KR101174899B1 - 이차전지 및 이를 구비하는 전지 모듈 - Google Patents

이차전지 및 이를 구비하는 전지 모듈 Download PDF

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Abstract

본 명세서에서는 이차전지 및 이를 구비한 전지 모듈이 개시된다. 상기 이차전지는 제1 전극판, 제2 전극판 및 제1, 제2 전극판들 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하고, 제1 및 제2 전극판 각각은 활물질층과 무지부를 포함하는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 케이스와, 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 제1 집전부 및 제2 집전부와, 전극 조립체 및 제1 집전부와 연결되고, 제1 집전부를 전극 조립체에 고정하는 리테이너를 구비한다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 전극 조립체의 유동이 방지되고, 전극 조립체의 전기 접속이 안정화됨으로써 외부충격이나 진동에 대한 내구 신뢰성이 향상되는 이차전지 및 전지 모듈이 제공된다.

Description

이차전지 및 이를 구비하는 전지 모듈{Secondary battery and battery module having the same}
본 발명은 이차전지 및 이차전지들이 연결되어 구성되는 전지 모듈에 관한 것이다.
이차전지는 충전 사용이 가능한 전지를 말하는 것으로, 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자건거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 전기적으로 연결하여 하나의 단위로 묶은 전지 모듈의 형태로 사용되기도 한다.
본 발명의 목적은 발전소자로서의 전극 조립체의 손상이 방지되고, 전극 조립체의 전기 접속이 안정화되는 이차전지 및 전지 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전극 조립체의 유동을 방지함으로써 내구 신뢰성이 향상되는 이차전지 및 전지 모듈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이차전지는,
제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1, 제2 전극판들 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극판 각각은 활물질층과 무지부를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 제1 집전부 및 제2 집전부; 및
전극 조립체 및 제1 집전부와 연결되고, 상기 제1 집전부를 상기 전극 조립체에 고정하는 리테이너를 구비한다.
예를 들어, 상기 리테이너는 클립일 수 있다.
예를 들어, 상기 리테이너는 백킹(backing)과, 상기 백킹(backing)으로부터 연장되어 상기 전극 조립체의 일부를 수용하는 수용부를 정의하는 두 개의 리브를 포함한다. 이때, 상기 두 개의 리브들은 서로 다른 두께를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 리테이너는 전기적으로 절연 물질을 포함한다.
예를 들어, 상기 리테이너는 탄성 물질을 포함한다.
예를 들어, 상기 리테이너는 상기 제1 집전부를 상기 전극 조립체에 대해 바이어스 시킨다. 이때, 상기 리테이너는 상기 제1 집전부를 전극 조립체의 두께방향으로 바이어스 시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 리테이너는 상기 전극 조립체에 억지끼워맞춤으로 결합된다.
일 실시형태에서, 상기 리테이너는 가스 배출구를 포함한다.
예를 들어, 상기 리테이너는 상기 케이스와 전극 조립체 사이에서 상호 작용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 리테이너는 상기 케이스와 접촉할 수 있다. 또한, 상기 리테이너는 상기 케이스에 고정될 수 있다.
상기 이차전지는 상기 전극 조립체 및 상기 제2 집전부와 결합되는 제2 리테이너를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 집전부는 상기 제1 전극판의 무지부와 전기적으로 결합되고, 상기 제2 집전부는 상기 제2 전극판의 무지부와 전기적으로 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 리테이너는 상기 제1 전극판의 무지부에 고정될 수 있다.
예를 들어, 상기 리테이너는 상기 제1 전극판의 활물질층에도 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전지 모듈은,
복수의 이차전지들을 포함하는 전지 모듈로서,
상기 각 이차전지는,
제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1, 제2 전극판들 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극판 각각은 활물질층과 무지부를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 제1 집전부 및 제2 집전부; 및
전극 조립체 및 제1 집전부와 연결되고, 상기 제1 집전부를 상기 전극 조립체에 고정하는 리테이너를 구비한다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 전극 조립체의 위치를 고정시키는 리테이너(jelly roll retainer)를 도입함으로써 외부진동 내지 충격에 대항할 수 있는 구조적인 강성을 부여할 수 있고, 제품의 내구 신뢰성이 향상될 수 있다.
