KR101593268B1 - Secondary battery having plural leads and preparation methode of thereof - Google Patents

Secondary battery having plural leads and preparation methode of thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101593268B1
KR101593268B1 KR1020130035396A KR20130035396A KR101593268B1 KR 101593268 B1 KR101593268 B1 KR 101593268B1 KR 1020130035396 A KR1020130035396 A KR 1020130035396A KR 20130035396 A KR20130035396 A KR 20130035396A KR 101593268 B1 KR101593268 B1 KR 101593268B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
electrode assembly
secondary battery
leads
cathode
Prior art date
Application number
KR1020130035396A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140119560A (en
Inventor
조규호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130035396A priority Critical patent/KR101593268B1/en
Publication of KR20140119560A publication Critical patent/KR20140119560A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101593268B1 publication Critical patent/KR101593268B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/045Cells or batteries with folded plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0583Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/10Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

양극/분리막/음극이 순차적으로 배열된 전극 조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 이차 전지로서, 상기 전극 조립체를 구성하는 각각의 양극 및 음극은 전극 탭을 구비하고, 상기 전극 탭들은 서로 독립적으로 N의 전극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이차 전지는 N개의 전극 리드를 포함하고, 각각의 전극 리드를 통해 N개의 포메이션 공정이 가능함으로써 SEI 막의 두께를 조절하여 이차 전지의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
A secondary battery in which an electrode assembly in which an anode / a separator / a cathode are sequentially arranged is embedded in a sealed state, wherein each anode and cathode constituting the electrode assembly has an electrode tab, And the electrode lead is electrically connected to one of the electrode leads of the secondary battery and a method of manufacturing the secondary battery.
The secondary battery of the present invention includes N electrode leads, and N formation processes can be performed through the respective electrode leads, so that the performance of the secondary battery can be further improved by controlling the thickness of the SEI film.

Description

복수개의 전극 리드를 포함하는 이차 전지 및 그 제조방법{SECONDARY BATTERY HAVING PLURAL LEADS AND PREPARATION METHODE OF THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery including a plurality of electrode leads,

본 발명은 복수개의 전극 리드를 포함하는 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a secondary battery including a plurality of electrode leads and a method of manufacturing the same.

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 이차 전지와 파우치형 이차 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬 이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 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.

이차 전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.The secondary battery may be classified according to how the electrode assembly having the anode / separator / cathode structure is formed. Typically, the jelly-roll having the structure in which the anode and the cathode are wrapped with the separator interposed therebetween, (Stacked) electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, a stacked (stacked) electrode assembly in which a predetermined unit of positive and negative electrodes are stacked A stack / folding type electrode assembly having a structure in which a Bi-cell or a full cell stacked with a capacitor is wound.

도 1은 종래의 대표적인 파우치형 이차 전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a typical structure of a conventional pouch type secondary battery.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차 전지(10)는, 전극 조립체(30), 전극 조립체(30)로부터 연장되어 있는 다수의 음극 탭들(40)과 다수의 양극 탭들(50), 다수의 음극 탭들(40)과 전기적으로 연결된 하나의 음극 리드(60), 다수의 양극 탭들(50)과 전기적으로 연결된 하나의 양극 리드(70), 및 전극 조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, a pouch-type secondary battery 10 includes an electrode assembly 30, a plurality of cathode taps 40 extending from the electrode assembly 30, a plurality of cathode taps 50, One positive electrode lead 60 electrically connected to the negative electrode tab 40 and one positive electrode lead 70 electrically connected to the plurality of positive electrode taps 50 and a battery case 20 accommodating the electrode assembly 30 .

도 2는 도 1의 이차 전지에서 음극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 음극리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부의 부분 확대도이다. FIG. 2 is a partially enlarged view of the inside of a battery case in which negative electrode tabs are connected in a dense form in the secondary battery of FIG. 1 and connected to a negative electrode lead. FIG.

도 2를 참조하면, 전극 조립체(30)의 음극 집전체(41)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 음극 탭들(40)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 용착부의 형태로 하나의 음극 리드(60)에 연결된다. 이러한 음극 리드(60)는 음극 탭 용착부에 대향되는 대향 단부(61)가 노출된 상태로 전지케이스(20)에 의해 밀봉되어 밀봉부를 형성한다. 다수의 음극 탭들(40)이 일체로 결합되어 용착부를 형성함으로 인해, 전극 조립체(30)는 상기 음극 리드(60)를 미봉하는 전지 케이스(20)의 밀봉부로부터 소정의 길이(L1)로 이격되어 있다. 2, a plurality of negative electrode tabs 40 protruding from the negative electrode current collector 41 of the electrode assembly 30 may be formed by, for example, a single welded portion in the form of a welded portion integrally joined by welding And is connected to the negative electrode lead 60. The negative electrode lead 60 is sealed by the battery case 20 in a state where the opposite end portion 61 opposed to the negative electrode tab weld portion is exposed to form a sealing portion. The electrode assembly 30 is separated from the sealing portion of the battery case 20 that does not seal the negative electrode lead 60 by a predetermined length L1 due to the plurality of negative electrode tabs 40 being integrally joined to form a bonded portion, .

통상적으로, 이차 전지는 전지케이스에 상기 구조의 전극 조립체를 삽입하여 전지셀을 제작하고, 전해액을 주입하여 밀봉한 후, 전지셀을 초기 충전하는 포메이션 공정을 거쳐 이차 전지를 제조하게 된다. Generally, a secondary battery is fabricated by inserting an electrode assembly of the above structure into a battery case, preparing a battery cell, injecting and sealing an electrolyte, and then forming a battery cell in an initial charging process.

이차 전지의 초기 충전시 양극인 리튬 금속 산화물로부터 나온 리튬 이온이 음극인 탄소 전극으로 이동하여 탄소에 인터컬레이션된다. 이때 리튬은 반응성이 강하므로 탄소 전극과 반응하여 음극의 표면에 고체 전해질 막(Solid Electrolyte Interface; SEI 막)을 형성하게 된다. During the initial charging of the secondary battery, lithium ions from lithium metal oxide, which is an anode, migrate to the carbon electrode, which is a cathode, and are intercalated into carbon. At this time, since lithium is highly reactive, it reacts with the carbon electrode to form a solid electrolyte interface (SEI film) on the surface of the cathode.

