(57)【要約】本発明はパウチ型電池セルの異常状態で発生したガスによるスウェリングなどの体積膨張又は過充電に対して電池安全性を維持するために電極リードを短絡させるための伝導性ポリマーを用いた電極リードを含む二次電池に関するもので、過充電だけではなく異常状態でそれ以上パウチ型二次電池に電流が流れることを防止することができる効果、及びパウチ型二次電池にさらに複雑な装置を備える場合、エネルギー密度が低くなることを排除することができる効果がある。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜を挟んで陽極と陰極が積層されている電極組立体、電極タブ、電極リード及び密封層を含むパウチケースに収容されたパウチ型二次電池であって、
一端が前記電極組立体と連結され、他端が前記パウチケースの接合部まで延びた第１電極リードと、
前記第１電極リードと脱着可能に連結され、前記パウチケースの外部まで延びて露出される第２電極リードと、
前記第１電極リードと前記第２電極リードを結合する連結層と、
前記電極リードと前記パウチケースを結合する密封層とを含む、パウチ型二次電池。
【請求項２】
前記連結層は前記密封層より弱く結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項３】
前記密封層は前記電極リードと前記連結層が結合された部分を取り囲むように形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項４】
前記密封層は、一端にノッチが形成され、前記ノッチは前記密封層と前記電極リードが重ならない部分に形成されることを特徴とする、請求項３に記載のパウチ型二次電池。
【請求項５】
前記ノッチの境界面は、直線形、三角形、四角形又は多角形のいずれか一つ以上の形態を有することを特徴とする、請求項４に記載のパウチ型二次電池。
【請求項６】
前記密封層の幅（ＬＴ）と前記電極リードの幅（ＬＬ）はＬＴ≧ＬＬであることを特徴とする、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項７】
前記連結層は伝導性ポリマーであることを特徴とする、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項８】
前記密封層は、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性及び光硬化性樹脂のいずれか１種以上の樹脂からなることを特徴とする、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項９】
前記連結層の厚さは１〜５００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１０】
前記密封層は、
前記第１電極リードとそれに隣接した前記パウチケースの間に存在し、前記パウチケースの外部と前記電極組立体を遮断する第１密封層と、
前記第２電極リードとそれに隣接した前記パウチケースの間に存在し、前記パウチケースの外部と前記電極組立体を遮断する第２密封層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１１】
前記連結層の長さ（ＣＬ）と電極リードの幅（ＬＬ）の比（ＣＬ／ＬＬ）は０．０１以上でありながら１以下であることを特徴とする、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の前記パウチ型二次電池を含むことを特徴とする、デバイス。
【請求項１３】
前記デバイスは、電子機器、電気自動車、ハイブリッド自動車及び電力貯蔵装置からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１２に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１７年４月２４日付の韓国特許出願第２０１７−００５２４８５号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示された全ての内容はこの明細書の一部として含まれる。
本発明は伝導性ポリマーを用いた電極リードを含む二次電池に係り、より詳しくは、パウチ型電池セルの異常状態で発生したガスによるスウェリングなどの体積膨張又は過充電に対して電池安全性を維持するために電極リードを短絡させるための伝導性ポリマーを用いた電極リードを含む二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池などがある。このような二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ−ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｇａｍｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）、動力工具（Ｐｏｗｅｒ  Ｔｏｏｌ）及びＥ−ｂｉｋｅなどの小型製品のみならず、電気自動車又はハイブリッド自動車のような高出力の要求される大型製品と余剰発電電力又は新材生エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置とバックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて使われている。
