KR101501363B1 - Electrode assembly and electrochemical cell containing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양극 및 음극으로부터 연장되는 전극탭; 상기 전극탭과 결합되는 전극 리드를 포함하며, 상기 전극탭과 전극리드의 결합 부위에 복수의 단차 구조로 구현되는 다중 맞물림 (interlock) 패턴이 형성되는 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode tab extending from an anode and a cathode; And an electrode lead coupled to the electrode tab, wherein a plurality of interlock patterns are formed in a plurality of stepped structures at a connection portion between the electrode tab and the electrode lead, and an electrochemical device including the electrode assembly .
Description
본 발명은 전극탭과 전극리드의 결합(용접) 강도를 개선한 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly improved in the strength of welding (welding) between an electrode tab and an electrode lead, and an electrochemical device including the electrode assembly.
전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라, 캠코더, 휴대폰, 노트북 등이 눈부신 발전을 거듭함에 따라, 이들 휴대용 전자통신 기기들을 구동할 수 있는 동력원으로서 리튬 이차전지의 수요가 나날이 증가하고 있다.With the rapid development of the electronics, communication, and computer industries, the demand for lithium secondary batteries has been increasing day by day as a power source for driving these portable electronic communication devices, as camcorders, mobile phones, notebooks, etc. have been remarkably developed.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries capable of meeting various demands have been conducted.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in view of the shape of the battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery that can be applied to products such as mobile phones with a small thickness. In terms of materials, lithium ion batteries having high energy density, discharge voltage, There is a high demand for a lithium secondary battery such as a lithium ion polymer battery.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery as an exploded perspective view.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 전극조립체(300), 전극조립체(300)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(310, 320), 전극 탭들(310, 320)에 용접되어 있는 전극리드(410, 420), 및 전극조립체(300)를 수용하는 전지케이스(200)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a pouch type
전극조립체(300)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(310, 320)은 전극조립체(300)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극 리드(410, 420)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(310, 320)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(200)의 외부로 일부가 노출되어 있다. The
또한, 전극 리드(410, 420)의 상하면 일부에는 전지케이스(200)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(430)이 부착되어 있다. 케이스(200)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(300)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극 탭들(310)과 다수의 음극 탭들(320)이 전극 리드(410, 420)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 소정 간격으로 이격되어 있다.An
상술한 구조의 이차전지의 전극 탭(310, 320)을 리드와 용접하기 위한 방식을 도 2를 통해 상술하면 다음과 같다.A method for welding the
도 2는 도 1의 전극조립체의 전극 탭(310)과 전극 리드(410)의 구조를 중심으로 요부 만을 확대한 도면으로, 전극탭(310)과 전극리드(410)는 연결 부위인 구간 B에서 용접이 수행되게 된다.FIG. 2 is an enlarged view of only the recesses of the
일반적으로는 상기 구간 B의 용접은 초음파 용접을 수행하여 구현되거나, 클린칭(clinching) 장비를 이용하여 용접 재료간의 소성변형을 일으켜 결합되는 방식으로 구현하게 된다. 그러나, 종래와 같은 클린칭(clinching) 장비를 이용하는 결합 방식은 용접의 강도가 떨어저 신뢰성 있는 결합구조를 구현하기 어려운 문제가 있다.Generally, the welding of the section B can be realized by performing ultrasonic welding, or by a plastic deformation between welding materials by using a clinching equipment. However, the conventional joining method using a clinching apparatus as in the prior art has a problem that the strength of welding is low and it is difficult to realize a reliable joining structure.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 클린칭 공정 조건을 개선하여 이차전지의 전극탭과 전극리드 간의 신뢰성 있는 결합 구조를 구비한 전극조립체와, 이를 포함하는 전기화학소자를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an electrode assembly having a reliable coupling structure between an electrode tab and an electrode lead of a secondary battery, .
본 발명에서는 양극 및 음극으로부터 연장되는 전극탭; 상기 전극탭과 결합되는 전극 리드를 포함하며, 상기 전극탭과 전극리드의 결합 부위에 복수의 단차 구조로 구현되는 다중 맞물림(interlock) 패턴이 형성되는 전극조립체를 제공한다. In the present invention, an electrode tab extending from an anode and a cathode; And an electrode lead coupled to the electrode tab, wherein a plurality of interlock patterns are formed in a plurality of stepped structures at a connection portion between the electrode tab and the electrode lead.
또한, 본 발명에서는 a) 양극 및 음극으로부터 연장되는 전극탭과 상기 전극탭에 결합되는 전극리드의 일부가 중첩되도록 어라인하는 단계; b) 상기 중첩된 전극탭 및 전극리드의 결합 부위에 제1 핀 및 제1 다이를 매개로 이용하여 제1 클린칭 공정을 수행하는 단계; c) 상기 제1 클린칭된 결합 부위 상에 제(1+n) 핀 및 제(1+n) 다이를 매개로 이용하여 제(1+n) 클린칭 공정을 수행하는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법을 제공한다 (이때, n은 1 내지 5의 자연수이다).In addition, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrochemical cell, comprising the steps of: a) forming an electrode tab extending from an anode and a cathode and a part of an electrode lead coupled to the electrode tab overlap; b) performing a first clinching process using a first pin and a first die at a bonding site of the overlapped electrode tab and the electrode lead; c) performing a (1 + n) clinching process on the first cleated binding site via a (1 + n) pin and a (1 + n) (Wherein n is a natural number of 1 to 5).