충전 초기에 형성된 SEI 막은 이후의 충, 방전 과정에서 리튬 이온과 탄소 음극 또는 다른 물질과의 반응을 막아주고, 이온 터널(Ion Tunnel)의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시킨다. 따라서, SEI 막은 리튬 이온을 용매화(solvation)시켜 함께 이동하는 분자량이 큰 전해액의 유기 용매들이 탄소 음극에 함께 코인터컬레이션되어 탄소 음극의 구조를 붕괴시키는 것을 막아 주는 역할을 한다.The SEI film formed at the beginning of charging prevents the reaction between lithium ion and carbon anode or other materials in the subsequent charging and discharging process, and functions as an ion tunnel to pass only lithium ions. Therefore, the SEI film prevents the collapse of the structure of the carbon anode by co-intercalating the organic solvent of the electrolytic solution having a large molecular weight, which is solvated with lithium ions and co-migrated together with the carbon anode.

상기 SEI 막의 형성은 포메이션 공정의 첫 번째 충전시에 이루어지므로, 포메이션 공정 조건을 개량하여 최적의 SEI 막을 형성시킴으로써 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 개발하는 것이 필요하다.
Since the formation of the SEI film is performed at the first charging of the forming process, it is necessary to develop a method capable of improving the performance of the battery by forming the optimum SEI film by improving the forming process conditions.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 N개의 전극 리드를 포함하고, 각각의 전극 리드를 통해 N개의 포메이션 공정이 가능함으로써 SEI 막의 두께를 조절하여 이차 전지의 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a secondary battery including N electrode leads and capable of N forming processes through respective electrode leads to further improve the performance of the secondary battery by controlling the thickness of the SEI film, Method.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 양극/분리막/음극이 순차적으로 배열된 전극 조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 이차 전지로서, 상기 전극 조립체를 구성하는 각각의 양극 및 음극은 전극 탭을 구비하고, 상기 전극 탭은 서로 독립적으로 N개의 전극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a secondary battery in which an electrode assembly in which an anode / a separator / a cathode are sequentially arranged is embedded in a sealed state, wherein each of the anode and the cathode constituting the electrode assembly includes an electrode tab And the electrode tabs are electrically connected to any one of the N electrode leads independently of each other.

또한, 본 발명은 (A) 양극/분리막/음극이 순차적으로 배열된 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하여 전지셀을 제조하는 단계; (B) 상기 전지 케이스에 전해액을 주입하고 밀봉하는 단계; 및 (C) 상기 전지셀을 포메이션(formation)하는 단계를 포함하며, 상기 전극 조립체를 구성하는 각각의 양극 및 음극의 전극 탭을 구비하고, 상기 전극 탭은 서로 독립적으로 N개의 전극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a battery cell, comprising the steps of: (A) preparing a battery cell by inserting an electrode assembly having an anode / separator / cathode sequentially arranged in a battery case; (B) injecting and sealing an electrolyte solution into the battery case; And (C) forming the battery cell, wherein each of the positive and negative electrode tabs constituting the electrode assembly has an electrode tab, And the second electrode is electrically connected to the second electrode.

본 발명의 이차 전지는 N개의 전극 리드를 포함함으로써 각각의 전극 리드를 통해 N개의 포메이션 공정이 가능하고, 전극 조립체의 외측과 내측 음극에 형성되는 SEI 막의 두께를 서로 다르게 조절하여 전지의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
The secondary battery of the present invention includes N electrode leads to enable N forming processes through the respective electrode leads and to control the thickness of the SEI film formed on the outer side and the inner side of the electrode assembly differently, Can be improved.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 파우치형 이차 전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지에서 음극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 음극 리드에 연결되어 있는 전지케이스 내부의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지의 전지케이스 내부의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이차 전지의 전지케이스 내부의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이차 전지의 전지케이스 내부의 모식도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
1 is an exploded perspective view of a conventional structure of a conventional pouch type secondary battery.
FIG. 2 is a partially enlarged view of the inside of a battery case in which negative electrode tabs are connected in a dense form in the secondary battery of FIG. 1 and connected to a negative electrode lead. FIG.
3 is a schematic view of a battery case of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of a battery case of a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
5 is a schematic view of a battery case of a secondary battery according to a third embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 양극/분리막/음극이 순차적으로 배열된 전극 조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 이차 전지로서, 상기 전극 조립체를 구성하는 각각의 양극 및 음극은 전극 탭을 구비하고, 상기 전극 탭은 서로 독립적으로 N개의 전극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있다. The secondary battery according to an embodiment of the present invention is a secondary battery in which an electrode assembly in which an anode / separator / cathode is sequentially arranged is embedded in a sealed state. Each of the anodes and the cathodes constituting the electrode assembly has an electrode tab And the electrode tabs are electrically connected to any one of the N electrode leads independently of each other.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차 전지는 복수의 양극 탭들을 구비하고, 상기 복수의 양극 탭들 중 1 또는 2 이상의 양극 탭은 독립적으로 N개의 양극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로 상기 이차 전지는 복수의 음극 탭들을 구비하고, 상기 복수의 음극 탭들 중 1 또는 2 이상의 음극 탭들은 독립적으로 N개의 음극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.That is, a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a plurality of positive electrode tabs, and one or more positive electrode tabs of the plurality of positive electrode tabs may be electrically connected to any one of the N positive electrode leads independently. Similarly, the secondary battery includes a plurality of negative electrode tabs, and one or more of the plurality of negative electrode tabs may be electrically connected to any one of the N negative electrode leads independently.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 N개의 전극 리드를 포함함으로써 각각의 전극 리드를 통해 N개의 포메이션 공정이 가능하고, 전극 조립체의 외측과 내측 음극에 형성되는 SEI 막의 두께를 서로 다르게 조절하여 전지의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.The secondary battery according to an embodiment of the present invention includes N electrode leads so that N formation processes are possible through each electrode lead and the thickness of the SEI film formed on the outer side and the inner side of the electrode assembly is adjusted differently The performance of the battery can be further improved.

