KR101165503B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소용량 이차 전지의 제조 설비를 그대로 이용하여 대용량 이차 전지를 구현할 수 있고, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 제 1 전극 무지부를 포함하는 제 1 전극판과, 제 2 전극 무지부를 포함하는 제 2 전극판과, 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 일 방향으로 배치되는 복수의 전극 조립체; 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 접촉하여, 제 1 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 1 집전판; 및 복수의 전극 조립체와 제 1 집전판을 수납하는 케이스를 포함하며, 상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극 무지부들을 하나로 연결하는 스트립 형상의 플레이트인 이차 전지가 개시된다.
집전판, 전극 무지부, 소용량 이차 전지, 대용량 이차 전지, 안전성

Description

이차 전지{Rechargeable battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 통상적으로 하나의 전극 조립체를 포함하는 소용량 이차 전지로 구현되고 있다. 이러한 소용량 이차 전지는 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 적용되고 있다.
근래에는 이차 전지가 전동 공구, 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원에 적용되기 위해 대용량 전지로 구현되고 있는 추세에 있다.
그런데, 대용량 이차 전지를 구현하기 위해서는 기존의 소용량 이차 전지를 구현하기 위한 제조 설비 및 제조 공정의 변경이 필수적으로 따르게 된다. 이 경우, 변경되는 제조 설비 및 제조 공정이 복잡해질 수 있으며, 변경되는 제조 설비 및 제조 공정에 대한 많은 비용이 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 소용량 이차 전지의 제조 설비를 그대로 이용하여 대용량 이차 전지를 구현할 수 있고, 안전성을 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 제 1 전극 무지부를 포함하는 제 1 전극판과, 제 2 전극 무지부를 포함하는 제 2 전극판과, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 일 방향으로 배치되는 복수의 전극 조립체; 상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 접촉하여, 상기 제 1 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 1 집전판; 및 상기 복수의 전극 조립체와 상기 제 1 집전판을 수납하는 케이스를 포함하며, 상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극 무지부들을 하나로 연결하는 스트립 형상의 플레이트인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 전극 무지부들은 상기 복수의 전극 조립체의 일측으로 돌출되며, 상기 제 2 전극 무지부들은 상기 복수의 전극 조립체의 타측으로 돌출될 수 있다.
상기 전극 조립체들은 서로 인접하게 위치할 수 있다.
삭제
또한, 상기 제 1 집전판은 제 1 전극 무지부들을 하나로 연결하는 제 1 플레 이트; 및 상기 제 1 플레이트에 교차하도록 연결되며, 상기 제 1 전극 무지부들 각각에 접촉하는 제 2 플레이트를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트는 십자 형상을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전판은 상기 복수의 전극 조립체의 방향으로 돌출되게 형성되며, 상기 제 1 전극 무지부에 용접되는 제 1 용접부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전판은 상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 마주보는 플레이트로 형성되는 제 1 베이스부; 및 상기 베이스부의 끝단으로부터 상기 복수의 전극 조립체 방향으로 연장되게 형성되어 상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들을 감싸는 제 1 측벽부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 용접부는 상기 제 1 베이스부에 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 용접부는 상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들에 접촉하여 상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들을 하나로 연결하는 제 1 돌출부; 및 상기 제 1 돌출부에 교차하도록 연결되며, 상기 제 1 전극 무지부들 각각에 접촉하는 제 2 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극 조립체는 제 1 전극 무지부들 중 상기 제 1 용접부와 대응되는 영역에 홈 형태로 형성되어 상기 제 1 용접부가 수용되는 수용부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 더 포함할 수 있다.
상기 캡 조립체는 상기 제 1 집전판과 마주보는 영역에 상기 캡 조립체의 외 부로 노출되게 설치되고 상기 제 1 집전판에 용접되는 제 1 전극 단자를 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극 조립체의 제 2 전극 무지부들은 상기 케이스에 용접될 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극판, 세퍼레이터 및 제 2 전극판을 권취하여 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체는 원통형 또는 각형일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 상기 복수의 전극 조립체의 제 2 전극 무지부들과 접촉하여, 상기 제 2 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 2 집전판을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 상기 제 2 집전판과 마주보는 케이스를 관통하여 설치되며, 상기 제 2 집전판에 용접되는 제 2 전극 단자를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극 단자는 상기 제 1 집전판의 중앙 영역에 위치하며, 상기 제 2 전극 단자는 상기 제 2 집전판의 중앙 영역에 위치하고, 상기 제 1 전극 단자와 상기 제 2 전극 단자는 상기 복수의 전극 조립체의 배치 방향과 수직인 방향에서 동일 선상에 위치할 수 있다.