본 발명에 따르면, 이차전지에서 전극탭과 전극리드를 결합할 때, 클린칭 공정을 2회 이상의 중복 수행함으로써, 이들의 결합 강도를 향상시켜 전극탭과 전극리드의 단락을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, when the electrode tabs and the electrode leads are coupled to each other in the secondary battery, the cleaning process is repeated two or more times to improve the bonding strength of the electrode tabs and improve the short circuit between the electrode tabs and the electrode leads have.
도 1은 일반적인 이차전지의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 구조에서 전극탭과 전극 리드의 용접의 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 클린칭 공정의 일반적인 원리를 설명하기 위한 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 클린칭 공정을 설명하기 위한 공정 개념도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 일 실시예에 따른 두 단계 클린칭 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 이차전지의 용접 강도를 나타낸 그래프이다.1 shows a structure of a general secondary battery.
FIG. 2 is a conceptual view for explaining the welding process of the electrode tab and the electrode lead in the structure of FIG. 1. FIG.
3 is a flow chart for explaining the general principle of the clinching process.
4 is a process conceptual diagram for explaining a clinching process according to the present invention.
5 to 8 are conceptual diagrams for explaining a two-step cleaning process according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing the welding strength of a secondary battery manufactured according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
Hereinafter, the configuration and operation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 발명은 이차전지의 전극 탭과 전극 리드의 클린칭 공정을 적용하여 부재간 결합의 신뢰성을 향상시킨 전극조립체를 제조하기 위한 기술을 제공하는 것을 요지로 한다.It is an object of the present invention to provide a technique for manufacturing an electrode assembly in which reliability of coupling between members is improved by applying an electrode tab and an electrode lead cleaning process of a secondary battery.
먼저, 본 발명에서는 양극 및 음극으로부터 연장되는 전극탭; First, in the present invention, an electrode tab extending from an anode and a cathode;
상기 전극탭과 결합되는 전극 리드를 포함하며, And an electrode lead coupled to the electrode tab,
상기 전극탭과 전극리드의 결합 부위에 복수의 단차 구조로 구현되는 다중 맞물림 (interlock) 패턴이 형성되는 전극조립체를 제공한다.And a plurality of interlock patterns formed in a plurality of stepped structures is formed at a joint portion between the electrode tab and the electrode lead.
이때, 상기 다중 맞물림 패턴은 상기 전극탭 및 전극리드가 적층되어 결합된 부위에서 깊이와 폭이 상이한 돌출패턴이 적어도 2 이상 중첩되는 구조를 포함할 수 있다. At this time, the multiple engagement pattern may include a structure in which at least two protruding patterns having different depths and widths are overlapped at a portion where the electrode tabs and the electrode leads are stacked and joined.
즉, 상기 다중 맞물림 패턴은 하부로 돌출되는 제1 패턴과 상기 제1 패턴의 바닥면으로부터 하부로 돌출되는 제2패턴으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴의 각각의 에지부는 상기 제1 패턴 및 제2 패턴의 하면보다 하부로 더 돌출되는 구조로 형성될 수 있다. That is, the multiple engaging patterns may be formed of a first pattern protruding downward and a second pattern protruding downward from a bottom surface of the first pattern. At this time, each of the edge portions of the first pattern and the second pattern may be formed so as to protrude further downward than the lower surface of the first pattern and the second pattern.
이러한 구조를 가지는 본 발명의 전극조립체는 상기 전극탭 및 전극리드의 결합 부위에 깊이와 폭이 상이한 돌출부를 적어도 2 이상 구비한 다중 맞물림 패턴을 포함할 수 있다.
The electrode assembly according to the present invention having such a structure may include a multiple engagement pattern having at least two protrusions having different depths and widths at the connection sites of the electrode tabs and the electrode leads.
또한, 본 발명에서는 In the present invention,
a) 양극 및 음극으로부터 연장되는 전극탭과 상기 전극탭에 결합되는 전극리드의 일부가 중첩되도록 어라인하는 단계; a) arranging the electrode tab extending from the anode and the cathode and a part of the electrode lead coupled to the electrode tab overlap;
b) 상기 중첩된 전극탭 및 전극리드의 결합 부위에 제1 핀 및 제1 다이를 매개로 이용하여 제1 클린칭 공정을 수행하는 단계; 및b) performing a first clinching process using a first pin and a first die at a bonding site of the overlapped electrode tab and the electrode lead; And
c) 상기 제1 클린칭된 결합 부위 상에 제(1+n) 핀 및 제(1+n) 다이를 매개로 이용하여 제(1+n) 클린칭 공정을 수행하는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법을 제공한다 (이때, n은 1 내지 5의 자연수이다).c) performing a (1 + n) clinching process on the first cleated binding site via a (1 + n) pin and a (1 + n) (Wherein n is a natural number of 1 to 5).