일반적으로, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층한 스택형 또는 스택-앤-폴딩형 전극 조립체를 포함하는 이차 전지는 다수의 양극 탭들 및 음극 탭들이 각각 초음파 융착에 의해 하나의 양극 리드 및 음극 리드에 결합되어 있다. 그리고, 상기 양극 및 음극 탭들에 연결된 리드를 통해 소정의 전류를 소정 시간 공급하여 포메이션(formation) 공정이 수행된다. In general, a secondary battery including a stacked or stacked-and-folded electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are stacked with a separator interposed therebetween is characterized in that a plurality of positive electrode tabs and negative electrode tabs are formed by one- Lead and negative electrode leads. Then, a predetermined current is supplied for a predetermined time through a lead connected to the positive electrode and the negative electrode taps, and a formation process is performed.

상기 포메이션 공정은 전지 조립후에 충전과 방전을 되풀이하여 전지를 활성화하는 것이다. 이 공정에서, 충전시 양극으로 사용되는 리튬 금속 산화물로부터 나온 리튬 이온이 음극으로 사용되는 탄소(결정질 또는 비결정질) 전극으로 이동하며 삽입되는데, 이때 리튬은 반응성이 강하므로 탄소 음극에서 반응하여 Li2CO₃, Li2O 또는 LiOH 등의 화합물을 만들어내고, 이들은 탄소 음극의 표면에 SEI(Solid Electrolyte Interface) 막을 형성한다. The forming process activates the battery by repeating charging and discharging after assembling the battery. In this process, there is inserted and moved to the carbon (crystalline or amorphous) electrode is a lithium-ion derived from lithium metal oxide used as the anode upon charging is used as a cathode, wherein the lithium is because reactivity steel by reaction in the carbon negative electrode Li 2 CO₃ , Li 2 O, or LiOH, which form a SEI (Solid Electrolyte Interface) film on the surface of the carbon anode.

상기 SEI 막이 형성되고 나면, 리튬 이온은 탄소 음극이나 다른 물질과 부반응을 하지 않으므로, 리튬 이온의 양을 가역적으로 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유기 용매들이 리튬 이온과 함께 삽입되어 탄소 음극의 구조가 붕괴되는 것을 막아줌으로써, 이차 전지의 충방전이 가역적으로 유지되어 전지 수명이 향상된다. 따라서, 이차 전지에서 SEI 막의 역할은 중요한 것이며, 이것을 형성시키는 포메이선 공정은 전지의 수명을 결정하는 중요한 역할을 하고 있다.After the SEI film is formed, the lithium ion does not react with the carbon anode or the other material. Therefore, not only the amount of lithium ion can be reversibly maintained, but also the organic solvent is intercalated with the lithium ion, The charge / discharge of the secondary battery is reversibly maintained, and the life of the battery is improved. Therefore, the role of the SEI film in the secondary battery is important, and the FOMEYE line process for forming the SEI film plays an important role in determining the lifetime of the battery.

그러나, 포메이션을 통해 SEI 막이 형성되었다고 해서, 반드시 좋은 수명을 가진 전지가 되는 것은 아니다.  However, formation of the SEI film through the formation does not necessarily result in a battery having a good life.

대부분의 SEI 막의 형성은 상기 포메이션 공정의 첫 번째 충전시에 이루어지는데, 다수의 전극 탭들이 함께 연결된 하나의 전극 리드를 통해 동일 조건의 포메이션 공정이 수행되기 때문에, SEI 막의 생성 조건이 동일하게 된다. 다시 말해, 이차 전지의 포메이션 공정 시, 전극 조립체의 내부는 외부보다 온도의 축척이 많음에도 불구하고 하나의 리드를 통해 포메이션 공정이 수행되기 때문에, 동일 조건으로 포메이션 공정의 초기 충전이 이루어질 수 밖에 없으며, 이에 따라 전극 조립체를 구성하는 각각의 음극 표면에 형성되는 SEI 막은 그 생성 조건이 동일하게 된다. 이 경우 전극 조립체 내부의 온도 구배 또는 음극 활물질의 확산에 의해서 SEI 막의 퇴화도의 차이가 발생할 수 있으며, 이로 인해 이차 전지 전체의 퇴화도가 촉진될 수 있다.Most of the SEI films are formed at the time of the first filling of the forming process. Since the same forming process is performed through one electrode lead connected to the plurality of electrode tabs, the SEI film is produced under the same conditions. In other words, during the forming process of the secondary battery, since the forming process is performed through one lead even though the temperature inside the electrode assembly is larger than the external temperature, the initial charging of the forming process can not be achieved under the same conditions , So that the SEI film formed on each cathode surface constituting the electrode assembly has the same production conditions. In this case, the temperature gradient in the electrode assembly or the diffusion of the anode active material may cause a difference in the degree of degradation of the SEI film, thereby accelerating degradation of the entire secondary battery.

