る。
【００３８】
一方、本明細書において、「折れ曲がった」という表現は、「フォールディングされた」という表現で代替してよい。この時、「折れ曲がった」というのは、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てよく、「フォールディングされた」というのは、電極リードがノッチ部を中心に折れ、但し、１８０度近くに折れることで、タブ接合領域とタブ未接合領域が互いに向かい合うことを意味してよい。すなわち、「フォールディングされた」というのは、「折れ曲がった」ということに含まれる概念であってよい。
【００３９】
次いで、図１を参照すれば、電極リード４０は、ノッチ部４８を軸に折れ曲がった内部連結部４４を開いた時、
【数２】
2019535113.tif 000004
形状を有してよい（アルファベットとしてはＬ字形状であってよい）。この時、タブ接合領域４４ａは、外部突出部４２、絶縁部４６及びタブ未接合領域４４ｂから突出した形状を有するものと理解してよい。又は、外部突出部４２及び絶縁部４６が内部連結部４４から突出した形状を有するものと理解されてもよい。
【００４０】
また、ノッチ部４８は、内部連結部４４の幅（ｗ）の長さだけ形成されてよい。ノッチ部４８が内部連結部４４の幅の長さだけ形成される場合、二次電池１０の内圧上昇時に電極リード４０の切断が完全に行われ得る。
【００４１】
また、図３に示されたように、電極タブ３２のうち少なくとも一部は、タブ接合領域４４ａとタブ未接合領域４４ｂの間に具備されてよい。この時、電極タブ３２は、タブ接合領域４４ａとは接触しつつ、タブ未接合領域４４ｂとは接触しなくてよい。電極タブ３２がタブ未接合領域４４ｂと接触する場合には、二次電池１０の内圧上昇でノッチ部４８が切断する場合にも電極リード４０と電極タブ３２が電気的に連結し続ける問題点が発生し得るからである。
【００４２】
図６の（ａ）から（ｃ）は、本発明の一実施形態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拡大し示した側断面図である。
【００４３】
図６の（ａ）及び（ｂ）に示されたように、ノッチ部４８ａ〜４８ｃは、内部連結部の両面のうち一面にのみ湾入された形状を有してよい。より詳細には、図６の（ａ）に示されたように、ノッチ部４８ａは、内部連結部の両面のうち下部面にのみ湾入された形状を有してよく、図６の（ｂ）に示されたように、ノッチ部４８ｂは、内部連結部の両面のうち上部面にのみ湾入された形状を有してよい。又は、図６の（ｃ）に示されたように、ノッチ部４８ｃは、内部連結部の両面に湾入された形状を有してもよい。
【００４４】
図７の（ａ）から（ｂ）は、本発明の一実施形態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。
【００４５】
図７の（ａ）及び（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。
【００４６】
例えば、図７の（ａ）に示されたように、ノッチ部４８は、電極組立体と近いほど薄い厚さを有してよい。ノッチ部４８が電極組立体と近いほど薄い厚さを有する場合、二次電池（特に、電極組立体の周辺）の内圧が上昇する場合にノッチ部の破断による電極リードの切断が早く始まる効果が発生し得る。これと別に、ノッチ部は、外部突出部と近いほど薄い厚さを有してもよい。ノッチ部が外部突出部と近いほど薄い厚さを有する場合には、二次電池の内圧が上昇する場合、ノッチ部の破断が発生する時間がノッチ部の全領域にわたって均等に所要されるため、電極リードの切断が短い時間に完全に行われる効果が発生し得る。
【００４７】
一方、図７の（ｂ）に示されたように、ノッチ部４８は、ノッチ部４８のある地点を基準に電極組立体と近いほど厚い厚さを有し、ノッチ部４８のある地点を基準に外部突出部と近いほど厚い厚さを有してよい。又は、これと別に、ノッチ部４８は、ノッチ部４８のある地点を基準に電極組立体と近いほど薄い厚さを有し、ノッチ部４８のある地点を基準に外部突出部と近いほど薄い厚さを有してもよい。
【００４８】
前述したところのように、本発明の一実施形態によれば、電極リードにノッチ部が形成されることによって、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行われることで二次電池の安全性を向上できる。しかし、ノッチ部では電極リードの厚さが相対的に薄いため、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してよい。
【００４９】
したがって、本発明の他の実施形態によれば、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するように、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で、ノッチ部で電気抵抗が増加する問題点を解決できる。しかし、この時にも二次電池の内圧上昇時にノッチ部での破断は依然として効率的に行われる必要があるため、電極リードを構成する物質の強度に比べ伝導性物質の強度は相対的に弱い物質であってよい。本発明の他の実施形態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。
【００５０】
以上のように本発明は、たとえ限定された実施形態と図面によって説明されたとしても、本発明は、これによって限定されず、本発明が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、以下に記載する特許請求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。
【符号の説明】
【００５１】
１０  二次電池
２０  外装材
３０  電極組立体
３２  電極タブ
４０  電極リード
４２  外部突出部
４４  内部連結部
４４ａ  タブ接合領域
４４ｂ  タブ未接合領域
４６  絶縁部
４８  ノッチ部
５０  絶縁フィルム
【図１】
2019535113.tif 000006
【図２】
2019535113.tif 000007
【図３】
2019535113.tif 000008
【図４】
2019535113.tif 000009
【図５】
2019535113.tif 000010
【図６（ａ）】
2019535113.tif 000011
【図６（ｂ）】
2019535113.tif 000012
【図６（ｃ）】
2019535113.tif 000013
【図７】
2019535113.tif 000014
【国際調査報告】
2019535113.tif 000015
2019535113.tif 000016
2019535113.tif 000017
2019535113.tif 000018