이때, 상기 방법에 있어서, 상기 제(1+n) 클린칭을 수행하는 단계는 상기 제1 가압핀보다 직경이 큰 제(1+n) 가압핀을 이용하며, 상기 제1 다이의 깊이보다 깊이가 낮은 제(1+n) 다이를 이용하여 상기 전극탭 및 전극리드를 재차 가압할 수 있다.In this case, the step of performing the (1 + n) clinching may include using a (1 + n) pressing pin having a diameter larger than that of the first pressing pin, The electrode tab and the electrode lead can be pressed again by using a (1 + n) die having a low temperature.
또한, 본 발명의 방법에 있어서, 상기 b) 단계 및 c) 단계는 역순으로 수행될 수 있으며, 상기 b) 단계 및 c) 단계는 적어도 2회 이상 반복될 수 있다.
Also, in the method of the present invention, steps b) and c) may be performed in the reverse order, and steps b) and c) may be repeated at least twice.
한편, 상기 ‘클린칭 공정’이란, 결합하고자 하는 금속부재를 가압 핀과 다이 사이에 배치하고, 가압핀을 이용하여 결합 부위를 가압하여 두 재료가 소성 변형을 일으키면서 용접하는 기술을 의미한다. 구체적으로는, 도 3에 도시된 것과 같이, A) 용접하고자 하는 두 재료를 적층하여 배치하고, B) 가압핀을 이용하여 가압을 진행하게 되면, 순차적으로 C~F) 두 재료간에 가압 방향으로 돌출부가 형성됨과 동시에 최종적으로 맞물림 부(interlock)가 소성 변형을 일으키며 형성됨으로써, 결합이 이루어지게 된다.Meanwhile, the 'clinching process' refers to a technique in which a metal member to be joined is disposed between a pressing pin and a die, and a joining portion is pressed using a pressing pin, thereby welding the two materials while causing plastic deformation. Specifically, as shown in FIG. 3, when A) two materials to be welded are stacked and arranged, and B) pressurization is carried out by using a press pin, the materials C to F are sequentially pressed in the pressing direction The protrusions are formed, and at the same time, the interlocks are finally formed by plastic deformation, so that bonding is achieved.
도 4를 참조하면, 본 발명은 도 1에서의 전극 탭(310, 320)과 전극리드(410, 420) 부재를 클린칭을 통해 결합시키는 방식으로 두 부재를 용접하되, 2회 이상의 클린칭 공정을 동일 결합 부위에 수행하여 복수의 단차 구조로 구현되는 다중 맞물림 패턴을 형성시켜 용접의 강도를 높이는 것을 특징으로 한다.4, the
즉, 본 발명에 따른 공정은 양극 및 음극에서 연장되는 전극탭(310)과 상기 전극탭에 결합되는 전극리드(410)의 일부를 중첩하도록 어라인하고, (a) 상기 중첩된 전극탭 및 전극리드의 영역에 제1 핀(510) 및 제1 다이(520)를 매개로 제1 클린칭 공정을 수행한 다음, (b) 상기 제1 클린칭된 결합부에 제(1+n)핀(530) 및 제(1+n) 다이(540)를 매개로 제(1+n) 클린칭 공정을 수행하게 된다. That is, the process according to the present invention includes arranging the
이때, 상기 제(1+n)클린칭을 수행하는 단계는, 상기 제1 핀(510)의 직경(T1)보다 큰 직경(T2)의 제(1+n) 핀(530)을 이용하며, 상기 제1다이 (520)의 깊이(d1)보다 깊이(d2)가 낮은 제(1+n) 다이(540)를 이용하여 상기 전극탭 및 전극리드를 재차 가압하는 공정으로 구현될 수 있다. The step (1 + n) of clinching may be performed by using a (1 + n)
이때, 상기 제1 클린칭 및 제1+n 클린칭의 가압 조건은 동일하거나, 또는 상이할 수 있다. 구체적으로, 조립하고자 하는 탭 수와 리드 두께에 따라 약하게 수행해도 되고, 강하게 수행할 수도 있으며, 클린칭 수단(tool)의 크기와 재료에 따라 하중 한계가 상이하기 때문에, 상기 가압 조건은 각각 100 kgf 내지 1000 kgf 까지 다양하게 적용할 수 있다.At this time, the pressing conditions of the first clinching and the first + n clinching may be the same or different. Specifically, depending on the number of tabs to be assembled and the thickness of the lead, the pressurizing conditions may be weakly performed, or may be performed strongly. Because the load limit varies depending on the size and materials of the clinching tool, To 1000 kgf.
또한, 상기 (a)단계 및 (b)단계는 역순으로 수행되거나, 상기 (a)단계 및 (b)단계가 적어도 2회 이상 반복되도록 구현할 수도 있다.Also, the steps (a) and (b) may be performed in the reverse order, or the steps (a) and (b) may be repeated at least twice.
구체적으로, 상술한 'n'은 자연수로, 예를 들면, n이 '1'인 경우, 제1클린칭 공정 후 제2 클린칭 공정이 제1 클린칭 부위에 중첩적으로 구현될 수 있음을 의미한다. 이와 같은 공정은 다수회 진행될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 2회 클린칭이 이루어지는 공정을 도 4를 들어 보다 구체적으로 설명할 수 있다.Specifically, when the above-mentioned 'n' is a natural number, for example, when n is '1', the second clinching process after the first clinching process can be superimposed on the first clinching region it means. Needless to say, such a process can be carried out a plurality of times. Hereinafter, the process of performing the two-time clinching can be described in more detail with reference to FIG.