따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 다수의 전극 탭들(양극탭들 또는 음극 탭들)을 서로 독립적으로 N개의 전극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결함으로써 각각의 전극 리드를 통해 서로 다른 조건의 포메이션 공정을 수행할 수 있다. 이러한 다양한 포메이션 공정 조건을 이용하여 SEI 막의 두께를 조절하여 SEI 막을 보다 최적화함으로써 전지의 수명을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, in order to solve the above-described problem, the present invention provides a method of electrically connecting a plurality of electrode taps (positive tabs or negative tabs) to any one of N electrode leads independently of each other, Process can be performed. By using these various forming process conditions, the thickness of the SEI film can be adjusted to further optimize the SEI film, thereby further improving the lifetime of the battery.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 리드의 개수를 나타내는 N은 1 내지 전극 탭의 수일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, N representing the number of the electrode leads may be from 1 to several electrode tabs.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 3 내지 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 전지케이스 내부의 모식도로서, 설명의 편의를 위하여 음극 탭들과 음극 리드를 포함하는 전극 조립체를 모식적으로 도시하였지만, 이러한 구조는 양극 탭들과 양극 리드를 포함하는 구조에서도 적용된다. FIGS. 3 to 5 are schematic views of the inside of a battery case of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. For convenience of explanation, an electrode assembly including negative electrode taps and negative electrode leads is schematically shown. The present invention is also applicable to a structure including a positive electrode lead.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 이차 전지는 전극 조립체(130), 전극판(m)으로부터 연장되어 있는 전극 탭(150~156), 상기 전극 탭(150~156)에 전기적으로 연결되어 있는 전극 리드(170~176), 상기 전극 탭(150~156) 및 상기 전극 리드(170~176)가 용접되어 연결된 전극 탭-리드 결합부(190), 및 전극 조립체(130)를 수용하는 전지 케이스(120)를 포함하는 것으로 구성되어 있으며, 상기 전극 리드(170~176)는 일면 또는 양면에 절연층(180)을 포함한다.3 to 5, the secondary battery includes an electrode assembly 130, electrode tabs 150 to 156 extending from the electrode plate m, electrodes (electrodes) 150 to 156 electrically connected to the electrode tabs 150 to 156, The electrode tab-to-lead coupling portion 190 to which the leads 170 to 176, the electrode tabs 150 to 156 and the electrode leads 170 to 176 are welded and the battery case The electrode leads 170 to 176 may include an insulating layer 180 on one or both surfaces thereof.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 이차 전지의 전지케이스 내부의 모식도를 나타내는 도 3을 살펴보면, 전극 조립체(130)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형, 와인딩 또는 스택-앤-폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 활물질이 양면에 각각 도포되어 있는 양극 집전체와 음극 집전체 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극 조립체(130)는 다수의 전극판(m)들로 구성되어 있고, 전극판(m)들에서 연장된 전극 탭(150~156)들은 각각 독립적으로 전극 리드(170~176)와 전기적으로 연결되어 있다.3, which is a schematic view of a battery case of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention, an electrode assembly 130 is a power generation element in which an anode and a cathode are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, Winding, or stack-and-folding structure. An electrode assembly 130 having a structure in which a separator is interposed between a positive electrode current collector and an electrode current collector having electrode active materials coated on both surfaces thereof is composed of a plurality of electrode plates m, The electrode tabs 150 to 156 extending from the electrode leads 170 to 176 are electrically connected to the electrode leads 170 to 176, respectively.

또한, 상기 전극 탭-리드 결합부(190)에 있어서, 전극 리드와 전극 탭은 다양한 방식으로 결합될 수 있는 바, 바람직하게는 용접에 의해 더욱 안정적으로 결합될 수 있으며, 그러한 용접은, 예를 들어 초음파 용접, 레이저 용접, 저항 용접 등에 의해 수행될 수 있다.In addition, in the electrode tab-to-lead coupling portion 190, the electrode leads and the electrode tabs can be coupled in various manners, and can be more stably coupled, preferably by welding, For example, ultrasonic welding, laser welding, resistance welding, or the like.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 이차 전지의 전지케이스 내부의 모식도를 나타내는 도 4를 살펴보면, 이차 전지는 전극 조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭(150~156)을 구비하며, 이때 전극 조립체(130)의 최외측 전극 탭(150, 156)은 각각 독립적으로 제 1 전극 리드(170) 및 제 2 전극 리드(176)와 전기적으로 연결되고, 복수개의 내측 전극 탭(151~155)은 함께 하나의 제 3 전극 리드(173)와 전기적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 4, which is a schematic view of a battery case of a secondary battery according to a second embodiment of the present invention, the secondary battery includes electrode tabs 150 to 156 extending from the electrode assembly 130, The outermost electrode tabs 150 and 156 of the first electrode tab 130 are electrically connected to the first electrode leads 170 and the second electrode leads 176 independently and the plurality of inner electrode tabs 151 to 155 are connected together And may be electrically connected to one third electrode lead 173.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 이차 전지의 전지케이스 내부의 모식도를 나타내는 도 5를 살펴보면, 이차 전지는 전극 조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭(150~156)을 구비하며, 이때 전극 조립체(130)의 최외측 전극 탭(150, 156)은 각각 독립적으로 제 1 전극 리드(170) 및 제 2 전극 리드(176)와 전기적으로 연결되고, 최내측 전극 탭(153)은 제 3 전극 리드(173)와 전기적으로 연결되며, 최외측 전극 탭(150, 156)과 최내측 전극 탭(153)을 제외한 나머지 전극 탭(151,152 및 154, 155)은 제 3 전극 리드(173)와 상기 제 1 전극 리드(170) 사이 또는 제 3 전극 리드(173)와 상기 제 2 전극 리드(176) 사이에 위치하는 각각 제 4 전극 리드(177) 또는 제 5 전극 리드(178)와 전기적으로 연결될 수 있다. 5 showing a schematic view of a battery case of a secondary battery according to a third embodiment of the present invention, the secondary battery includes electrode tabs 150 to 156 extending from the electrode assembly 130, The outermost electrode tabs 150 and 156 of the first electrode lead 130 are electrically connected to the first electrode lead 170 and the second electrode lead 176 independently and the innermost electrode tab 153 is electrically connected to the third electrode lead 150. [ And the electrode tabs 151 and 152 and 154 and 155 excluding the outermost electrode tabs 150 and 156 and the innermost electrode tab 153 are electrically connected to the third electrode lead 173 and the first electrode tab 173, And may be electrically connected to the fourth electrode lead 177 or the fifth electrode lead 178 located between the electrode leads 170 or between the third electrode lead 173 and the second electrode lead 176, respectively.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 리드는 전극 탭들을 전기적으로 연결할 수 있는 소재로 이루어진 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 전극 리드는 바람직하게는 금속 플레이트일 수 있다. 그러한 금속 플레이트의 예로는, 알루미늄 플레이트, 구리 플레이트, 니켈 플레이트, 니켈이 코팅된 구리 플레이트, SUS 플레이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the electrode lead is not particularly limited as long as it is made of a material capable of electrically connecting the electrode tabs. The electrode lead may preferably be a metal plate. Examples of such a metal plate include, but are not limited to, an aluminum plate, a copper plate, a nickel plate, a nickel-coated copper plate, and an SUS plate.