외부진동 내지 충격에 수반하여 전극 조립체는 케이스 내에서 유동될 수 있고, 전극 조립체와 케이스 내벽 간에 충돌에 의해 전극 조립체가 손상되거나 전극 조립체의 전기적인 접속이 끊어질 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 전극 조립체가 전극 집전부재에 고정됨으로써 전극 조립체의 유동 내지 손상이 방지될 수 있고, 전극 조립체의 전기 접속이 안정화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 수직 단면도로서, 이차전지의 수직 단면도이다.
도 3은 도 2의 전극 조립체를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 리테이너의 결합상태를 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 리테이너를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 리테이너의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 리테이너의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 IX-IX 선을 따라 취한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 리테이너의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 전지 모듈에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 전지 모듈을 도시한 것이다. 도면을 참조하면, 상기 전지 모듈(100)은 적어도 하나 이상의 이차전지(20)를 포함하며, 예를 들어, 열을 이루어 배열된 2 이상 다수의 이차전지(20)들을 포함한다. 예를 들어, 상기 전지 모듈(100)은 제1 방향(Z1)을 따라 배열된 이차전지(20)들을 포함할 수 있고, 1열 또는 2열 이상의 복열로 배열된 이차전지(20)들을 포함하는 적층구조를 가질 수 있다.
각 이차전지(20)에는 서로 반대 극성을 갖는 한 쌍의 전극 단자(21,22)가 돌출 형성될 수 있으며, 각 전극 단자(21,22)에는 절연성 가스켓(25)을 개재한 상태에서 와셔(24)와 너트(29)가 체결된다. 상기 이차전지(20)들은 전극 단자(21,22)들 간의 접속을 통하여 서로 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 이차전지(20)들은 같은 극성끼리 병렬 연결되거나 또는 반대 극성끼리 직렬 연결될 수 있으며, 예를 들어, 버스 바(32)를 통하여 전극 단자(21,22)들끼리 서로 연결될 수 있다. 상기 버스 바(32)는 인접한 한 쌍의 이차전지(20)들 간의 연결을 매개한다. 예를 들어, 상기 전극 단자(21,22)는 볼트 형태를 취할 수 있고, 서로 인접한 이차전지(20)의 전극 단자(21,22)들을 통하여 버스 바(32)를 끼우고 너트(33)로 체결함으로써 한 쌍의 이차전지(20)들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 직렬 연결을 위하여 상기 이차전지(20)들은 서로 반대 극성끼리 인접하도록 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 이때, 이차전지(20)의 양극 단자(21)는 인접한 다른 이차전지(20)의 음극 단자(22)와 버스 바(32)를 통하여 연결되고, 이차전지(20)의 음극 단자(22)는 인접한 또 다른 이차전지(20)의 양극 단자(21)와 버스 바(32)를 통하여 연결된다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 이차전지(20)의 수직 단면도이고, 도 3은 도 2의 전극 조립체(10)를 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 이차전지(20)는 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)를 수용하는 케이스(34)와, 케이스(34) 상단을 폐쇄하는 캡 조립체(30)를 포함한다. 도 3을 참조하면, 상기 전극 조립체(10)는 양극판(11), 음극판(12), 및 양극판(11)과 음극판(12) 사이에 개재되는 세퍼레이터(13)를 포함하고, 양극판(11), 음극판(12) 및 세퍼레이터(13)의 적층체는 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 권취될 수 있다. 상기 양극판(11)은 양극 집전체(11a)와, 상기 양극 집전체(11a)의 적어도 일면에 형성된 양극 활물질층(11b)을 포함하고, 양극 집전체(11a)의 폭 방향을 따라 일 가장자리에는 양극 활물질층(11b)이 형성되지 않은 양극 무지부(11c)가 형성되어 있다.
상기 음극판(12)은 음극 집전체(12a)와, 상기 음극 집전체(12a)의 적어도 일면에 형성된 음극 활물질층(12b)을 포함하고, 음극 집전체(12a)의 폭 방향을 따라 일 가장자리에는 음극 활물질층(12b)이 형성되지 않은 음극 무지부(12c)가 형성되어 있다.