【０００３】
前記リチウム二次電池は、一般的に陽極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）及び陰極（Ａｎｏｄｅ）からなる。これらの材料は、電池の寿命、充放電容量、温度特性及び安全性などを考慮して選択される。一般に、リチウム二次電池は、陽極／分離膜／陰極の３層構造を有するか、又は陽極／分離膜／陰極／分離膜／陽極又は陰極／分離膜／陽極／分離膜／陰極の５層構造に設計され、前記単位セルが集まって一つの電極組立体又は二次電池になる。
【０００４】
リチウム二次電池は陽極のリチウム金属酸化物からリチウムイオンが陰極の黒鉛電極に挿入（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）されるとか脱離（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）される過程を繰り返しながら充放電が進む。
【０００５】
このような二次電池は、外部衝撃による内部短絡、過充電、過放電などによる発熱とこれによる電解質分解、熱暴走現象など、二次電池の安全性を脅かすさまざまな問題がある。特に、二次電池の爆発はさまざまな原因によって始まるが、電解質分解による二次電池内部の気体圧力の増加も一つの原因になる。具体的に、二次電池を繰り返して充放電すれば、電解質と電極活物質による電気化学的反応によって気体が発生する。ここで、発生した気体は二次電池の内部圧力を上昇させて、部品間締結力の弱化、二次電池の外部ケースの破損、保護回路の早期作動、電極の変形、内部短絡、爆発などの問題を引き起こす。
【０００６】
このようなバッテリーの場合、過充電などの安全問題（Ｓａｆｅｔｙ  ｅｖｅｎｔ）の発生時、バッテリーの安全性のために電子部品の制御によって過電流を遮断して過充電状況を抑制する。このような方式がバッテリーに適用された方式のものとしてＰＣＭ（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｍｏｄｕｌｅ）などの保護回路などを例として挙げることができる。しかし、ＰＣＭのような過充電保護回路が適用されていると言っても安全性を充分に担保しにくく、特にパウチタイプのバッテリーにおいては、パウチセルのスウェリングをより正確に把握するために、より強化した保護回路構造が適用される必要があるという欠点があった。
【０００７】
また、電子部品の誤作動状況を考慮して、過充電時にバッテリーが熱膨張して発生する圧力を用いてバッテリーの直列連結を物理的に遮断する機構的電流遮断装置を適用している。一般に、バッテリーパックの電流遮断装置は、過充電状況で発生するバッテリーの膨張圧力のみを用いてバッテリーパック機構物によってバッテリーパックの直列連結を物理的に切って電流を遮断する方法が幅広く使われている。しかし、パウチ型電池の体積膨張によって電流を切ることができる密封層が提示されたことがない。
【０００８】
韓国特許登録第１６０１１３５号公報には、パウチ型二次電池の２枚のリードプレート間の結合においてリードとリードの間に高分子物質を挿入する構成、二次電池の内部で発生するガスによる内部圧力が一定の水準以上になればガスを外部に迅速に排出することができるベンティングノッチの構成、リードプレート間に挿入される第１及び第２シーラントは電気が通じない絶縁性及び熱融着性の特徴を有する構成及びリードプレート間に挿入される第１及び第２シーラントは電気が通じない絶縁性及び熱融着性の特徴を有する構成が開示されている。ただ、伝導性ポリマーを電極リードとリードの間又はリードとタブの間に挿入された構成及び電極リードとリード又はリードとタブの結合を取り囲んでいるフィルムにノッチ部が形成された構成を確認することができない。
【０００９】
韓国特許公開第２０１６−０１２５９２０号公報には、両電極組立体、及び前記電極組立体を収納し、第１パウチ部及び第２パウチ部から構成され、前記第１パウチ部と前記第２パウチ部がそれぞれのシーリング部によって互いに接着されるパウチ外装材を含むパウチ型二次電池において、前記電極組立体から延び、前記第１パウチ部と付着されて形成される第１電極リード、前記第２パウチ部と付着され、前記パウチ外装材の外部に突設される第２電極リード、前記第１電極リードと前記第２電極リードが互いに接触することを防止するために前記第１電極リードと前記第２電極リードの間に介装された第１シーリング部材、及び前記第１電極リードと前記第２電極リードを電気的に連結するフィルム型連結部材をさらに含むことを特徴とするパウチ型二次電池が開示されている。ただ、シーリング部材が伝導性を有しないという構成が本発明と違う。
【００１０】