상기 제 1 전극 단자는 상기 제 1 집전판의 일측에 위치하며, 상기 제 2 전극 단자는 상기 제 2 집전판의 일측에 위치하고, 상기 제 1 전극 단자와 상기 제 2 전극 단자는 상기 복수의 전극 조립체의 배치 방향에서 상기 복수의 전극 조립체 중 중앙을 중심으로 양측에 서로 대칭되게 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 일측으로 돌출되어 형성된 제 1 전극 무지부와, 타측으로 돌출되어 형성된 제 2 전극 무지부를 포함하며, 일 방향으로 배치되는 복수의 전극 조립체; 상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 접촉하여, 상기 제 1 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 1 집전판; 및 상기 제 1 집전판과 상기 복수의 전극 조립체를 수납하는 케이스를 포함하며, 상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극 무지부들에 직접 용접되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 소용량의 복수의 전극 조립체와, 소용량의 복수의 전극 조립체를 전기적으로 연결하는 집전판을 구비함으로써, 기존 소용량 이차 전지의 제조 설비를 그대로 유지하면서 대용량의 이차 전지를 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 소용량 이차 전지의 제조 설비 및 제조 공정의 변경으로 인한 복잡한 작업 및 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 소용량의 복수의 전극 조립체에 외력이 가해지는 경우 1개의 전극 조립체에만 손상이 발생되므로, 대용량의 1개의 전극 조립체에 외력이 가해져 손상이 발생하는 경우에 비해 작은 발열량을 가진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 발화 가능성을 낮추어 안전성을 향상시킬 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 이차 전지를 도시한 단면도이고, 도 1c는 도 1b의 이차 전지에서 전극조립체가 권취되기전 적층되는 상태를 도시한 사시도이고, 도 1d는 도 1b의 이차 전지에서 복수의 전극 조립체에 제 1 집전판이 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1d의 제 1 집전판이 복수의 각형 전극 조립체에 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 복수의 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 케이스(130) 및 캡 조립체(140)를 포함한다.
복수의 전극 조립체(110)는 소용량의 전극 조립체들(110a, 110b, 110c)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 전극 조립체들(110a, 110b, 110c)은 구체적으로 제 1 전극 조립체(110a), 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 전극 조립체(110c)로 구분될 수 있다. 여기서, 복수의 전극 조립체(110)는 3개의 전극 조립체들(110a, 110b, 110c)을 포함하는 것으로 설명되었지만, 3개 이상의 전극 조립체들을 포함할 수 있다. 한편, 소용량은 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 적용되는 이차 전지의 용량으로 정의될 수 있으며, 반대로 대용량은 전동 공구, 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원에 적용되는 이차 전지의 용량으로 정의될 수 있다.
복수의 전극 조립체(110)에 대해서는 제 1 전극 조립체(110a)를 예로 들어 자세히 설명하기로 한다.
도 1c를 참조하면, 제 1 전극 조립체(110a)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판(111), 세퍼레이터(113), 제 2 전극판(112)을 적층하여 권취함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 제 1 전극판(111)은 음극으로서 작용하며, 제 2 전극판(112)은 양극으로서 작용할 수 있다.
제 1 전극판(111)은 제 1 전극 집전체(111a)와, 제 1 전극 집전체(111a)의 양면에 코팅된 제 1 전극 활물질층(111b)으로 이루어진다. 더불어, 제 1 집전체(111a)에는 제 1 전극 활물질이 코팅되지 않은 제 1 전극 무지부(111c)가 형성된다.
제 1 전극 집전체(111a)는 전류를 모으는 포일 형태로 일반적으로 니켈 또는 구리(Cu) 재질로 이루어질 수 있으며, 제 1 전극 활물질은 전기를 발생시키는 역할을 하며 예를 들어, 흑연, 탄소 등으로 이루어질 수 있다. 제 1 전극 무지부(111c)는 제 1 전극 집전체(111a)의 일측에 형성되어 제 1 전극판(111)과 외부 간 전류 흐름의 통로가 된다.
제 2 전극판(112)은 제 2 전극 집전체(112a)와, 제 2 전극 집전체(112a)의 양면에 코팅된 제 2 전극 활물질층(112b)으로 이루어진다. 더불어, 제 2 전극 집전체(112a)에는 제 2 전극 활물질이 코팅되지 않은 제 2 전극 무지부(112c)가 형성된다.