이때, 상기 양극 무지부(11c) 및 음극 무지부(12c)는 전극 조립체(10)의 폭 방향으로 서로 반대되는 가장자리에 배치된다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 전극 조립체(10)는 상기 케이스(34)의 좌우로 양극 무지부(11c)와 음극 무지부(12c)가 위치하도록 삽입된다. 상기 양극 무지부(11c)에는 양극 집전부재(50)가 전기적으로 연결되고, 상기 음극 무지부(12c)에는 음극 집전부재(60)가 전기적으로 연결된다. 상기 양극 무지부(11c)에 대한 양극 집전부재(50)의 결합과, 음극 무지부(12c)에 대한 음극 집전부재(60)의 결합은 레이저 용접 및 초음파 용접 등으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 전극 집전부재(50,60)의 집전단자(52,62)는 전극 조립체(10)의 무지부(11c,12c) 상에 겹쳐지게 배치되고, 집전단자(52,62) 상으로 용접을 수행하여 결합부를 형성할 수 있다. 여기서, 전극 집전부재(50,60)는 양극 집전부재(50) 및 음극 집전부재(60)를 통칭하는 의미이다.
한편, 전극 조립체(10)의 좌우 양단에는 리테이너(jelly roll retainer, 80)가 조립된다. 일 실시형태로서, 상기 리테이너(80)는 결합의 상대편 부재가 끼워지도록 수용부(80`, 도 4)를 갖는 클립형 부재로 마련될 수 있고, 전기적으로 절연성을 갖춘 절연부재로 형성될 수 있다.
전극 조립체(10)와 전극 집전부재(50,60)는 리테이너(80)에 끼워지며, 리테이너(80)는 전극 조립체(10)와 전극 집전부재(50,60)를 함께 고정하여 이들을 일체화시킨다. 이때, 상기 리테이너(80)의 수용부 폭(w)은 전극 조립체(10)와 전극 집전부재(50,60)가 억지끼움되도록 좁게 설정될 수 있고, 이를 통하여 전극 조립체(10)와 전극 집전부재(50,60)가 서로에 대해 견고하게 고정될 수 있다.
외부진동 내지 충격에 수반하여 전극 조립체(10)가 케이스(34) 내에서 유동될 수 있고, 전극 조립체(10)와 케이스(34) 내벽 간의 충돌에 의해 전극 조립체(10)가 손상될 수 있다. 또한, 전극 조립체(10)의 유동에 따라 전극 조립체(10)와 전극 집전부재(50,60) 간의 전기 접속이 끊어질 수도 있다. 상기 리테이너(80)는 전극 조립체(10)의 단부를 감싸서 보호하고, 전극 조립체(10)를 전극 집전부재(50,60)에 대해 견고하게 고정시킴으로써 전극 조립체(10)의 손상이나 유동을 방지하고, 전극 조립체(10)의 전기 접속을 안정화시킬 수 있다. 이로써, 상기 리테이너(80)는 외부진동 내지 충격에 대항할 수 있는 구조적인 강성을 부여하고, 제품의 내구 신뢰성에 기여할 수 있다.
다른 실시형태로서, 상기 리테이너(80)는 탄성체로 형성될 수 있고, 탄성 변형된 상태로 전극 조립체(10)와 전극 집전부재(50,60)를 수용하며, 리테이너(80)에 끼워진 전극 조립체(10)와 전극 집전부재(50,60)에 대해 탄성 바이어스력을 제공할 수 있다.
상기 리테이너(80)는 전극 조립체(10)와 전극 집전부재(50,60)를 함께 끼워 고정시킴으로써 전극 조립체(10)를 전극 집전부재(50,60)에 대해 고정시키고, 전극 집전부재(50,60)로부터 이탈하여 임의로 유동하지 않도록 한다. 일 실시형태로서, 상기 리테이너(80)는 전극 조립체(10)의 양극 무지부(11c) 및 음극 무지부(12c) 중 어느 한 편에 조립될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 무지부(11c) 및 음극 무지부(12c)의 양편에 조립될 수도 있다.