韓国特許登録第１１９２０７７号公報には、１電極、第２電極及び前記第１電極と第２電極の間に位置するセパレーターを含む電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記第１電極に電気的に連結される電極端子及び前記ケース内から前記ケースの外部に延び、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブとを含み、前記リードタブは前記リードタブがケースに接触している状態で前記ケースが変形する場合、前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部から分離されるように形成され、前記リードタブを前記電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、前記接着部材は貫通ホールを備え、前記リードタブは前記貫通ホールを通して前記電極端子と電気的に連結されるように形成されることを特徴とする二次電池が開示されている。ただ、絶縁性ポリマーが電極リードとリードの間又はリードとタブの間に挿入される構成が本発明と違う。
【００１１】
韓国特許登録第１４４７０６４号公報には、陽極／分離膜／陰極構造の電極組立体が電池ケースの収納部に内蔵されている電池セルであって、電極組立体を構成するそれぞれの電極板には活物質が塗布されていないタブ（電極タブ）が突出しており、前記電極タブが積層されている一側端部には電極タブを電気的に連結するための電極リードが位置し、電極タブと電極リードの電気的連結部位で、電極リードが形状変形によって電極タブ内に導入された物理的結合を成していることを特徴とする電池セルが開示されている。ただ、伝導性ポリマーを電極リードとリードの間又はリードとタブの間に挿入された構成及び電極リードとリード又はリードとタブの結合を取り囲んでいるフィルムにノッチ部が形成された構成を確認することができない。
【００１２】
したがって、過充電又は電池の異常作動によるガス発生などの異常状態のようにガス発生によるパウチ型電池の内部圧力増加及び体積膨張によって二次電池を短絡させることを特徴とする伝導性ポリマーを用いた電極リードを含む二次電池の技術は提示されたことがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】韓国特許登録第１６０１１３５号公報
【特許文献２】韓国特許公開第２０１６−０１２５９２０号公報
【特許文献３】韓国特許登録第１１９２０７７号公報
【特許文献４】韓国特許登録第１４４７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記のような従来の問題点を解決するための本発明の主目的は、パウチ型電池セルの異常状態で発生したガスによるスウェリングなどの体積膨張又は過充電に対して電池安全性を維持するために、伝導性ポリマーからなる接着層に結合された電極リードを短絡させる安全性確保のための電極リード及びこれを含むパウチ型二次電池を提供することにある。
また、電池セルの体積膨張などの異常状態で電流を切ることができる、複雑な追加的な装置ではない、電池セルのエネルギー密度を維持することができる簡単な短絡形成部及びこれを含むパウチ型二次電池を提供することに追加的な目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は前記のような従来の問題点を解決するために案出されたもので、分離膜を挟んで陽極と陰極が積層されている電極組立体、電極タブ、電極リード及び密封層を含むパウチケースに収容されたパウチ型二次電池であって、一端が前記電極組立体と連結され、他端が前記パウチケースの接合部まで延びた第１電極リードと、前記第１電極リードと脱着可能に連結され、前記パウチケースの外部まで延びて露出される第２電極リードと、前記第１電極リードと前記第２電極リードを結合する連結層と、前記電極リードと前記パウチケースを結合する密封層とを含む、パウチ型二次電池を提供することができる。
【００１６】
また、前記連結層は前記密封層より弱く結合されてもよい。
また、前記密封層は前記電極リードと前記連結層が結合された部分を取り囲むように形成されることができる。
また、前記密封層は、一端にノッチが形成され、前記ノッチは前記密封層と前記電極リードが重ならない部分に形成されることができる。
また、前記ノッチの境界面は、直線形、三角形、四角形又は多角形のいずれか一つ以上の形態を有してもよい。
また、前記密封層の幅（ＬＴ）と前記電極リードの幅（ＬＬ）はＬＴ≧ＬＬであってもよい。
また、前記連結層は伝導性ポリマーであってもよい。
また、前記密封層は、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性及び光硬化性樹脂のいずれか１種以上の樹脂からなることができる。
【００１７】
また、前記連結層の厚さは１〜５００μｍであってもよい。
また、前記密封層は、前記第１電極リードとそれに隣接した前記パウチケースの間に存在し、前記パウチケースの外部と前記電極組立体を遮断する第１密封層と、前記第２電極リードとそれに隣接した前記パウチケースの間に存在し、前記パウチケースの外部と前記電極組立体を遮断する第２密封層とを含むことができる。