제 2 전극 집전체(112a)는 전류를 모으는 포일 형태로 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 이루어질 수 있으며, 제 2 활물질층(112b)은 전기를 발생시키는 역할을 하며 전이금속산화물(예를 들어, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4) 등으로 이루어질 수 있다. 제 2 전극 무지부(112c)는 제 2 전극 집전체(112a)의 일측에 형성되어 제 2 전극판(112)과 외부 간 전류 흐름의 통로가 된다.
이와 같이 구성되는 제 1 전극판(111) 및 제 2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
세퍼레이터(113)는 제 1 전극판(111)과 제 2 전극판(112) 사이에 개재되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 전극 조립체(110a)는 제 1 전극 조립체(110a)의 일측 및 일측의 반대 방향인 타측 밖으로 제 1 전극 무지부(111c) 및 제 2 전극 무지부(112c)가 나오도록, 제 1 전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극판(112)을 배치하여 권취함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 1 전극 조립체(110a)의 일측 및 타측 양단부로는 제 1 전극 무지부(111c) 및 제 2 전극 무지부(112c)가 밖으로 돌출되어 형성된다.
상기 제 1 전극 조립체(110a)는 제 1 전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제 2 전극판(112)이 와류상으로 권취되어 이루어지는 것 외에 적층된 구성으로 이루어지 는 것도 가능하다. 여기서, 제 1 전극 조립체(110a)는 원통형으로 권취되어 이루어진다. 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 전극 조립체(110c)는 제 1 전극 조립체(110a)와 동일한 구성으로 동일한 제조 방법에 의해 형성되므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 1d를 참조하면, 상기 제 1 전극 조립체(110a), 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 전극 조립체(110c)는 일 방향으로, 즉 병렬로 인접하게 배치되며 고정 테이프(미도시)에 의해 하나로 고정될 수 있다.
상기 일 방향으로 배치되는 복수의 전극 조립체(110)의 일측 단부에는 제 1 전극판(111)과 전기적으로 연결되기 위한 제 1 집전판(120)이 결합되며, 복수의 전극 조립체(110)의 타측 단부에는 제 2 전극판(112)과 전기적으로 연결되기 위해 극성을 갖는 케이스(130)가 접촉된다.
제 1 집전판(120)은 도전성을 갖는 재질로 형성되어 복수의 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제 1 전극 무지부들(111c)과 접촉됨으로써, 복수의 전극 조립체(110)의 제 1 무지부들(111c)을 전기적으로 병렬 연결한다. 이러한 제 1 집전판(120)은 제 1 전극판(111)과 후술되는 제 1 전극 단자(142)에 전기적으로 연결되어, 복수의 전극 조립체(110)와 외부 전자 기기 사이의 전류 흐름 통로의 역할을 한다.
구체적으로, 제 1 집전판(120)은 일 방향으로 배치된 복수의 전극 조립체(110)의 제 1 전극 무지부들(111c)을 하나로 연결하도록 긴 길이를 갖는 스트립 형상 플레이트로 구성될 수 있다. 여기서, 제 1 집전판(120)은 용접 공정에 의해 복수의 전극 조립체(110)의 제 1 전극 무지부들(111c)에 직접 용접된다. 한편, 도 1d에서는 제 1 집전판(120)이 원통형의 제 1 전극 조립체(110a), 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 전극 조립체(110c)를 포함하는 복수의 전극 조립체(110)의 제 1 전극 무지부들(111c)와 전기적으로 연결되는 것을 도시하였으나, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 집전판(120)이 각형의 제 1 전극 조립체(210a), 제 2 전극 조립체(210b) 및 제 3 전극 조립체(210c)를 포함하는 복수의 전극 조립체(210)의 제 1 전극 무지부들(211c)과 전기적으로 연결될 수 있다.
케이스(130)는 전해액(미도시)과 복수의 전극 조립체(110)와 제 1 집전판(120)이 수납될 수 있도록 바닥부(131)와, 바닥부(131)로부터 연장된 측벽부(132)를 포함하여 형성된다. 그리고, 케이스(130)의 상부는 복수의 전극 조립체(110)와 제 1 집전판(120)이 통과 되도록 개방된다. 이러한 케이스(130)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되어, 하나의 극성을 갖는 전극 역할을 할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 복수의 전극 조립체(110)의 전극 무지부들(112c)이 케이스(130)의 바닥부(131)에 접촉되고 용접 공정에 의해 용접된다. 이에 따라, 케이스(130)는 제 2 전극 무지부들(112c)과 전기적으로 연결되어 제 2 집전판으로서의 역할을 한다. 따라서, 케이스(130)와 다른 극성을 가지는 제 1 전극 무지부들(111c)과 제 1 집전판(120)에 접촉할 수 있는 측벽부(132)의 내측면은 절연 처리 될 수 있다.