한편, 상기 각각의 전극 리드는 서로 다른 리드와의 절연을 위해 일면 또는 양면에 절연층(180)을 포함하며, 상기 절연층(180)은 각 전극 리드의 일면 또는 양면에 부착 또는 코팅되어 형성될 수 있다.Each of the electrode leads includes an insulating layer 180 on one surface or both surfaces thereof for insulation from different leads, and the insulating layer 180 is formed by being attached or coated on one or both surfaces of each electrode lead .

상기 절연층은 전기 절연성 소재로서 전지의 작동에 영향을 주지 않는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 네오펜틸글리콜 및 고결정화 폴리프로필렌(HCPP) 등의 전기 절연성 고분자 소재가 사용될 수 있다. The insulating layer is not particularly limited as long as it does not affect the operation of the battery as an electrically insulating material. Examples of the insulating layer include polyester, polypropylene, polyvinyl chloride, neopentyl glycol and highly crystallized polypropylene (HCPP) An electrically insulating polymer material may be used.

상기 절연층은 또 다른 예로서, 부직포 형태로 이루어질 수 있다. 상기 부직포는 예를 들어 전자재료용 부직포로서, 여러 개의 단섬유들을 직포 공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정방향으로 배열하여 열융착 하거나, 합성수지 접착제로 결합하여 펠트 모양으로 만든 시트이다. 이러한 부직포는 예를 들어 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 계열의 소재로 이루어질 수 있다.As another example, the insulating layer may be in the form of a nonwoven fabric. The nonwoven fabric is, for example, a nonwoven fabric for electronic materials, a plurality of short fibers arranged in a parallel or negative direction without being subjected to a woven process, heat-sealed, or bonded to a synthetic resin adhesive to form a felt. Such a nonwoven fabric may be made of a polyolefin-based material such as polypropylene.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 리드 표면에 코팅된 절연층의 두께는 20 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 만약 절연층의 두께가 20 ㎛ 미만일 경우에는 목적하는 절연성 향상을 기대하기 어렵고 가공성이 떨어지며, 반대로 두께가 100 ㎛를 초과하면, 전극 리드 및 전지케이스와 접하는 부위에 큰 단차를 유발하여 밀봉을 저해할 수 있으므로 바람직하지 않다.According to an embodiment of the present invention, the thickness of the insulating layer coated on the electrode lead surface may be 20 m to 100 m. If the thickness of the insulating layer is less than 20 占 퐉, it is difficult to expect the desired improvement in the insulating property and the processability is poor. Conversely, if the thickness exceeds 100 占 퐉, a large step is caused in the electrode lead and the portion contacting with the battery case, It is not preferable.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법은 (A) 양극/분리막/음극이 순차적으로 배열된 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하여 전지셀을 제조하는 단계; (B) 상기 전지 케이스에 전해액을 주입하고 밀봉하는 단계; 및 (C) 상기 전지셀을 포메이션(formation)하는 단계를 포함하며, 상기 전극 조립체를 구성하는 각각의 양극 및 음극의 전극 탭을 구비하고, 상기 전극 탭은 서로 독립적으로 N개의 전극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있다.A method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (A) preparing a battery cell by inserting an electrode assembly having an anode / separator / cathode sequentially arranged in a battery case; (B) injecting and sealing an electrolyte solution into the battery case; And (C) forming the battery cell, wherein each of the positive and negative electrode tabs constituting the electrode assembly has an electrode tab, Respectively.

본 발명의 일 실시예에 따르는 이차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (A)는 상기 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 전극 조립체를 제조하고 이를 전지 케이스에 삽입하여 전지셀을 제조하는 과정이다. In the method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the step (A) is a process of fabricating a battery cell by manufacturing an electrode assembly with a separator interposed between the anode and the cathode, and inserting the electrode assembly into the battery case .

이러한 전지셀을 제조하는 단계(A)는 특별히 제한되지 않으며 공지된 방법에 따라 수행 가능하다. Step (A) of manufacturing such a battery cell is not particularly limited and can be carried out according to a known method.

또한, 상기 전극 조립체는 양극/분리막/음극이 소정 규격(직사각형 또는 정사각형)으로 각각 절단된 필름 형태의 스택(stack) 형 전극 조립체이지만, 소위, 젤리-롤 형태의 와인딩(winding) 전극 조립체 또는 스택-앤-폴딩(stacking and folding)형 전극 조립체일 수도 있다.The electrode assembly is a stacked electrode assembly of a film type in which a cathode / separator / cathode is cut into a predetermined size (rectangular or square), but a so-called jelly-roll type winding electrode assembly or stack And may be a stacking and folding type electrode assembly.

본 발명의 일 실시예에 따르는 이차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (B)는 상기 전지 케이스에 전해액을 주입하고 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다. In the method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the step (B) may include injecting and sealing an electrolyte into the battery case.

상기 전지 케이스는 전지의 포장을 위한 외장재로 사용되는 것으로서, 원통형, 각형 또는 파우치형이 사용될 수 있다. The battery case is used as a casing for packaging the battery, and may be a cylindrical, square, or pouch type.

한편, 상기 전해액은 유기 용매 및 리튬염을 포함하여, 필요에 따라 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매, 리튬염 및 첨가제는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다.On the other hand, the electrolytic solution includes an organic solvent and a lithium salt, and may contain an additive as needed. The organic solvent, lithium salt and additives may be used without limitation as long as they are commonly used in the art.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전지 케이스가 파우치형인 경우에, 알루미늄 층을 포함하는 알루미늄 적층 파우치가 사용될 수 있다. 상기 전해액을 주입한 이후에, 상기 알루미늄 적층 파우치의 개봉된 부분을 열용접 또는 열융착함으로써 밀봉할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the battery case is a pouch type, an aluminum laminated pouch including an aluminum layer may be used. After the electrolytic solution is injected, the opened portion of the aluminum laminated pouch can be sealed by heat welding or heat sealing.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 단계 (C)는 상기 전지셀을 포메이션하는 단계를 포함할 수 있다. Meanwhile, in the method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention, the step (C) may include forming the battery cell.