また、前記連結層の長さ（ＣＬ）と電極リードの幅（ＬＬ）の比（ＣＬ／ＬＬ）は０．０１以上でありながら１以下であってもよい。
また、前記パウチ型二次電池を含むことを特徴とするデバイスであってもよい。
また、前記デバイスは、電子機器、電気自動車、ハイブリッド自動車及び電力貯蔵装置からなる群から選択されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】例示的な既存のパウチ型電池セルを示した図である。
【図２】例示的なパウチ型電池セルのガス発生による体積膨張を示した図である。
【図３】本発明の一実施例による連結層及び密封層が形成されたパウチ型二次電池の短絡前後を示す図である。
【図４】本発明の一実施例による連結層及び密封層が形成されたパウチ型二次電池の電極リード部の短絡前後を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の電極リードに形成された密封層の図である。
【図６】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の電極リードに形成された密封層のカッティングを示す図である。
【図７】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の電極リードに形成された密封層のノッチを示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の電極リードに形成された密封層ノッチの曲率半径及び角度を示す図である。
【図９】本発明の一実施例による２段電極リードＣＩＤ及び圧縮（Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚａｂｌｅ）セル形状を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例による２段電極リードＣＩＤ実験セッティングの写真である。
【図１１】本発明の一実施例による２段電極リードＣＩＤ実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に基づいて本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を易しく実施することができる実施例を詳細に説明する。ただ、本発明の好適な実施例の動作原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにすることができると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
【００２０】
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を付ける。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されているというとき、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を介して間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を排除するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【００２１】
本発明を図面を参照する詳細な実施例に基づいて説明する。
図１は例示的な既存のパウチ型電池セルを示した図である。
一般に、リチウム二次電池の製造において、まず活物質、バインダー及び可塑剤を混合した物質を陽極集電体及び陰極集電体に塗布して陽極板と陰極板を製造し、これをセパレーターの両側に積層することによって所定の形状の電池セルを形成した後、この電池セルを電池ケースに挿入し、電解液を注入した後に密封することによって電池パックを完成する過程を取る。
【００２２】
通常的な電極組立体（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）に連結されている電極リード（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｌｅａｄ）の構造は、一端が電極組立体に連結されており、他端が電池ケース（ｂａｔｔｅｒｙ  ｃａｓｅ）の外部に露出され、前記電極組立体の周辺を取り囲んでいる電池ケースが、電極リードが前記電池ケースの外部に延びている部位でシーラントによる接着層によって密封される電極リードの構造を有する。
また、電極組立体は電極タブを備える。電極組立体の集電板は、電極活物質が塗布された部分と電極活物質が塗布されていない末端部（以下、“無地部”と略称）とから構成され、電極タブは無地部を裁断して形成したものであるか無地部に超音波熔接などで連結した別途の導電部材であってもよい。電極タブは、図示のように、互いに向き合うように電極組立体に並んで形成されるように単方向に突出することもでき、両方向又は多方向に突出することもできる。