캡 조립체(140)는 케이스(130)를 밀봉하는 캡 플레이트(141)와, 캡 플레이트(141)를 관통하여 제 1 집전판(120)과 연결되는 제 1 전극 단자(142)와, 제 1 전 극 단자(142)와 캡 플레이트(141) 사이에 형성되어 제 1 전극 단자(142)와 캡 플레이트(141)를 절연시키는 제 1 가스켓(143)과, 제 1 전극 단자(142)에 형성된 나사산(S)을 따라 체결되어 제 1 전극 단자(142)를 캡 플레이트(141)에 고정시키는 제 1 너트(144)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 전극 단자(142)는 캡 조립체(140)의 외부로 노출되며, 캡 플레이트(141)의 중앙 영역에 형성될 수 있다. 그리고, 캡 플레이트(141)의 내측면은 불필요한 전기적인 단락을 방지하기 위해 절연 처리 될 수 있다.
또한, 캡 조립체(140)는 캡 플레이트(141)에 형성되는 전해액 주입구(미도시)를 통해 전해액을 주입 후 전해액 주입구를 밀봉하는 마개(145)와, 캡 플레이트(141)에 얇은 두께로 형성되어 설정된 압력에 의해 파손되어 가스를 방출하는 안전 벤트(146)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극 조립체(110)를 케이스(130)의 개방된 상부를 통과해 케이스(130)의 내부로 삽입하고 전해액 등을 케이스(130)의 내부로 주입한 후, 케이스(130)의 개방된 상부를 캡 조립체(140)로 덮어 밀봉함으로써, 이차 전지가 완성한다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 소용량의 복수의 전극 조립체(110)와, 복수의 전극 조립체(110)를 전기적으로 연결하는 제 1 집전판(120)을 구비함으로써, 기존 소용량 이차 전지의 제조 설비를 그대로 유지하면서 대용량의 이차 전지를 구현할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 대용량 이차 전지 를 구현하기 위해 소용량 이차 전지의 제조 설비 및 제조 공정을 변경할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 소용량 이차 전지의 제조 설비 및 제조 공정의 변경으로 인한 복잡한 작업 및 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 소용량의 복수의 전극 조립체(110)에 외력이 가해지는 경우 1개의 전극 조립체에만 손상이 발생되므로, 1개의 대용량의 전극 조립체 자체에 외력이 가해져 손상이 발생하는 경우에 비해 작은 발열량을 가진다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 발화 가능성을 낮추어 안전성을 향상시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)와 비교하여 제 1 집전판(220)의 형상만 상이할 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 작용을 한다. 이에 따라, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 제 1 집전판(220)에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 복수의 전극 조립체에 제 1 집전판이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 제 1 집전판(220)은 제 1 플레이트(221)와 제 2 플레이트(222)를 포함하여 형성된다.
제 1 플레이트(221)는 복수의 전극 조립체(110)의 제 1 전극 무지부들(111c)에 접촉하여, 실질적으로 복수의 전극 조립체(110)의 제 1 전극 무지부들(111c)을 하나로 연결한다.
제 2 플레이트(222)는 제 1 플레이트(221)에 교차하도록 연결되며, 제 1 전극 무지부들(111c) 각각에 접촉한다.
상기 제 1 플레이트(221)와 제 2 플레이트(222)는 제 1 전극 조립체(110a), 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 전극 조립체(110c) 각각의 제 1 전극 무지부(111c) 상부에서 십자 형상을 형성한다. 이에 따라, 제 1 집전판(220)은 제 1 전극 무지부들(111c)과 접촉하는 접촉 면적을 증가시켜, 복수의 전극 조립체(110)와 외부 전자 기기 사이의 전류 흐름 통로를 증가시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 제 1 플레이트(221)와 제 2 플레이트(222)를 포함하는 제 1 집전판(220)을 구비함으로써, 복수의 전극 조립체(110)와 외부 전자 기기 사이에서 전류의 흐름을 증대시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)와 비교하여 제 1 집전판(320)의 형상과 복수의 전극 조립체(310)가 수용부(315)를 갖는 점만 상이할 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 작용을 한다. 이에 따라, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 제 1 집전판(320)과, 제 1 집전판(320)과 복수의 전극 조립체(310)의 연결 관계에 대해서 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지 중 제 1 집전판을 도시 한 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 제 1 집전판의 하면이 위로 향한 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 복수의 전극 조립체에 도 4a의 제 1 집전판이 결합되기 전 상태를 도시한 사시도이다.