먼저, 도 4의 (a)에 도시된 것과 같이, 전극탭(310)과 전극리드(410)의 용접부위를 상호 맞닿게 적층하고, 상부의 제1 가압핀(510)과 홀이 형성되어 있는 제1 다이(520) 사이에 배치한 후, 1차적으로 제1 가압핀(510)을 이용해 제1 다이(520)의 홀 내부로 제1 가압핀이 삽입되도록 가압을 실시한다. 이 경우 도 3에서 설명한 클린칭에 따른 1차 결합이 이루어지게 된다. 1차 결합 결과, 도 5에 도시된 것과 같이 제1 다이의 깊이(d1) 만큼 하부로 돌출된 제1 패턴이 구현되게 된다.First, as shown in FIG. 4A, the
그 다음으로, 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이, 제1 클린칭 공정에 이용된 가압핀 보다 직경(T2)이 큰 제2 가압핀(530)을 이용하여, 상기 제1 다이(510)의 홀의 깊이(d1) 보다 낮은 깊이(d2)를 가지는 제2 다이(540)를 이용하여 상기 제1 클린칭 된 영역에 재차 제2 클린칭 공정을 수행한다. 이와 같은 제2클린칭 공정의 결과는 도 6과 같은 용접부위의 형상을 구현하게 된다.Next, as shown in FIG. 4 (b), by using the
2차 결합 결과, 도 6에 도시된 것과 같이 제1 패턴의 바닥면의 하부로부터 돌출된 제2 패턴이 구현되며, 도 3에서 언급한 전극탭(310)과 전극 리드(410)의 결합부(X,Y)의 표면에 복수의 단차 구조로 구현되는 다중 맞물림 패턴이 형성된다.As a result of the secondary bonding, a second pattern protruding from the bottom of the bottom surface of the first pattern is implemented as shown in FIG. 6, and the
이와 같이, 본 발명의 전극조립체는 상기 전극탭 및 전극리드의 결합 부위에 깊이와 폭이 상이한 돌출부를 적어도 2 이상 구비한 다중 맞물림 패턴을 포함할 수 있다.As described above, the electrode assembly of the present invention may include multiple engagement patterns having at least two protrusions having different depths and widths at the joining sites of the electrode tabs and the electrode leads.
이때, 상기 ‘다중 맞물림 패턴’이란, 도 6에 도시된 것과 같이, 하부로 돌출되는 제1 패턴과 상기 제1패턴의 바닥면의 하부로부터 돌출되는 제2 패턴이 단차 형상으로 연결되는 구조로 구현됨을 의미한다.6, the first pattern protruding downward and the second pattern protruding from the bottom of the bottom surface of the first pattern are connected in a stepped shape. .
또한, 2회에 걸친 클린칭 공정으로 상기 제1패턴 및 제2패턴의 에지부는, 상기 제1패턴 및 제2패턴의 하면보다 돌출되는 구조로 형성되는 결합부(X,Y)가 다수 발생하게 되며, 이러한 소성변형 부위가 많아 지게 됨에 따른 결합 신뢰성도 향상되게 된다.
In addition, the edge portions of the first pattern and the second pattern are caused to protrude from the lower surface of the first pattern and the second pattern by the two-time clinching process, and a large number of engaging portions (X, Y) And the bonding reliability as the plastic deformation portions are increased is also improved.
또한, 본 발명에서는 상술한 도 4의 제1 가압핀 및 제1 다이를 이용한 제1 클린칭 공정과, 이후 구현되는 제2 클린칭 공정의 순서는 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이 역순으로 구현할 수도 있다.In the present invention, the first cleansing process using the first pressing pin and the first die of FIG. 4 and the second cleansing process to be performed thereafter are performed in the reverse order as shown in FIGS. 7 and 8 It can also be implemented.
즉, 도 7과 같이 제2 가압핀 및 제2 다이를 이용하여 상대적으로 넓은 패턴을 형성한 후, 상기 제2 핀보다 직경이 작은 제1 가압핀을 이용하며, 상기 제2 다이의 깊이보다 깊이가 깊은 제1 다이를 이용하여 상기 전극탭 및 전극리드를 재차 가압하여, 도 8과 같은 구조를 구현할 수 있다.
That is, as shown in FIG. 7, after a relatively large pattern is formed by using the second pressing pin and the second die, a first pressing pin whose diameter is smaller than that of the second fin is used, The electrode tab and the electrode lead are pressed again by using the first die having a large depth, so that the structure as shown in FIG. 8 can be realized.