電極タブは電池の内部と外部の電子移動経路の役割をするものであり、前記電極リードはこの電極タブとスポット熔接などによって連結される。電極リードは陽極タブ及び陰極タブの形成位置によって互いに同一方向に伸びることもでき、互いに反対方向に伸びることもできる。陽極リード及び陰極リードはその素材が互いに違っても良い。すなわち、陽極リードは陽極板と同一のアルミニウム（Ａｌ）素材であってもよく、陰極リードは陰極板と同一の銅（Ｃｕ）素材又はニッケル（Ｎｉ）のコーティングされた銅素材であってもよい。最終的に、電極リードは端子部を介して外部端子と電気的に連結される。
【００２３】
パウチ外装材は、電極リードの一部、すなわち端子部が露出されるように電極組立体を収容して密封する。電極リードとパウチ外装材の間には前述したシーラントなどが密封層に介在される。パウチ外装材は縁部にシーリング領域を備え、電極リードの水平スリットはシーリング領域から接合部側に離隔している。すなわち、電極リードが反転されたＴ字形であるとき、Ｔ字形の脚部分がパウチ外装材の外側に突出し、Ｔ字形の頭部の一部がシーリング領域内に形成される。
【００２４】
通常、陽極集電板としてはアルミニウム素材を、陰極集電板としては銅素材を使うが、スウェリング現象の発生時、アルミニウムホイルよりは銅ホイルがもっと易しく破裂される傾向があるので、陽極リードよりは陰極リードの破裂可能性がもっと高いことがあり得る。その場合には、陰極リードをこのような破断可能な電極リードから形成することが好ましいであろう
【００２５】
二次電池の正常状態では前記密封層によって電極組立体が外部と遮断されており、過充電、高温などの原因によって電池内部の圧力が上昇するときには電池ケースの膨張が引き起こされるが、電池ケースの弱い部位又は他の構成要素の弱い接合部位が破裂して電池内部の気体が排気されるであろう。
しかし、電極組立体と電極リードが電気的に連結されている限り、電池からの電流は継続して流れるはずなので依然として電池の安全性を確保することはとても難しい。このような問題点を解決するために、二次電池に注入される電解質の量を調整するかあるいは電流遮断部材（ＣＩＤ）の短絡圧力を調整する方法が使われているが、これは過充電時の電池の安全性を低下させる問題点がある。すなわち、過充電時の電池の安全性と高温環境で電池を使うときの使用安全性を同時に解決することは容易でない。
【００２６】
（比較例）
図２は例示的なパウチ型電池セルのガス発生による体積膨張を示した図である。
パウチはガスバリア層（ｇａｓ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）とシーラント層（ｓｅａｌａｎｔ  ｌａｙｅｒ）とを含む。そして、ガスバリア層上に形成された最外層として表面保護層をさらに含むこともある。前記ガスバリア層はガスの出入を遮断するためのものであり、これとしては主にアルミニウム薄膜（Ａｌ  ｆｏｉｌ）が使われる。前記シーラント層は最内層に位置して内容物、すなわちセルと接触する。そして、前記表面保護層としては、耐磨耗性及び耐熱性などを考慮して主にナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂が使われる。前記パウチは前記のような積層構造のフィルムが袋状に加工されて製造され、陽極、陰極及びセパレーター（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）などのセル構成要素が電解液に含浸されてから内蔵される。このようにセル構成要素が内蔵された後、パウチの入口でシーラント層どうし熱接着されてシーリングされる。ここで、シーラント層はセル構成要素と接触するので、絶縁性とともに耐電解液性などを有さなければならなく、さらに外部に対する密閉のために高いシーリング性を有さなければならない。すなわち、シーラント層どうし熱接着されたシーリング部位は優れた熱接着強度を有さなければならない。一般に、シーラント層は、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系樹脂が使われる。特に、ポリプロピレン（ＰＰ）は引張強度、剛性、表面硬度、耐衝撃強度などの機械的物性及び耐電解液性などに優れてパウチのシーラント層として主に使われている。
しかし、従来技術によるパウチ型二次電池は爆発の危険に対する安全性がない問題点がある。一般に、セルでは電気を生成／放出（充電／放電）する過程（酸化還元反応など）で熱と圧力を発生させる。このとき、セル内部の異常反応による過充電、ショートなどの理由で高い熱と圧力が発生することがある。このような高い熱と圧力によって爆発することがあるが、従来のパウチ型二次電池はこのような爆発の危険を防止することができる技術的手段を備えていなくて爆発の危険に露出されている問題点がある。
【００２７】
（実施例１）
図３は本発明の一実施例による連結層及び密封層が形成されたパウチ型二次電池の短絡前後を示す図である。
図４は本発明の一実施例による連結層及び密封層が形成されたパウチ型二次電池の電極リード部の短絡前後を示す斜視図である。