도 4a 내지 도 5를 참조하면, 제 1 집전판(320)은 복수의 전극 조립체(310)의 제 1 전극 무지부들(311c)을 전체적으로 감싸도록 형성되어, 복수의 전극 조립체(310)와 제 1 전극 단자(도 1b의 142) 사이에서 넓은 전류 흐름 통로를 제공한다.
구체적으로, 제 1 집전판(320)은 제 1 베이스부(321), 제 1 측벽부(322), 제 1 용접부(323) 및 제 1 전해액 통과홀(324)을 포함하여 이루어질 수 있다.
제 1 베이스부(321)는 제 1 전극 조립체(310a), 제 2 전극 조립체(310b) 및 제 3 전극 조립체(310c) 각각의 제 1 전극 무지부(311c)와 마주보는 원형 플레이트가 서로 연결된 형태로 형성된다.
제 1 측벽부(322)는 제 1 베이스부(321)의 끝단으로부터 복수의 전극 조립체(310) 방향으로 연장되게 형성되어, 복수의 전극 조립체(310)의 제 1 전극 무지부들(311c)의 측부를 감싼다.
제 1 용접부(323)는 제 1 베이스부(321)에 복수의 전극 조립체(310) 방향으로 돌출되게 형성되어, 제 1 집전판(320)이 복수의 전극 조립체(310)에 결합될 때 제 1 전극 무지부(311c)와 면-접촉을 이룬다. 상기 제 1 용접부(323)는 용접 공정에 의해 제 1 집전판(320)이 복수의 전극 조립체(310)의 제 1 전극 무지부들(311c)에 용접되는 용접 공간을 제공한다. 제 1 용접부(323)는 제 1 집전판(320)의 사출 성형에 의해 형성되거나, 제 1 베이스부(321)를 별도로 프레스 가공하여 형성될 수 있다. 제 1 용접부(323)는 구체적으로 제 1 돌출부(323a) 및 제 2 돌출부(323b)를 포함할 수 있다.
제 1 돌출부(323a)는 복수의 전극 조립체(310)의 제 1 전극 무지부들(311c)에 접촉하여, 제 1 전극 무지부들(311c)을 하나로 연결한다. 이러한 제 1 돌출부(323a)의 평면 형상은 긴 길이를 갖는 사각형일 수 있다.
제 2 돌출부(323b)는 제 1 돌출부(323a)에 교차하도록 연결되며, 제 1 전극 무지부들(311c) 각각에 접촉한다.
제 1 전해액 통과홀(324)은 제 1 베이스부(321) 중 제 1 용접부(323)의 주변에 형성되어, 케이스(도 1b의 30)에 전해액이 주입될 때 전해액이 복수의 전극 조립체(310)의 내부로 주입되는 통로 역할을 한다.
상기 제 1 집전판(320)은 제 1 용접부(323)가 복수의 전극 조립체(310)의 제 1 전극 무지부들(311c)에 형성된 수용부(315)에 수용됨으로써 복수의 전극 조립체(310)와 결합된다.