상기 포메이션하는 단계(C)는 상기 전지셀을 전지 용량의 5% 초과 50% 미만으로 초기 충전하는 공정을 포함할 수 있다. The forming step (C) may include a step of initially charging the battery cell to more than 5% and less than 50% of the battery capacity.

상기 초기 충전은 전지 용량의 5% 이하로 초기 충전을 수행하는 경우, 상기 포메이션하는 단계 및 그 이후의 단계에서 전지셀이 부푸는 스웰링(swelling) 현상이 발생할 뿐만 아니라 초기 저항이 증가한다는 문제가 있다. 한편, 전지 용량이 50% 이상으로 초기 충전을 수행하는 경우, 초기 충전시 원하지 않는 부반응이 발생할 가능성이 높아지기 때문에 견고한 SEI 막이 형성되지 못한다는 문제가 있다. When the initial charging is performed at an initial charging of 5% or less of the battery capacity, a swelling phenomenon in which the battery cells swell in the forming step and the subsequent steps occurs, and the initial resistance is increased have. On the other hand, when initial charging is performed with a battery capacity of 50% or more, there is a problem that a strong SEI film can not be formed because an undesired side reaction is likely to occur at the time of initial charging.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차 전지의 포메이션 공정에 있어서, 전극 조립체의 내부는 포메이션 공정 시 온도의 축적이 많으며, 특히 전지 두께가 두꺼운 전기 자동차(EV) 전지의 경우 전지 두께 방향으로의 온도 등에 있어 차이가 생길 수 있다. 이 점을 고려하여 전극 조립체의 위치별로 형성된 N개의 전극 리드를 통해 N개의 조건으로 다양하게 포메이션 공정을 수행할 수 있어, 전극 조립체의 음극에 위치별로 형성되는 SEI 막의 두께를 조절할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the forming process of the secondary battery, the interior of the electrode assembly has a large temperature accumulation during the forming process, and in particular, in the case of an EV battery having a large battery thickness, There may be differences in the Considering this point, the forming process can be variously performed under N conditions through the N electrode leads formed at the positions of the electrode assembly, so that the thickness of the SEI film formed at the cathode of the electrode assembly can be controlled.

예를 들면, 상기 포메이션 공정은 초기 충전의 전류 조건을 상이하게 하여 전극 조립체의 음극의 위치별로 SEI 막의 두께를 조절할 수 있다. For example, the forming process may vary the current conditions of the initial charge to control the thickness of the SEI film by the location of the cathode of the electrode assembly.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3 및 도 5에 있어서, 전극 조립체의 최외측 전극 리드(170, 176)를 통한 포메이션 공정은 0.01 C 내지 1 C의 전류 조건에서 초기 충전이 수행될 수 있으며, 전극 조립체의 최외측 전극 리드(170, 176) 및 최내측 전극 리드(173)를 통한 초기 충전 조건의 전류 차이는 0.01 C 내지 0.5 C 일 수 있다. 만일 최외측 전극 리드(170, 176) 및 최내측 전극 리드(173)를 통한 초기 충전의 전류 차이가 0.5 C를 초과하면 SEI 막의 강성 차이에 따른 문제가 있을 수 있고, 0.01 C 미만인 경우 제조 공정 시간에 따른 문제가 생길 수 있어 바람직하지 않다.According to one embodiment of the present invention, in FIGS. 3 and 5, the forming process through the outermost electrode leads 170 and 176 of the electrode assembly can be performed at an initial charge of 0.01 C to 1 C The current difference between the initial charging conditions through the outermost electrode leads 170 and 176 and the innermost electrode lead 173 of the electrode assembly may be 0.01 C to 0.5 C. [ If the current difference of the initial charge through the outermost electrode leads 170 and 176 and the innermost electrode lead 173 exceeds 0.5 C, there may be a problem depending on the difference in stiffness of the SEI film. If the current difference is less than 0.01 C, There is a problem in that it is not preferable.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기와 같이 N개의 전극 리드를 이용하여 다양한 포메이션 공정을 수행함으로써, 전극 조립체의 최외측 음극에 형성된 SEI 막과 전극 조립체의 최내측 음극에 형성된 SEI 막의 두께가 서로 다를 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the SEI film formed on the outermost cathode of the electrode assembly and the SEI film formed on the innermost cathode of the electrode assembly have different thicknesses by performing various forming processes using N electrode leads as described above, can be different.

이때, 상기 최외측 음극에 형성된 SEI 막은 최내측 음극에 형성된 SEI 막보다 두꺼운 것이 바람직하며, 이러한 SEI 막의 두께 차이로 인해, 이차 전지의 구동시 안정한 SEI 막 형성을 오랫동안 지속되게 하여 이차 전지의 수명을 늘릴 수 있다. 뿐만 아니라, 이차 전지의 과충전시 SEI 막 붕괴가 일어날 수 있는데, SEI막 두께를 조절함으로써 이차 전지의 안전성을 확보할 수 있다.In this case, it is preferable that the SEI film formed on the outermost cathode is thicker than the SEI film formed on the innermost cathode. Due to the difference in thickness of the SEI film, stable SEI film formation during driving of the secondary battery can be maintained for a long time, Can increase. In addition, when the secondary battery is overcharged, SEI film collapse may occur. By controlling the SEI film thickness, safety of the secondary battery can be secured.