前記パウチ型二次電池は密封層をさらに含むことができる。前記密封層は電極タブがパウチと接触する所定の位置に付着されてパウチと電極タブ間を絶縁させるとともにシーリングすることになる。前記パウチは、シーリング過程で電極タブと接触する部分で相対的に圧力が高くなるので、パウチ膜のキャストポリプロピレン（Ｃａｓｔｅｄ  Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ＣＰＰ）層の損傷可能性が増大する。よって、前記パウチが加熱加圧状態で融着して密封されるとき、密封層の内層は機械的強度と耐熱性を付与して密封層の形状を維持し、パウチと電極タブ間の電気的絶縁性を維持するようにする。特に、前記密封層の内層は、パウチのアルミニウム薄膜の一部が密封過程で露出されても電極タブと電気的に接触することを防止して絶縁性を維持するようになる。前記密封層の外層は、加熱加圧状態で一部の形態が変形してもパウチと電極タブの間で接着力を付与してシーリングを維持することができるようにする。したがって、前記パウチのシーリング過程で加熱加圧によってパウチのキャストポリプロピレン（Ｃａｓｔｅｄ  Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ＣＰＰ）層が変形してアルミニウム薄膜が部分的に露出されてもシーリングを維持することができるようになる。
【００２８】
前記第１電極リードは第１陰極リード又は第１陽極であってもよい。
前記第２電極リードは第２陰極リード又は第２陽極であってもよい。
前記図３の陰極電極タブに第１陰極リードが連結される。前記連結は、超音波熔接、抵抗熔接及びレーザー熔接からなる群から選択される１種以上の方法で行われることができる。
前記第１陰極リードと第２陰極リードは連結層を介して連結される。
また、前記連結層は伝導性ポリマーであってもよい。
前記伝導性ポリマーは導電材を含むことができる。
【００２９】
前記導電材は、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サマーブラックなどのカーボンブラック、炭素纎維、金属纎維などの導電性纎維、フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル、金、銀、銅粉末などの金属粉末、又は１種の金属上に異種の金属でコーティングされたコア／シェルの構造を持っている粉末、酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウイスキー、酸化チタンなどの導電性金属酸化物、ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などを１種又はそれ以上混合して使うことができる。前記ポリマーは熱硬化性高分子樹脂で、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｄｉｅｎｅ  Ｍｏｎｏｍｅｒ）樹脂、ＣＰＥ（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂、シリコン、ポリウレタン、ウレア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂及び不飽和エステル樹脂、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）の少なくとも１種以上を含むことが好ましいが、アクリル樹脂であることが最も好ましい。
【００３０】
また、前記連結層の厚さは１〜５００μｍであることが好ましく、１５〜３００μｍであることがより好ましい。これは、連結層の厚さが前記範囲を外れれば、正常な伝導性能、放熱性能及びエネルギー密度に悪影響を与えることがあるからである。
前記連結層に連結された第１陰極リードと第２陰極リードを取り囲む形態に密封層が形成されることができる。前記密封層は連結層より強く結合されることができ、前記第１陰極リードと第２陰極リードに接しない他面はパウチと結合されることができる。
【００３１】
前記密封層は第１陰極リード、第２陰極リード及びパウチと強く結合されることができる。
したがって、二次電池の異常状態に起因するガスの発生及び内部圧力の増加によってパウチが膨張するとき、相対的に弱く結合された結合層が分離されて第１陰極リードと第２陰極リードを短絡させる。
前記短絡は密封層に形成されたノッチ部で先に起こることができる。前記ノッチ部の結合力が弱いから、膨張による結合構造が変更されることによって密封層のノッチ部から分離し始めることができる。
図４は本発明の一実施例による連結層及び密封層が形成されたパウチ型二次電池の電極リード部の短絡前後を示す図である。
【００３２】
前記電極リードの短絡を時系列的に調べると、まず二次電池の異常状態に起因するガスの発生及び内部圧力の増加によってパウチが膨張することになり、前記パウチに強く結合されている密封層がパウチの膨張によって変形する。このとき、相対的に結合が弱いノッチ部から分離され、電極リードも一緒に変形するようになる。最後に、相対的に第１電極リードと第２電極リードを弱く結合させていた連結層が一面の電極リード側に分離されながら短絡が進むようになる。
【００３３】
（実施例２）