한편, 상술한 본 발명에 따른 결합구조를 구비한 전극조립체는 양극/분리막/음극이 적층된 구조로 이루어져 있으며, 이를 파우치 내부에 수용한 다음, 전해액을 주입하여 전기화학 소자로 구현할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 결합부위를 구비하는 상기 전극조립체는, 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조 중 어느 하나로 이루어지는 구조로 이차전지를 구성할 수 있다. 이하에서는 상술한 본 발명에 따른 전극조립체를 구성하는 구성 요소의 구체적인 재료 및 구성상의 특징을 설명하기로 한다.Meanwhile, the electrode assembly having a coupling structure according to the present invention has a structure in which a cathode / separator / cathode is stacked, and the electrolyte assembly is accommodated in a pouch, and then an electrolyte is injected into the electrode assembly. The electrode assembly having the joining portion according to the present invention may have a structure of a winding type, a stack type, or a stack / folding type structure. Hereinafter, specific materials and structural characteristics of the constituent elements of the electrode assembly according to the present invention will be described.
양극anode
본 발명에서 상기 기본단위체에 형성되는 전극은 양극 또는 음극으로 구별되고, 상기 양극 및 음극을 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태에서 상호 결합시켜 제조된다. 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진재를 더 첨가하기도 한다. 이러한 구조는 시트 형으로 구현되어 로딩 롤에 장착되는 형태로 공정에 적용될 수 있게 된다.In the present invention, the electrodes formed on the basic unit are distinguished into an anode or a cathode, and the anode and the cathode are bonded to each other with a separator interposed therebetween. The anode is prepared, for example, by applying a mixture of a cathode active material, a conductive material and a binder on a cathode current collector, followed by drying and pressing. If necessary, a filler may be further added to the mixture. Such a structure can be applied to the process in the form of a sheet, which is mounted on a loading roll.
(양극집전체)(Anode collector)
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. 상술한 본 발명에 따른 실시예에서 전극탭의 경우, 상기 양극집전체의 재질과 동일한 재질을 가지도록 형성될 수 있다.The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible. In the above-described embodiment of the present invention, the electrode tab may have the same material as the material of the positive electrode collector.
(양극활물질)(Cathode active material)
상기 양극 활물질은 리튬 이차전지인 경우 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x는 0 내지 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4,V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (여기서, M는 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x는 0.01 내지 0.3임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M는 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x는 0.01 내지 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M는 Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물;Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a lithium secondary battery, for example, a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) or lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 - x O 4 wherein x is 0 to 0.33, LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 and LiMnO 2 ; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1 - x M x O 2 (where M is Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x is 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2 - x M x O 2 ( where, M is Co, Ni, Fe, Cr, and Zn, or Ta, x is 0.01 to 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein, M is Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds, Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like, but are not limited thereto.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
음극cathode
음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다. 이러한 구조는 시트 형으로 구현되어 로딩 롤에 장착되는 형태로 공정에 적용될 수 있게 된다.The negative electrode is prepared by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above. Such a structure can be applied to the process in the form of a sheet, which is mounted on a loading roll.
(음극 집전체)(Cathode collector)
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다. 상술한 본 발명에 따른 실시예에서 전극탭의 경우, 상기 음극집전체의 재질과 동일한 재질을 가지도록 형성될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics. In the above-described embodiment of the present invention, the electrode tab may have the same material as the material of the negative electrode collector.
(음극활물질)(Negative electrode active material)
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐;0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
분리막Membrane
본 발명에 따른 분리막은 폴딩공정이나 롤(roll) 공정과는 무관히 단순 적층공정으로 기본 단위체를 형성하여 단순 적층을 구현하게 된다. 특히, 라미네이터에서 분리막과 양극, 음극의 접착은 라미네이터 내부에서 분리막 시트 자체가 열에 의해 용융되어 접착 고정되도록 하는 것이다. 이에 따라, 압력이 계속 유지되게 하는바 전극과 분리막 시트 사이의 안정적인 계면 접촉을 가능케 한다.The separation membrane according to the present invention can form a basic unit body by a simple lamination process regardless of a folding process or a roll process, thereby realizing simple lamination. Particularly, in the laminator, the separation membrane, the anode and the cathode are adhered to each other by melting the separator sheet itself inside the laminator by heat and adhering. This ensures stable interfacial contact between the bar electrode and the separator sheet to keep the pressure constant.
상기 분리막 시트 또는 셀의 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막은 절연성을 나타내고 이온의 이동이 가능한 다공성 구조라면, 그것의 소재가 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 분리막과 분리막 시트는 동일한 소재일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.The separation membrane interposed between the anode and the cathode of the separator sheet or cell is not particularly limited as long as it exhibits insulation and has a porous structure capable of moving ions, and the separation membrane and the separation membrane sheet may be the same material or not It is possible.
상기 분리막 또는 분리막 시트는, 예를 들어, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있고, 분리막 또는 분리막 시트의 기공 직경은 일반적으로 0.01 내지 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 내지 300 ㎛이다. 이러한 분리막 또는 분리막 시트로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. 바람직하게는, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 또는 이들 필름의 조합에 의해서 제조되는 다층 필름이나 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 또는 폴리비닐리덴 플로라이드 헥사플루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene) 공중합체 등의 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.The separator or separator sheet may be, for example, an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength, and the separator or separator sheet generally has a pore diameter of 0.01 to 10 mu m, 300 mu m. Examples of the separator or separator sheet include olefin polymers such as polypropylene, which is resistant to chemicals and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane. Preferably, a multilayer film produced by a polyethylene film, a polypropylene film, or a combination of these films, or a film made of polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, or poly A polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer or the like, or a polymer film for a gel-type polymer electrolyte.