일 실시형태로서, 상기 리테이너(80)에서 전극 조립체(10)를 수용하는 수용부(80`)는 전극 조립체(10)의 폭 방향(제2 방향, Z2)으로 무지부(11c,12c)와 더불어 활물질층(11b,12b)이 함께 끼워질 수 있도록 충분한 길이(t)로 연장 형성될 수 있다. 리테이너(80)가 활물질층(11b,12b)까지 커버함으로써 전극 조립체(10)와의 접촉면이 증가하여 결합력이 향상될 수 있고, 향상된 결합력으로 전극 조립체(10)를 보다 견고하게 고정시킬 수 있다.
전극 조립체(10)의 무지부(11c,12c)는 활물질이 도포되지 않은 시트기재(양극 집전체(11a) 및 음극 집전체(12a)에 해당)이므로, 구겨짐이나 굽힘 변형에 대해 활물질층(11b,12b) 보다 취약하다. 리테이너(80)가 전극 조립체(10)의 무지부(11c,12c)만을 커버하는 실시형태에서는 무지부(11c,12c)의 구겨짐이나 굽힘 변형에 따라 전극 조립체(10)의 유동이 유발될 수 있다. 리테이너(80)가 무지부(11c,12c)와 함께 상대적으로 강성인 활물질층(11b,12b)을 함께 커버하도록 설계함으로써 전극 조립체(10)의 위치를 보다 확실하게 고정시킬 수 있다.
한편, 캡 조립체(30)는 케이스(34) 상단을 폐쇄하기 위한 캡 플레이트(31)를 포함한다. 상기 캡 플레이트(31)와 케이스(34)의 맞닿는 부분은 레이저 용접으로 기밀성 결합을 형성할 수 있다. 상기 캡 플레이트(31)에는 케이스(34) 내부 압력이 설정 포인트를 초과하면 가스의 배출 경로를 제공하도록 파단 가능하게 설계된 안전 벤트(39)가 형성되어 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(31)에는 케이스(34) 내로 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(38a)가 형성되어 있으며, 전해액 주입이 완료된 이후에는 실링 마개(38)에 의해 전해액 주입구(38a)가 폐쇄된다.
상기 양극 집전부재(50)는 양극 단자(21)와 전기적으로 연결되어 있다. 상기 양극 단자(21)는 캡 플레이트(31)를 관통하여 외부로 인출되며, 캡 플레이트(31) 상으로부터 소정 길이로 돌출될 수 있다. 상기 음극 집전부재(60)는 음극 단자(22)와 전기적으로 연결되어 있다. 상기 음극 단자(22)는 캡 플레이트(31)를 관통하여 외부로 인출되며, 캡 플레이트(31) 상으로부터 소정 길이로 돌출될 수 있다. 상기 캡 플레이트(31)에는 전극 단자(21,22)들을 외부로 인출하기 위한 단자 홀(31`)이 형성되어 있다. 여기서, 전극 단자(21,22)는 양극 단자(21)와 음극 단자(22)를 포함하는 통괄적인 개념이다.
상기 전극 단자(21,22)들은 캡 플레이트(31)와 절연된 상태로 결합을 이루며, 전극 단자(21,22)와 캡 플레이트(31) 사이에는 절연성 개스킷(25,27)이 개재되어 전극 단자(21,22)와 캡 플레이트(31)를 상호 절연시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 개스킷(25,27)은 하부 개스킷(27)과 상부 개스킷(25)을 포함하고, 상기 하부 개스킷(27)은 캡 플레이트(31)의 하부로부터 단자 홀(31`)로 끼워지도록 설치되며, 상기 상부 개스킷(25)은 캡 플레이트(31)의 상부로부터 단자 홀(31`)로 끼워지도록 설치된다. 한편, 상기 하부 개스킷(27) 및 상부 개스킷(25) 이외에, 절연성 실재(26)가 추가로 마련되어 전극 단자(21,22)와 캡 플레이트(31) 또는 전극 단자(21,22)와 케이스(34) 간을 절연시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 캡 플레이트(31)의 상부로 돌출된 전극 단자(21,22)는 나사 산이 형성된 볼트로 이루어져 있고, 전극 단자(21,22)에는 와셔(24)와 너트(29)가 삽입되어 체결된다. 상기 너트(29)의 상부로 돌출된 전극 단자(21,22)에는 인접한 한 쌍의 이차전지(20)를 상호 연결하기 위한 버스 바(32)가 끼워진다. 상기 버스 바(32) 상으로 너트(33)가 체결되어 전극 단자(21,22)에 대해 버스 바(32)를 고정시킨다.