図５は本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の電極リードに形成された密封層を示す図である。
前記連結層によって連結された第１陰極リードと第２陰極リードを取り囲む形態に形成された密封層は多様な形態に形成されることができ、通常の絶縁テープの形態を有することができ、一端が電極リードの幅と一致するようにノッチ１２８が形成されることができる。前記密封層の両端のいずれか一方にのみノッチが形成されることもできる。このようなノッチの形成によって、異常状態の電極リードと連結層の分離のための力が小さくなることができる。
また、前記密封層の幅ＬＴと前記電極リードの幅ＬＬはＬＴ≧ＬＬであってもよい。
【００３４】
（実施例３）
図６は本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の電極リードに形成された密封層のカッティングを示す図である。
前記連結層によって連結された第１陰極リードと第２陰極リードを取り囲む形態に形成された密封層は多様な形態に形成されることができ、通常の絶縁テープの形態を有することができ、前記第１陰極リードと第２陰極リードが重なる接合部に形成された密封層のカッティングＬｃと密封層の長さＬＢのカッティング比（Ｌｃ／ＬＢ）は０〜０．５以下であってもよい。
前記カッティング比の範囲があまりにも小さければパウチの内圧増加などの安全状況でリード短絡が発生しないこともあり、前記カッティング比があまりにも大きければ正常状態でリード短絡が発生することがある。
【００３５】
（実施例４）
図７は本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の電極リードに形成された密封層のノッチを示す図である。
前記ノッチの境界面は、三角形、四角形又は多角形のいずれか一つ以上の形態を有することができる。このような形態によって、二次電池の異常状態に起因するガスの発生及び内部圧力の増加によってパウチが膨張するとき、相対的に弱く結合された結合層が分離されるための密封層のノッチ部の除去力が小さくなることができる。
また、前記密封層は、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性、光硬化性樹脂のいずれか１種又は２種以上の樹脂からなることができる。
前記高分子樹脂としては、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性、光硬化性樹脂を使い、その例としては、スチレン―ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル系樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、アクリレート樹脂、及びその変性樹脂の中で選択して使うことができ、必要によっては２種以上を混合して使うこともできる。前記高分子樹脂のうち、熱可塑性樹脂はフィルムの形成を支持するマトリックス役割のエラストマーで、軟化点が約１００〜２５０℃であることが好ましく、高分子樹脂全体の１０〜９０体積％で使うことができる。
【００３６】
前記高分子樹脂は熱硬化性高分子樹脂で、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｄｉｅｎｅ  Ｍｏｎｏｍｅｒ）樹脂、ＣＰＥ（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂、シリコン、ポリウレタン、ウレア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和エステル、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）樹脂の少なくとも１種を含む。
最も好ましいものは熱硬化性高分子樹脂であり、アクリル樹脂を使う。
前記密封層の厚さは１０〜５００μｍであってもよく、好ましくは１５〜３００μｍであってもよい。前記厚さ範囲を外れれば正常な絶縁性能を維持することができない。
【００３７】
（実施例５）
図８は本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の電極リードに形成された密封層ノッチの曲率半径及び角度を示す図である。
前記ノッチの曲率半径Ｒは０．５ｍｍ以下でなければならない。好ましくは０．２ｍｍ〜１０μｍ、より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．１μｍであってもよい。前記範囲を外れれば、内圧上昇による安全状態の発生時、ノッチからの電極リードの短絡を誘導することができない。
前記ノッチが成す角度Ａは０度を超えながら１８０度未満であってもよい。好ましくは９０度以上でありながら１２０度以下であってもよく、より好ましくは４５度以上でありながら９０度未満であってもよい。
前記範囲を外れれば、内圧上昇による安全状態の発生時、ノッチからの電極リードの短絡を誘導することができない。