본 발명에 따른 이차 전지는 바람직하게는 리튬 이차 전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극 조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention can be preferably a lithium secondary battery, and is particularly applicable to a so-called lithium ion polymer battery in which a lithium-containing electrolyte is impregnated with an electrode assembly in the form of a gel.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차 전지를 단위전지로 포함하는 전지팩을 제공한다.Also, according to an embodiment of the present invention, there is provided a battery pack including the secondary battery as a unit battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 모바일 디바이스의 소형 전지팩 뿐만 아니라, 고출력 대용량의 중대형 전지팩에 단위전지로서 바람직하게 사용될 수 있다. 중대형 전지팩에서 사용되는 단위전지는 일반적으로 그것의 크기가 소형 전지팩에 비해 훨씬 크므로, 충방전시의 부피 팽창 변화의 크기가 크고, 내부 단락 또는 전지 구성요소의 열화로 인해 발생한 가스 등에 의해 발화의 가능성이 매우 큰 경향이 있다. 반면에, 본 발명에 따른 이차 전지는 전지케이스에 형성되어 있는 절연층에 의해 높은 안전성을 제공할 수 있다.The secondary battery according to an embodiment of the present invention can be preferably used not only as a small battery pack of a mobile device, but also as a unit battery in a high output large capacity middle or large sized battery pack. Since the size of the unit cell used in the middle- or large-sized battery pack is generally much larger than that of the small-sized battery pack, the size of the volume expansion during charging and discharging is large and the internal short- The possibility of utterance tends to be very large. On the other hand, the secondary battery according to the present invention can provide high safety by the insulating layer formed in the battery case.

또한, 본 발명은 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공할 수 있으며, 구체적으로 모바일 전자기기일 수 있다.In addition, the present invention can provide a device including the battery pack as a power source, and more specifically, it can be a mobile electronic device.

또한, 본 발명의 전지팩은 장착 효율성, 구조적 안전성 등을 고려할 때, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치로 사용될 수 있다.
Further, the battery pack of the present invention can be used as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device in consideration of mounting efficiency, structural safety, and the like.

10 : 파우치형 이차전지
20 : 전지 케이스 30: 전극 조립체
40, 50 : 전극 탭 41 : 음극 집전체
120 : 전지 케이스 130 : 전극 조립체
150~156: 전극 탭 170~176 : 전극 리드
180: 절연층 190 : 전극 탭-리드 결합부
m : 전극판
10: Pouch type secondary battery
20: Battery case 30: Electrode assembly
40, 50: electrode tab 41: negative electrode collector
120: battery case 130: electrode assembly
150 to 156: electrode tabs 170 to 176: electrode leads
180: Insulation layer 190: Electrode tab-
m: electrode plate

Claims (21)

양극/분리막/음극이 순차적으로 배열된 전극 조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 이차 전지로서, 상기 전극 조립체를 구성하는 각각의 양극 및 음극은 전극 탭을 구비하고, 상기 전극 탭은 서로 독립적으로 2개 이상의 전극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있는 것이며,
상기 전극 리드는 서로 다른 전극 리드와의 절연을 위해 일면 또는 양면에 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
A secondary battery in which an electrode assembly in which an anode / a separator / a cathode are sequentially arranged is embedded in a sealed state, wherein each of the positive and negative electrodes constituting the electrode assembly has an electrode tab, Or more of the electrode leads are electrically connected to each other,
Wherein the electrode lead includes an insulating layer on one surface or both surfaces for insulation from different electrode leads.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전극 조립체는 스택(stack) 형, 와인딩(winding) 또는 스택-앤-폴딩(stacking and folding) 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode assembly has a stacked structure, a winding structure, or a stacking and folding structure.
제 1 항에 있어서,
상기 전극 탭은 각각 독립적으로 전극 리드와 전기적으로 연결 되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method according to claim 1,
And the electrode tabs are electrically connected to the electrode leads independently of each other.
제 1 항에 있어서,
상기 전극 조립체의 최외측 전극 탭은 각각 제 1 전극 리드 및 제 2 전극 리드와 전기적으로 연결되고, 내측 전극 탭은 함께 하나의 제 3 전극 리드와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징을 하는 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the outermost electrode tabs of the electrode assembly are electrically connected to the first electrode leads and the second electrode leads, respectively, and the inner electrode tabs are electrically connected to one third electrode lead.
제 1 항에 있어서,
상기 전극 조립체의 최외측 전극 탭은 각각 독립적으로 제 1 전극 리드 및 제 2 전극 리드와 전기적으로 연결되고, 최내측 전극 탭은 제 3 전극 리드와 전기적으로 연결되고, 최외측 전극 탭과 최내측 전극 탭을 제외한 나머지 전극 탭은 제 3 전극 리드와 상기 제 1 전극 리드 사이 또는 제 3 전극 리드와 상기 제 2 전극 리드 사이에 위치하는 각각 제 4 전극 리드 또는 제 5 전극 리드와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method according to claim 1,
The outermost electrode tabs of the electrode assembly are electrically connected to the first electrode leads and the second electrode leads, respectively. The innermost electrode tabs are electrically connected to the third electrode leads. The outermost electrode tabs and the innermost electrodes And the other electrode tabs are electrically connected to the fourth electrode lead or the fifth electrode lead located between the third electrode lead and the first electrode lead or between the third electrode lead and the second electrode lead Characterized in that the secondary battery.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 전극 리드에 부착 또는 코팅되어 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the insulating layer is formed or coated on the electrode lead.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 네오펜틸글리콜, 고결정화 폴리프로필렌(HCPP) 및 부직포로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the insulating layer is selected from the group consisting of polyester, polypropylene, polyvinyl chloride, neopentyl glycol, highly crystallized polypropylene (HCPP), and nonwoven fabric.
제 1 항에 있어서,
상기 음극은 표면에 SEI(Solid Electrolyte Interface) 막을 형성하며, 전극 조립체의 최외측 음극에 형성된 SEI 막과 전극 조립체의 최내측 음극에 형성된 SEI 막의 두께가 서로 다른 것을 특징으로 하는 이차 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the cathode has a SEI (Solid Electrolyte Interface) film formed on its surface, and the SEI film formed on the outermost cathode of the electrode assembly and the SEI film formed on the innermost cathode of the electrode assembly are different from each other.
제 10 항에 있어서,
상기 전극 조립체의 최외측 음극에 형성된 SEI 막은 전극 조립체의 최내측 음극에 형성된 SEI 막보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 이차 전지.
11. The method of claim 10,
Wherein the SEI film formed on the outermost cathode of the electrode assembly is thicker than the SEI film formed on the innermost cathode of the electrode assembly.
(A) 양극/분리막/음극이 순차적으로 배열된 전극 조립체를 전지 케이스에 삽입하여 전지셀을 제조하는 단계;
(B) 상기 전지 케이스에 전해액을 주입하고 밀봉하는 단계; 및
(C) 상기 전지셀을 포메이션(formation)하는 단계를 포함하며,
상기 전극 조립체를 구성하는 각각의 양극 및 음극의 전극 탭을 구비하고, 상기 전극 탭은 서로 독립적으로 2개 이상의 전극 리드 중 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있는 것이고,
상기 포메이션하는 단계 (C)는 상기 2개 이상의 전극 리드를 통해 2 이상의 조건으로 포메이션 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조방법.
(A) preparing a battery cell by inserting an electrode assembly having an anode / separator / cathode sequentially arranged in a battery case;
(B) injecting and sealing an electrolyte solution into the battery case; And
(C) forming the battery cell,
And electrode tabs of the positive and negative electrodes constituting the electrode assembly, wherein the electrode tabs are electrically connected to any one of two or more electrode leads independently of each other,
Wherein the forming step (C) is performed in a forming process under two or more conditions through the two or more electrode leads.
삭제delete 삭제delete 제 12 항에 있어서,
상기 포메이션하는 단계(C)는 전극 조립체의 최외측 전극 리드를 통해 0.01 C 내지 1 C의 전류 조건에서 초기 충전이 수행되는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the initial charging is performed at a current of 0.01 C to 1 C through the outermost electrode lead of the electrode assembly in the forming step (C).
제 15 항에 있어서,
상기 포메이션하는 단계(C)는 전극 조립체의 최외측 전극 리드와 최내측 전극 리드를 통한 초기 충전 조건의 전류 차이는 0.01 C 내지 0.5 C인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the forming step (C) is performed such that a difference in current between an outermost electrode lead of the electrode assembly and an innermost electrode lead is 0.01 C to 0.5 C.
제 12 항에 있어서,
상기 전극 조립체는 스택(stack) 형, 와인딩(winding) 또는 스택-앤-폴딩(stacking and folding) 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the electrode assembly has a stacked structure, a winding structure, or a stacking and folding structure.
제 1 항에 따른 이차 전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
A battery pack comprising a secondary battery according to claim 1 as a unit cell.
제 18 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
The device according to claim 18, comprising the battery pack as a power source.
제 19 항에 있어서,
상기 디바이스는 모바일 전자기기인 것을 특징으로 하는 디바이스.
20. The method of claim 19,
Wherein the device is a mobile electronic device.
제 19 항에 있어서,
상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
20. The method of claim 19,
Wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.
KR1020130035396A 2013-04-01 2013-04-01 Secondary battery having plural leads and preparation methode of thereof KR101593268B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130035396A KR101593268B1 (en) 2013-04-01 2013-04-01 Secondary battery having plural leads and preparation methode of thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130035396A KR101593268B1 (en) 2013-04-01 2013-04-01 Secondary battery having plural leads and preparation methode of thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140119560A KR20140119560A (en) 2014-10-10
KR101593268B1 true KR101593268B1 (en) 2016-02-11