도 5는 리테이너(80)의 결합상태를 보여주는 도면이다. 전극 조립체(10)의 좌우 양단에는 양극 및 음극 집전부재(50,60)가 결합되며, 이들 전극 집전부재(50,60)는 케이스(34) 외부로 인출되는 전극 단자(21,22)에 결합된다. 예를 들어, 상기 전극 집전부재(50,60)의 상부에는 전극 단자(21,22)의 일부가 끼워지는 단자 홀(51`,61`)이 형성되고, 상기 전극 집전부재(50,60)와 전극 단자(21,22)의 경계를 따라 티그-용접(TIG welding)이 이루어질 수 있다.
상기 전극 집전부재(50,60)는 전극 조립체(10)와 전극 단자(21,22) 간의 전기적인 연결을 매개하고, 전극 조립체(10)와 전극 단자(21,22) 사이에서 충방전 전류의 패스를 형성한다. 전극 조립체(10)로부터 발생된 배터리 전류는 전극 집전부재(50,60)와 전극 단자(21,22)를 경유하여 이차전지(20)의 외부로 인출될 수 있다. 상기 전극 집전부재(50,60)는 전극 조립체(10)에 대해 결합되는 집전단자(52,62)와, 집전단자(52,62)로부터 연장되어 전극 단자(21,22)에 결합되는 접속부재(51,61)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(10)의 단부에는 전극 집전부재(50,60)의 외측으로부터 전극 조립체(10)에 대해 결합되는 리테이너(80)가 조립된다. 상기 리테이너(80)는 전극 조립체(10)의 양극 및 음극 측에 대응되게 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 리테이너(80)는 전극 집전부재(50,60)와 전극 조립체(10)의 단부를 함께 감싸도록 결합되며, 전극 집전부재(50,60)와 전극 조립체(10)는 리테이너(80)에 끼워지도록 결합된다. 이때, 전극 집전부재(50,60)와 전극 조립체(10)의 수용공간을 한정하는 리테이너(80)의 수용부(80`)의 폭(w)은 전극 집전부재(50,60)와 전극 조립체(10)가 리테이너(80)에 억지끼움 되기에 충분히 좁은 폭으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(10)의 무지부(11c,12c)들이 밀집되도록 전극 조립체(10)의 단부를 압박한 상태로 리테이너(80)가 전극 조립체(10)의 단부에 조립될 수 있다.
일 실시형태로서, 리테이너(80)는 전극 집전부재(50,60)와 전극 조립체(10)를 수용하도록 수용부(80`)의 폭(w)이 확대된 변형 상태로 조립되며, 리테이너(80)는 탄성 바이어스를 제공하여 전극 집전부재(50,60)와 전극 조립체(10)를 견고하게 고정시킬 수 있다. 이를 위해 리테이너(80)는 탄성체로 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 리테이너(80)는 전극 집전부재(50,60)와 전극 조립체(10)가 끼워지도록 수용부(80`)를 갖는 클립형 부재로 마련될 수 있다. 이때, 상기 수용부(80`)의 폭(w)을 조절함으로써 수용부(80`)에 끼워지는 전극 집전부재(50,60)와 전극 조립체(10)의 결합력을 제어할 수 있다. 일 실시형태로서, 상기 리테이너(80)의 수용부(80`)는 이차전지(20)의 주된 면에 대해 수직한 제1 방향(Z1)을 따라 리테이너(80)의 편심된 위치에 형성될 수 있다. 즉, 리테이너(80)의 일 측면으로부터 수용부(80`)까지의 제1 리브 폭(w1)과, 리테이너(80)의 타 측면으로부터 수용부(80`)까지의 제2 리브 폭(w2)은 서로 다른 값으로 설계될 수 있다(w1≠w2).