상기 분리막은 기본 단위셀을 구성하기 위해서 열융착에 의한 접착 기능을 가지고 있는 것이 바람직하고, 상기 분리막 시트는 반드시 그러한 기능을 가질 필요는 없으나 접착 기능을 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the separation membrane has an adhesive function by heat fusion to constitute a basic unit cell, and the separation membrane sheet does not necessarily have such a function, but it is preferable to use one having an adhesive function.
또한, 본 발명에서는 상기 전극조립체를 포함하는 전기화학소자를 제공할 수 있다. 즉, 상기 전기화학소자는 양극과 음극의 전기화학적 반응에 의해 전기를 생산하는 전기화학 셀로서, 그 대표적인 예로는 슈퍼 캐패시터(super capacitor), 울트라 캐패시터(ultra capacitor), 이차전지, 연료전지, 각종 센서, 전기분해장치, 전기화학적 반응기 등을 들 수 있고, 그 중에서 이차전지가 특히 바람직하다.In addition, the present invention can provide an electrochemical device including the electrode assembly. That is, the electrochemical device is an electrochemical cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a positive electrode and a negative electrode. Typical examples thereof include super capacitors, ultra capacitors, secondary batteries, fuel cells, A sensor, an electrolytic apparatus, an electrochemical reactor, and the like, among which a secondary battery is particularly preferable.
상기 이차전지는 충방전이 가능한 전극조립체가 이온 함유 전해액으로 함침된 상태에서 전지케이스에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 하나의 바람직한 예에서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있다.The secondary battery has a structure in which a chargeable and dischargeable electrode assembly is embedded in a battery case while being impregnated with an ion-containing electrolytic solution. In one preferred example, the secondary battery may be a lithium secondary battery.
최근 리튬 이차전지는 소형 모바일 기기뿐만 아니라 대형 디바이스의 전원으로 많은 관심을 모으고 있으며, 그러한 분야에의 적용 시 작은 중량을 가지는 것이 바람직하다. 이차전지의 중량을 줄이는 하나의 방안으로서, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체를 내장한 구조가 바람직할 수 있다. 이러한 리튬 이차전지에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로 본 명세서에는 관련 설명을 생략한다.Recently, a lithium secondary battery has attracted much attention as a power source for a large-sized device as well as a small-sized mobile device, and it is desirable to have a small weight when applied to such a field. As one of the measures for reducing the weight of the secondary battery, a structure in which the electrode assembly is embedded in the pouch-shaped case of the aluminum laminate sheet may be preferable. Such a lithium secondary battery is well known in the art, so a description thereof will be omitted herein.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 중대형 디바이스의 전원으로 사용할 때에는, 장기간의 사용시에도 작동 성능의 저하 현상을 최대한 억제하고, 수명 특성이 우수하며, 저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있는 구조의 이차전지가 바람직하다. 이러한 관점에서 본 발명의 전극조립체를 포함하는 이차전지는 이를 단위전지로 하는 중대형 전지모듈에 바람직하게 사용될 수 있다.In addition, as described above, when used as a power source for a middle- or large-sized device, a secondary battery having a structure capable of suppressing the deterioration of operating performance to a maximum extent during long- term use, having excellent lifespan characteristics, and mass- From this point of view, the secondary battery including the electrode assembly of the present invention can be preferably used for a middle- or large-sized battery module using the unit battery.
다수의 이차전지를 포함하는 전지 모듈을 포함하는 전지 팩의 경우, 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; 이-바이크(E-bike); 이-스쿠터(E-scooter); 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 및 전기 상용차로 이루어진 중대형 디바이스 군에서 선택된 하나 이상의 전원으로 사용될 수 있다.In the case of a battery pack including a battery module including a plurality of secondary batteries, a power tool; An electric vehicle selected from the group consisting of Electric Vehicle (EV), Hybrid Electric Vehicle (HEV), and Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV); E-bike; An e-scooter; Electric golf cart; Electric truck; And an electric commercial vehicle.
중대형 전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 방식 또는 직렬/병렬 방식으로 연결하여 고출력 대용량을 제공하도록 구성되어 있으며, 그에 대해서는 당업계에 공지되어 있으므로 본 명세서에는 관련 설명을 생략한다.
The middle- or large-sized battery module is configured to provide a large-capacity large-capacity battery by connecting a plurality of unit cells in a serial manner or a serial / parallel manner, which is well known in the art and thus will not be described herein.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 맞물림 패턴이 구현되는 결합부위를 구비한 전극조립체를 제조하는 예를 설명하기로 한다.Hereinafter, an example of manufacturing an electrode assembly having a coupling portion in which a multiple engagement pattern according to the present invention is realized will be described.
실시예Example
(실시예 1) (Example 1)
먼저, 전지 케이스의 수납부에 양극/분리막/음극이 순차적으로 적측된 통상적인 전극조립체를 내장한 다음, 전극조립체의 집전체로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 전극 탭들과 전극 리드의 용접부위를 상호 맞닿게 어라인하고, 제1 가압핀과 홀이 형성되어 있는 제1 다이 사이에 배치하였다. First, a conventional electrode assembly in which a positive electrode / separator / negative electrode is sequentially formed is housed in a battery compartment of a battery case, and a plurality of electrode taps protruding from a current collector of the electrode assembly are welded to the electrode leads. And arranged between the first pressure pin and the first die in which the hole is formed.