このような形態によって、二次電池の異常状態に起因するガスの発生及び内部圧力の増加によってパウチが膨張するとき、相対的に弱く結合された結合層が分離されるための密封層のノッチ部の除去力が小さくなることができる。
前記陽極活物質は、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト−ニッケル酸化物、リチウムコバルト−マンガン酸化物、リチウムマンガン−ニッケル酸化物、リチウムコバルト−ニッケル−マンガン酸化物、オリビン（ｏｌｉｖｉｎｅ）構造のリチウム鉄リン酸酸化物、スピンネル（ｓｐｉｎｅｌｌｅ）構造のリチウムマンガン酸化物、及びこれらに他の元素（等）が置換又はドーピングされた酸化物からなる群から選択されたいずれか１種又は２種以上のリチウム含有金属酸化物を使うことができる。ここで、前記他の元素はＡｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ及びＦｅからなる群から選択されるいずれか１種又は２種以上の元素であってもよい。
前記陰極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金（例えば、リチウムとアルミニウム、亜鉛、ビズマス、カドミウム、アンチモン、シリコン、鉛、スズ、ガリウム又はインジウムなどの金属の合金）、非晶質炭素、結晶質炭素、炭素複合体、ＳｎＯ２などを使うことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
また、パウチ型二次電池を含むことを特徴とするデバイスであってもよい。
また、前記デバイスは、電子機器、電気自動車、ハイブリッド自動車及び電力貯蔵装置からなる群から選択されることができる。
【００３８】
（実験例）
前記実施例によって具現された第１電極リード及び第２電極リードを適用した２段リードＣＩＤの作動テスト結果は図９〜図１１で確認することができる。
図９は２段リードＣＩＤの内圧作動実験を具現するために圧縮セルを製作した。密封層であるリードフィルムカッティング（Ｌｅａｄ  ｆｉｌｍ  ｃｕｔｔｉｎｇ、Ｌｃ）の条件による圧縮セルの形状は（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のように製作した。
図１０は２段リードＣＩＤの内圧作動の確認のための実験セッティングを示す写真である。
セルの内圧上昇による安全現象を誘導するために、（ａ）では空気注入口と２段リード接合部を確認することができ、（ｂ）ではパウチ部の２段リードＣＩＤ接合部とパウチリードフィルムシーリング部を確認することができる。
図１１は作動確認実験結果、金属接着面の側面の電極リードフィルム量による２段リードＣＩＤの作動を電極リードフィルムカッティング条件（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）によって実験した結果を示す図である。
電極リードの外側部でセルの内圧上昇によって破断が進んだことが確認される。連結リードのリードフィルムが内圧上昇によって先に破れて電極リードのＣＩＤが作動するようにすることを確認することができる。また、前記電極リードフィルムカッティング条件は、０ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ及び５ｍｍの全ての条件で２段電極リードの作動を確認した。
以上で本発明を前記記載の実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば前述した技術的思想を逸脱しない範疇内でさまざまな置換、付加及び変形が可能であるのはいうまでもなく、このような変形された実施形態も以下に添付した特許請求範囲によって決定される本発明の保護範囲に属するものと理解されなければならないであろう。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明による伝導性ポリマーを用いた電極リードを含むパウチ型二次電池によれば、過充電などの異常状態でパウチ型二次電池に電流が流れることを防止することができる効果がある。
また、本発明は、パウチ型二次電池にさらに複雑な装置を備える場合、パウチ内の電極集電体の収容空間を減少させてエネルギー密度を低めることを排除することができる効果がある。
また、本発明は、パウチ型二次電池のガス膨張によって電極リードを切断することができる効果がある。
【符号の説明】
【００４０】
１００    電池セル
１１０    上部パウチ
１２０    電極組立体
１２０ａ    陰極
１２０ｂ    陽極
１２０ｃ    分離膜
１２１    陽極タブ
１２２    陰極タブ
１２３    絶縁テープ
１２４    陽極リード
１２５    陰極リード
１２５ａ    第１陰極リード
１２５ｂ    第２陰極リード
１２６    連結層
１２７    密封層
１２８    ノッチ
１３０    下部パウチ
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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