이때, 이차전지(20)의 주된 면이란 이차전지(20)의 외관을 형성하는 대략 직육면체 형상에서 가장 큰 면적을 점유하는 면을 의미하고, 예를 들어, 상기 제1 방향(Z1)은 이차전지(20)들이 적층된 배터리 모듈(100, 도 1)에서 이차전지(20)들이 배열되는 방향을 의미할 수 있다. 전극 집전부재(50,60)를 수용하는 수용부(80`)는 전극 집전부재(50,60)의 위치에 대응되게 형성될 수 있고, 이차전지(20)의 구체적인 설계에 따라 수용부(80`)가 편심된 위치에 형성될 수 있다.
상기 리테이너(80)의 수용부(80`)는 전극 조립체(10)의 무지부(11c,12c)와 더불어 활물질층(11b,12b)의 일부를 함께 커버하도록 충분한 길이(t)로 형성될 수 있다. 리테이너(80)와 전극 조립체(10) 간의 접촉면적이 증가함으로써 그 만큼 결합력이 향상될 수 있고, 향상된 결합력으로 전극 조립체(10)를 보다 견고하게 고정할 수 있다. 또한, 구조적인 측면에서 활물질이 형성되지 않은 무지부(11c,12c) 보다 변형에 대한 저항성이 강한 활물질층(11b,12b)을 통하여 전극 조립체(10)가 지지됨으로써 전극 조립체(10)의 위치를 보다 확실하게 고정시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 리테이너(180)의 결합구조를 도시한 도면이다. 전극 조립체(10)의 단부에는 전극 집전부재(50,60)의 외측으로부터 전극 조립체(10)에 대해 결합되는 리테이너(180)가 조립된다. 도시된 실시형태에서, 리테이너(180)에는 가스 배출공(180``)이 형성되어 있다. 일 실시형태로서, 상기 가스 배출공(180``)은 리테이너(180)의 수용부(180`)와 마주하는 위치에 형성될 수 있고, 수용부(180`)에 끼워진 전극 조립체(10)는 가스 배출공(180``)을 통하여 외부로 노출될 수 있다. 상기 가스 배출공(180``)은 전극 조립체(10)에서 생성된 가스의 배출경로(F)를 제공함으로써 가스압의 축적에 따른 폭발 위험을 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 리테이너(280)의 결합상태를 보여주는 도면이다. 도 9는 도 8의 IX-IX 선을 따라 취한 단면도이다. 도면을 참조하면, 전극 조립체(10)를 둘러싸도록 결합되는 리테이너(280)는 인접한 케이스(34)의 내벽(34a,34b,34c)에 접촉되어 이에 지지될 수 있다. 예를 들어, 상기 리테이너(280)는 제1 방향(Z1)으로 마주하게 배치되는 케이스의 주된 면(34a,34b)과, 케이스의 측면(34c)에 대해 밀착될 수 있다. 전극 조립체(10)를 고정하고 있는 리테이너(280)의 위치가 케이스 내벽(34a,34b,34c)에 의해 규제됨으로써 궁극적으로 전극 조립체(10)의 위치 고정이 보다 확실히 이루어질 수 있다.
상기 리테이너(280)는 케이스(34)의 적어도 일면에 대해 밀착될 수 있고, 예를 들어, 제2 방향(Z2)으로 전극 조립체(10)의 유동을 규제하기 위해 케이스의 측면(34c)에 대해 밀착될 수 있다. 제2 방향(Z2)으로 마주하고 있는 양 측면(34c)으로부터 지지되는 리테이너(280)를 통하여 전극 조립체(10)의 유동이 제한됨으로써 전극 조립체(10)의 위치 고정이 보다 확실히 이루어질 수 있다.
도 10을 참조하면, 리테이너(380)는 제1 격벽(381), 제2 격벽(382) 및 제3 격벽(383)을 포함하고, 제1, 제2 격벽(381,382)은 제3 격벽(383)으로부터 연장된다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 제1 격벽(381)과 제3 격벽(383) 간의 각도와, 제2 격벽(382)과 제3 격벽(383) 간의 각도는 90도보다 작고, 제1, 제2 격벽(381,382)의 자유단 간의 거리는 제3 격벽(383)의 길이 보다 작다. 따라서, 수용부(380`)의 폭(W)은 상기 제3 격벽(383)으로부터 멀어지는 방향으로 감소한다.