수용부(315)는 제 1 전극 무지부들(311c) 중 커팅 장치(미도시)에 의해 커팅된 부분 내측에 위치하는 일부가 가압 장치(미도시)에 의해 눌러짐으로써 제 1 전극 무지부(311c) 상부에 홈 형태로 형성된다. 여기서, 제 1 전극 무지부들(311c)의 커팅된 부분은 평면상 제 1 용접부(323)의 외관 라인과 대응하여 형성된다. 상기 수용부(315)는 제 1 집전판(320)이 복수의 전극 조립체(310)에 결합될 때 복수의 전극 조립체(310)의 방향으로 돌출된 형상을 가지는 제 1 용접부(323)를 수용할 수 있다. 따라서, 수용부(315)는 제 1 집전판(320)이 복수의 전극 조립체(310)에 자연스럽게 결합되게 할 수 있다. 또한, 수용부(315)에 위치하는 제 1 전극 무지부들(311c)은 가압 장치에 의해 눌러지기 때문에, 제 1 용접부(323)와 제 1 전극 무지부들(311c)의 면-접촉 영역이 증가되어 제 1 용접부(323)와 제 1 전극 무지부들(311c) 간 용이한 용접이 이루어질 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지는 복수의 전극 조립체(310)의 제 1 전극 무지부들(311c)을 전체적으로 감싸도록 형성된 제 1 집전판(320)을 구비함으로써, 복수의 전극 조립체(310)와 외부 전자 기기 사이의 전류 흐름 통로를 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지는 복수의 전극 조립체(310)와 외부 전자 기기 사이에서 전류의 흐름을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지는 수용부(315)를 포함하는 복수의 전극 조립체(310)를 구비함으로써, 복수의 전극 조립체(310)를 향해 돌출된 제 1 용접부(323)가 복수의 전극 조립체(310)의 수용부(315)에 자연스럽게 끼워지게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지는 복수의 전극 조립체(310)와 제 1 집전판(320)의 결합을 용이하게 할 수 있다.
다음은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(400)에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)와 비교하여 제 2 집전판(450)이 더 형성되는 점만 상이할 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 작용을 한다. 이에 따라, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 제 2 집전판(450)에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(400)는 복수의 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 케이스(130), 캡 조립체(140) 및 제 2 집전판(450)을 포함한다. 또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(400)는 제 2 전극 단자(462), 제 2 가스켓(463) 및 제 2 너트(464)를 포함할 수 있다.
제 2 집전판(450)은 도전성을 갖는 재질로 형성되어 복수의 전극 조립체(110)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(112c)와 접촉됨으로써, 복수의 전극 조립체(110)의 제 2 전극 무지부들(112c)을 전기적으로 병렬 연결한다. 이러한 제 2 집전판(450)은 제 2 전극판(112)과 후술되는 제 2 전극 단자(462)에 전기적으로 연결되어, 복수의 전극 조립체(110)와 외부 전자 기기 사이의 전류 흐름 통로의 역할을 한다.
제 2 집전판(450)은 도 1d의 제 1 집전판(120), 도 3의 제 1 집전판(220) 및 도 4a의 제 1 집전판(320)과 같은 형상으로 형성될 수 있으며, 용접 공정에 의해 복수의 전극 조립체(110)의 제 2 전극 무지부들(112c)에 직접 용접된다.
제 2 전극 단자(462)는 케이스(130)의 바닥부(131)을 관통하여 제 2 집전판(450)과 연결된다. 여기서, 제 2 전극 단자(462)는 용접 공정에 의해 제 2 집전판(450)에 용접된다. 또한, 제 2 전극 단자(462)는 바닥부(131)의 중앙 영역에 설 치될 수 있다. 또한, 제 2 전극 단자(462)와 제 1 전극 단자(142)는 복수의 전극 조립체(110)의 배치 방향과 수직인 방향에서 동일 선상에 위치할 수 있다. 이 경우, 이차 전지와 외부 전자 기기의 체결시 위치 결정이 용이해질 수 있다.
제 2 가스켓(463)은 제 2 전극 단자(462)와 바닥부(131) 사이에 형성되어 제 2 전극 단자(462)와 바닥부(131)를 절연시킨다. 여기서, 케이스(130)의 내측면은 불필요한 전기적인 단락을 방지하기 위해 절연 처리 될 수 있다.
제 2 너트(464)는 제 2 전극 단자(462)에 형성된 나사산(S)을 따라 체결되어 제 2 전극 단자(462)를 바닥부(131)에 고정시킨다.
상기와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(400)는 제 2 집전판(450)을 구비함으로써, 제 1 집전판(120)과 더불어 복수의 전극 조립체(110)와 외부 전자 기기 사이에서 전류의 흐름을 증대시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(500)에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 6의 이차 전지(400)와 비교하여 제 1 전극 단자(542) 및 제 2 전극 단자(562)의 위치만 상이할 뿐 동일한 구성을 가지며 동일한 작용을 한다. 이에 따라, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 제 1 전극 단자(542) 및 제 2 전극 단자(562)의 위치에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(500)는 복수의 전극 조립체(110), 제 1 집전판(120), 케이스(130), 캡 조립체(540) 및 제 2 집전판(450)을 포함한다. 또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(500)는 제 2 전극 단자(562), 제 2 가스켓(563) 및 제 2 너트(564)를 포함할 수 있다.