그 다음으로, 제1 다이의 홀 내부로 제1 가압핀이 삽입되도록 가압하는 1차 클린칭(clinching A) 공정을 실시하였다. 이어서, 제2 가압핀과 홀이 형성되어 있는 제2 다이를 이용하여 상기 전극탭 및 전극리드를 가압,결합하는 2차 클린칭(clinching B) 공정을 실시하였다. 이때, 상기 제1 및 제2 가압핀의 직경 및 제1 및 제2 다이의 홀 깊이는 각각 하기 표 1에 나타낸 바와 같다. Next, a primary clinching A process was performed to press the first pressing pin into the hole of the first die. Next, a second-order clinching B process was performed in which the electrode tab and the electrode lead were pressed and coupled using a second die having a second pressing pin and a hole. The diameters of the first and second pressing pins and the hole depths of the first and second dies are shown in Table 1 below.
그 다음으로, 전지 케이스 내부에 전해액을 주입하고, 전지 케이스의 상부 라미네이트 시트와 하부 라미네이트가 접하는 외주 면을 열융착시켜 전지 케이스에 실링부를 형성하여 이차전지를 제조하였다. 이와 같은 클린칭 공정을 중복 구현하여 얻어진 전극탭 및 전극리드를 가압하여 결합한 용접 결과를 도 9에 나타내었다.Next, an electrolytic solution was injected into the battery case, and the upper and lower laminate sheets of the battery case were thermally fused to each other to form a sealing portion in the battery case to manufacture a secondary battery. FIG. 9 shows the results of welding the electrode tabs and the electrode leads obtained by overlapping and implementing such a clinching process.
(실시예 2) (Example 2)
1차 클린칭 공정 이후 2차 클린칭을 실시하는 대신, 역순으로 2차 클린칭 공정 이후 1차 클린칭을 실시하는 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다. 이와 같은 클린칭 공정을 중복 구현하여 얻어진 전극탭 및 전극리드를 가압하여 결합한 용접 결과를 도 9에 나타내었다.
A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that secondary cleaning was performed after the primary cleaning step and then primary cleaning was performed after the secondary cleaning step in reverse order. FIG. 9 shows the results of welding the electrode tabs and the electrode leads obtained by overlapping and implementing such a clinching process.
도 9를 살펴보면, 클린칭 A에서는 상기 전극탭 및 전극리드의 용접강도가 48.82kgf 였고, 클린칭 B에서는 74.57kgf로 개별적인 용접 강도를 나타내었다.Referring to FIG. 9, in the clinching A, the welding strength of the electrode tab and the electrode lead was 48.82 kgf, and in the clinching B, the welding strength was 74.57 kgf.
하지만, 클린칭 A 이후에 클린칭 B를 수행한 실시예 1 (도 5 및 6 참조)과 클린칭 B 이후에 클린칭 A 공정을 수행한 실시예 2 (도 7 및 8 참조)를 비교해 보면, 양쪽 모두 개별적으로 1회의 클린칭 공정을 수행한 결과 보다 실시예 1의 용접 강도는 96.12kgf이고, 실시예 2의 용접 강도는 90.01kgf로 최대 2배 정도 향상된 것을 확인할 수 있었다.
However, when comparing the first embodiment (see FIGS. 5 and 6) of performing the cleansing B after the cleansing A and the second embodiment (see FIGS. 7 and 8) of performing the cleansing A process after the cleansing B, It was confirmed that the welding strength of Example 1 was 96.12 kgf, and the welding strength of Example 2 was improved by a maximum of 2 times by 90.01 kgf, as compared with the results of performing one cleaning process individually.
(비교예)(Comparative Example)
상기 실시예 1에서 2회 클린칭 공정 대신 1회 클린칭 공정을 수행하는 것을 제외하고는, 상기 실시예와 같은 방법으로 파우치형 이차 전지를 제작하였다.
A pouch-type secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the first cleaning step was performed in place of the second cleaning step in the first embodiment.
(실험예 1)(Experimental Example 1)
상기 실시예 1 및 2와 비교예에서 각각 제조된 전지를 대상으로 인장 강도를 테스트하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The tensile strength of each of the batteries prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples was tested, and the results are shown in Table 2 below.
본 실험에서는 각각 100 개의 전지들에 대해 반복적으로 수행하였고, 동일한 인장압력을 인가하여 용접부위의 단락여부를 확인하는 과정을 100회 진행하는 과정으로 수행하였다.In this experiment, 100 cells were repeatedly performed, and the same tensile pressure was applied to check whether the welds were short-circuited.
(N/mm2)The tensile strength
(N / mm2)
단락 개체수Example 1
Number of paragraphs
단락 개체수Example 2
Number of paragraphs
단락 개체수Comparative example
Number of paragraphs
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에서 제조된 이차전지의 경우, 100개 전지 모두에서 인장력테스트에 대한 단락 불량이 발생하지 않은 반면, 비교예의 전지에서는 30%의 개체에서 용접부위에 단락이 발생하였다.