Family

ID=51991837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130035396A KR101593268B1 (en) 2013-04-01 2013-04-01 Secondary battery having plural leads and preparation methode of thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101593268B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102087748B1 (en) * 2015-11-18 2020-03-12 주식회사 엘지화학 Secondary battery
KR102238177B1 (en) * 2017-09-15 2021-04-07 주식회사 엘지화학 Battery cell and method of preparing electrode lead

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003249269A (en) 2002-02-21 2003-09-05 Japan Storage Battery Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2007335150A (en) 2006-06-13 2007-12-27 Honda Motor Co Ltd Power storage element

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100846071B1 (en) * 2006-07-18 2008-07-14 주식회사 엘지화학 Electrode Assembly Having Noble Lead-Tap Joint and Electrochemical Cell Containing the Same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003249269A (en) 2002-02-21 2003-09-05 Japan Storage Battery Co Ltd Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2007335150A (en) 2006-06-13 2007-12-27 Honda Motor Co Ltd Power storage element

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140119560A (en) 2014-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101253671B1 (en) Lithium secondary battery and manufacturing method of the same
US10084161B2 (en) Battery and method of producing the same
US8067112B2 (en) Stacked lithium secondary battery and its fabrication utilizing a folded configuration
KR101499471B1 (en) Method for Manufacturing a secondary Battery and the secondary Battery Manufactured Thereby
KR101234243B1 (en) Pouch type battery and using method thereof
KR100719713B1 (en) Lithium ion battery
KR101111074B1 (en) Battery Cell Having Excellent Structure Stability and Insulation Resistance
KR102366429B1 (en) Electrodes with Improved Welding Characteristics of Electrode Tabs and Secondary Battery Using the same
KR101651712B1 (en) Secondary Battery
US20170125778A1 (en) Rectangular Secondary Battery
KR101523427B1 (en) Fabricating method of electrode assembly
KR101915325B1 (en) Secondary Battery
KR101930086B1 (en) Method of Manufactoring Secondary Battery
EP4057438A1 (en) Electrode tab bending apparatus and method
KR20170033601A (en) Method for Preparing Secondary Battery Having Improved Performance of Degassing Process
KR101310732B1 (en) Secondary battery and method therefor
KR20140012601A (en) Secondary battery and electrochemical cell having the same
KR101487092B1 (en) Pouch for secondary battery and secondary battery using the same
KR20140067246A (en) Battery cell having nozzle member
US10468638B2 (en) Method for forming a pouch for a secondary battery
KR101484369B1 (en) Secondary battery and electrochemical cell having the same
US20230010746A1 (en) Electrode Assembly and Method for Manufacturing the Same
JP7212845B2 (en) secondary battery
KR101593268B1 (en) Secondary battery having plural leads and preparation methode of thereof
JP2022044958A (en) battery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190116

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200116

Year of fee payment: 5