캡 조립체(540)는 캡 플레이트(141), 제 1 전극 단자(542), 제 1 가스켓(543), 제 1 너트(544), 마개(145) 및 안전 벤트(546)를 포함한다. 이러한 캡 조립체(540)는 도 6에 도시된 캡 조립체(440)와 유사하다. 다만, 제 1 전극 단자(542), 제 1 가스켓(543), 제 1 너트(544) 및 안전 벤트(546)의 위치가 도 5에 도시된 캡 조립체(440)의 제 1 전극 단자(142), 제 1 가스켓(143), 제 1 너트(144) 및 안전 벤트(146)의 위치와 다르다.
제 1 전극 단자(542)는 제 1 집전판(120)의 일측 영역에 마주보게 위치한다. 즉, 제 1 전극 단자(542)는 제 1 전극 조립체(110a)의 상부에 대응되게 위치한다.
제 1 가스켓(543)과 제 1 너트(544)는 제 1 전극 단자(542)와 결합되기 때문에, 제 1 가스켓(543)과 제 1 너트(544)의 위치는 제 1 전극 단자(542)의 위치에 따라 달라진다.
안전 벤트(546)는 제 1 전극 단자(542)가 제 1 집전판(120)의 일측 영역에 대응되게 위치하기 때문에, 제 1 집전판(120)의 중앙 영역에 위치한다.
제 2 전극 단자(562)는 제 2 집전판(450)의 일측 영역에 마주보게 위치한다. 즉, 제 2 전극 단자(562)는 제 3 전극 조립체(110c)의 하부에 대응되게 위치한다. 상기 제 2 전극 단자(562)와 제 1 전극 단자(542)는 복수의 전극 조립체(110)의 배 치 방향에서 복수의 전극 조립체(110)의 중앙, 즉 제 2 전극 조립체(110b)를 중심으로 양측에 서로 대칭되게 위치한다. 이에 따라, 이차 전지(500)와 외부 전자 기기가 연결되는 경우, 1 전극 단자(542)와 제 2 전극 단자(562) 사이에서 제 1 전극 조립체(110a)를 통한 충ㆍ방전 패스 길이, 제 2 전극 조립체(110b)를 통한 충ㆍ방전 패스 길이 및 제 3 전극 조립체(110c)를 통한 충ㆍ방전 패스 길이가 모두 똑같이 길게 된다. 따라서, 제 1 전극 조립체(110a), 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 전극 조립체(110c) 각각을 통한 충ㆍ방전에 의해 발생하는 발열이 최소화 되어, 제 1 전극 조립체(110a), 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 극 조립체(110c) 각각의 열화가 최소화될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(500)는 복수의 전극 조립체(110)의 배치 방향에서 복수의 전극 조립체(110)의 중앙을 중심으로 제 1 전극 단자(542)와 제 2 전극 단자(562)를 대칭되게 위치시킴으로써, 제 1 전극 조립체(110a), 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 전극 조립체(110c) 각각을 통한 충ㆍ방전 패스 길이를 길게 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(500)는 제 1 전극 조립체(110a), 제 2 전극 조립체(110b) 및 제 3 전극 조립체(110c) 각각을 통한 충ㆍ방전에 의해 발생하는 열화를 최소화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지(500)는 수명을 증가시킬 수 있다.
한편, 본 발명에서는 도 2의 도시된 각형의 복수의 전극 조립체(210)가 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 것으로 설명되었으나, 도 3 내지 도 7에 도시된 실시예들에도 적용됨이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 1c는 도 1b의 이차 전지에서 전극조립체가 권취되기전 적층되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 1d는 도 1b의 이차 전지에서 복수의 전극 조립체에 제 1 집전판이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1d의 제 1 집전판이 복수의 각형 전극 조립체에 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중 복수의 전극 조립체에 제 1 집전판이 결합된 상태를 도시한 사시도이다
도 4a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지 중 제 1 집전판을 도시한 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 제 1 집전판의 하면이 위로 향한 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 복수의 전극 조립체에 도 4a의 제 1 집전판이 결합되기 전 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.