As shown in Table 2, in the case of the secondary batteries manufactured in Examples 1 and 2, short-circuit failure for the tensile test did not occur in all 100 batteries, while in the battery of Comparative Example, 30% Lt; / RTI >
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.
100: 이차전지
200: 전지케이스
300: 전극조립체
310, 320: 전극 탭
410, 420 : 리드부(전극 리드)
411: 리드필름
430: 절연필름
510: 제1 가압핀
530: 제2 가압핀
520: 제1 다이
540: 제2 다이
X, Y: 결합부100: secondary battery
200: Battery case
300: electrode assembly
310, 320: electrode tab
410, 420: lead portion (electrode lead)
411: lead film
430: insulating film
510: first pressing pin
530: Second presser pin
520: first die
540:
X, Y:
Claims (14)
상기 전극탭과 결합되는 전극 리드를 포함하며,
상기 전극탭과 전극리드의 결합 부위에 복수의 단차 구조로 구현되는 다중 맞물림 (interlock) 패턴이 형성되어 있으며,
상기 다중 맞물림 패턴은 상기 전극탭 및 전극리드가 적층되어 결합된 부위에서 깊이와 폭이 상이한 돌출패턴이 적어도 2 이상 중첩되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체. An electrode tab extending from the anode and the cathode;
And an electrode lead coupled to the electrode tab,
Wherein a plurality of interlock patterns are formed in a plurality of stepped structures at a connection portion between the electrode tabs and the electrode leads,
Wherein the multiple engaging patterns include a structure in which at least two protruding patterns having different depths and widths are overlapped in a region where the electrode tabs and the electrode leads are laminated and overlapped.
상기 다중 맞물림 패턴은 하부로 돌출되는 제1패턴과, 상기 제1패턴의 바닥면으로부터 하부로 돌출되는 제2패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method according to claim 1,
Wherein the multiple engaging patterns are formed of a first pattern protruding downwardly and a second pattern protruding downward from a bottom surface of the first pattern.
상기 제1패턴 및 제2패턴의 에지부는 각각 상기 제1패턴 및 제2패턴의 하면보다 하부로 더 돌출되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method of claim 3,
Wherein edge portions of the first pattern and the second pattern are formed so as to protrude further downward than lower surfaces of the first pattern and the second pattern, respectively.
상기 전극조립체는 상기 전극탭 및 전극리드의 결합 부위에 깊이와 폭이 상이한 돌출부를 적어도 2 이상 구비한 다중 맞물림 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method according to claim 1,
Wherein the electrode assembly includes a multiple engagement pattern having at least two protrusions having depths and widths different from each other at a joint portion between the electrode tabs and the electrode leads.
b) 상기 중첩된 전극탭 및 전극리드의 결합 부위에 제1 핀 및 제1 다이를 매개로 이용하여 제1 클린칭 공정을 수행하는 단계; 및
c) 상기 제1 클린칭된 결합 부위 상에 제(1+n) 핀 및 제(1+n) 다이를 매개로 이용하여 제(1+n) 클린칭 공정을 수행하는 단계(이때, n은 1 내지 5의 자연수이다)를 포함하는 전극조립체의 제조방법.a) arranging the electrode tab extending from the anode and the cathode and a part of the electrode lead coupled to the electrode tab overlap;
b) performing a first clinching process using a first pin and a first die at a bonding site of the overlapped electrode tab and the electrode lead; And
c) performing a (1 + n) clinching process on the first cleated binding site via a (1 + n) pin and a (1 + n) 1 to 5). ≪ / RTI >
상기 제(1+n) 클린칭 공정을 수행하는 단계는
상기 제1 가압핀보다 직경이 큰 제(1+n) 가압핀을 이용하며,
상기 제1 다이의 깊이보다 깊이가 낮은 제(1+n) 다이를 이용하여 상기 전극탭 및 전극리드를 재차 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.The method of claim 6,
The step (1 + n) of performing the (1 + n)
(1 + n) pressing pin having a larger diameter than the first pressing pin is used,
And pressing the electrode tab and the electrode lead again using a (1 + n) die having a depth lower than the depth of the first die.
상기 b)단계 및 c)단계가 역순으로 수행되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.The method of claim 6,
Wherein the steps b) and c) are performed in reverse order.
상기 b)단계 및 c)단계가 적어도 2회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.The method of claim 6,
Wherein the steps b) and c) are repeated at least twice.
상기 전극조립체는 권취형, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method of claim 10,
Wherein the electrode assembly comprises one of a winding type, a stack type, and a stack / folding type structure.
상기 전극 조립체는 양극 집전체 상에 코팅되는 양극 활물질로서 Li2MnO3 및 LiMO2 (M은 전이금속원소임)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method of claim 10,
Wherein the electrode assembly includes Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M is a transition metal element) as a cathode active material coated on the cathode current collector.
상기 전기화학소자는 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method of claim 10,
Wherein the electrochemical device is a secondary battery.
상기 전기화학소자는 이차전지를 포함하는 전지모듈 및 다수의 전지의 모듈을 포함하는 전지팩으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method according to any one of claims 10 to 13,
Wherein the electrochemical device is any one selected from the group consisting of a battery module including a secondary battery and a battery pack including a plurality of battery modules.
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