Claims (21)

  1. 제 1 전극 무지부를 포함하는 제 1 전극판과, 제 2 전극 무지부를 포함하는 제 2 전극판과, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 일 방향으로 배치되는 복수의 전극 조립체;
    상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 접촉하여, 상기 제 1 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 1 집전판; 및
    상기 복수의 전극 조립체와 상기 제 1 집전판을 수납하는 케이스를 포함하며,
    상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극 무지부들을 하나로 연결하는 스트립 형상의 플레이트이고,
    상기 복수의 전극 조립체의 제 2 전극 무지부들은 상기 케이스에 용접되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 무지부들은 상기 복수의 전극 조립체의 일측으로 돌출되며, 상기 제 2 전극 무지부들은 상기 복수의 전극 조립체의 타측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체들은 서로 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 전극 무지부를 포함하는 제 1 전극판과, 제 2 전극 무지부를 포함하는 제 2 전극판과, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 일 방향으로 배치되는 복수의 전극 조립체;
    상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 접촉하여, 상기 제 1 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 1 집전판; 및
    상기 복수의 전극 조립체와 상기 제 1 집전판을 수납하는 케이스를 포함하며,
    상기 제 1 집전판은
    제 1 전극 무지부들을 하나로 연결하는 제 1 플레이트; 및
    상기 제 1 플레이트에 교차하도록 연결되며, 상기 제 1 전극 무지부들 각각에 접촉하는 제 2 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트는 십자 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 1 전극 무지부를 포함하는 제 1 전극판과, 제 2 전극 무지부를 포함하는 제 2 전극판과, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 일 방향으로 배치되는 복수의 전극 조립체;
    상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 접촉하여, 상기 제 1 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 1 집전판; 및
    상기 복수의 전극 조립체와 상기 제 1 집전판을 수납하는 케이스를 포함하며,
    상기 제 1 집전판은
    상기 복수의 전극 조립체의 방향으로 돌출되게 형성되며, 상기 제 1 전극 무지부에 용접되는 제 1 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 집전판은
    상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 마주보는 플레이트로 형성되는 제 1 베이스부; 및
    상기 베이스부의 끝단으로부터 상기 복수의 전극 조립체 방향으로 연장되게 형성되어 상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들을 감싸는 제 1 측벽부를 포함하며,
    상기 제 1 용접부는 상기 제 1 베이스부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 용접부는
    상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들에 접촉하여 상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들을 하나로 연결하는 제 1 돌출부; 및
    상기 제 1 돌출부에 교차하도록 연결되며, 상기 제 1 전극 무지부들 각각에 접촉하는 제 2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 조립체는 제 1 전극 무지부들 중 상기 제 1 용접부와 대응 되는 영역에 홈 형태로 형성되어 상기 제 1 용접부가 수용되는 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 1 전극 무지부를 포함하는 제 1 전극판과, 제 2 전극 무지부를 포함하는 제 2 전극판과, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 일 방향으로 배치되는 복수의 전극 조립체;
    상기 복수의 전극 조립체의 제 1 전극 무지부들과 접촉하여, 상기 제 1 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 1 집전판; 및
    상기 복수의 전극 조립체와 상기 제 1 집전판을 수납하는 케이스를 포함하며,
    상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극 무지부들을 하나로 연결하는 스트립 형상의 플레이트이고,
    상기 제 1 전극 무지부들은 상기 복수의 전극 조립체의 일측으로 돌출되며, 상기 제 2 전극 무지부들은 상기 복수의 전극 조립체의 타측으로 돌출되고,
    상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 캡 조립체는 상기 제 1 집전판과 마주보는 영역에 상기 캡 조립체의 외부로 노출되게 설치되고 상기 제 1 집전판에 용접되는 제 1 전극 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극판, 세퍼레이터 및 제 2 전극판을 권취하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 원통형 또는 각형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 전극 조립체의 제 2 전극 무지부들과 접촉하여, 상기 제 2 전극 무지부들을 전기적으로 병렬 연결하는 제 2 집전판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 집전판과 마주보는 케이스를 관통하여 설치되며, 상기 제 2 집전판에 용접되는 제 2 전극 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 단자는 상기 제 1 집전판의 중앙 영역에 위치하며, 상기 제 2 전극 단자는 상기 제 2 집전판의 중앙 영역에 위치하고,
    상기 제 1 전극 단자와 상기 제 2 전극 단자는 상기 복수의 전극 조립체의 배치 방향과 수직인 방향에서 동일 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 단자는 상기 제 1 집전판의 일측에 위치하며, 상기 제 2 전 극 단자는 상기 제 2 집전판의 일측에 위치하고,
    상기 제 1 전극 단자와 상기 제 2 전극 단자는 상기 복수의 전극 조립체의 배치 방향에서 상기 복수의 전극 조립체의 중앙을 중심으로 양측에 서로 대칭되게 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  21. 삭제
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