상기 리테이너(380)의 수용부(380`)는 전극 조립체와 함께, 양극 집전체 및 음극 집전체 중에서 적어도 하나를 수용하도록 구성된다. 이 실시형태에서, 수용부(380`)에 끼워진 양극 집전체 및 음극 집전체 각각과 전극 조립체 간의 체결력은 수용부(380`)의 폭(W)을 제어함에 따라 제어되거나 영향을 받게 된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 수용부(380`)의 폭(W)은 제3 격벽(383)으로부터 멀어지는 방향으로 감소하므로, 전극 집전체와 전극 조립체 간의 체결력은 향상될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10 : 전극 조립체 11 : 양극판
11a : 양극 집전판 11b : 양극 활물질층
11c : 양극 무지부 12 : 음극판
12a : 음극 집전판 12b : 음극 활물질층
12c : 음극 무지부 13 : 세퍼레이터
20 : 이차전지 21 : 양극 단자
22 : 음극 단자 24 : 와셔
29, 33 : 볼트 25 : 상부 개스킷
26 : 절연성 실재 27 : 하부 캐스킷
30 : 캡 조립체 31 : 캡 플레이트
31` : 단자 홀 32 : 버스 바
34 : 케이스 38 : 실링 마개
38a : 전해액 주입구 39 : 안전 벤트
50 : 양극 집전부재 51 : 양극 접속부재
52 : 양극 집전단자 60 : 음극 집전부재
61 : 음극 접속부재 62 : 음극 접속부재
80,180,280,380 : 리테이너 80`,180`,380` : 리테이너의 수용부
180``: 가스 배출공 100 : 전지 모듈
381,382,383 : 제1 내지 제3 격벽
w : 리테이너 수용부의 폭 t : 리테이너 수용부의 길이

Claims (18)

  1. 제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1, 제2 전극판들 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극판 각각은 활물질층과 무지부를 포함하며, 일 단부 및 타 단부에 제1 및 제2 전극판의 무지부가 각각 배치되고, 중앙에 제1 및 제2 전극판의 활물질층이 배치된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 제1 집전부 및 제2 집전부; 및
    전극 조립체 및 제1 집전부와 연결되고, 상기 전극 조립체를 상기 제1 집전부에 고정하는 리테이너를 구비하고,
    상기 리테이너는 상기 케이스로부터 이격되고,
    상기 리테이너는 상기 전극 조립체의 일 단부에 형성된 제1 전극판의 무지부와 제1 전극판의 활물질층을 함께 고정하도록, 전극 조립체의 중앙을 향하여 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너는 클립 인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너는 백킹(backing)과, 상기 백킹(backing)으로부터 연장되어 상기 전극 조립체의 일부를 수용하는 수용부를 정의하는 두 개의 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 두 개의 리브들은 서로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너는 전기적으로 절연 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너는 탄성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 제1 집전부를 상기 전극 조립체에 대해 바이어스 시키는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 제1 집전부를 전극 조립체의 두께방향으로 바이어스 시키는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너는 상기 전극 조립체에 억지끼워맞춤으로 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너는 가스 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체 및 상기 제2 집전부와 결합되는 제2 리테이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집전부는 상기 제1 전극판의 무지부와 전기적으로 결합되고, 상기 제2 집전부는 상기 제2 전극판의 무지부와 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 복수의 이차전지들을 포함하는 전지 모듈로서,
    상기 각 이차전지는,
    제1 전극판, 제2 전극판 및 상기 제1, 제2 전극판들 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극판 각각은 활물질층과 무지부를 포함하며, 일 단부와 타 단부에 제1 및 제2 전극판의 무지부가 각각 배치되고, 중앙에 제1 및 제2 전극판의 활물질층이 배치된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 제1 집전부 및 제2 집전부; 및
    전극 조립체 및 제1 집전부와 연결되고, 상기 전극 조립체를 상기 제1 집전부에 고정하는 리테이너를 구비하고,
    상기 리테이너는 상기 케이스로부터 이격되고,
    상기 리테이너는 상기 전극 조립체의 일 단부에 형성된 제1 전극판의 무지부와 제1 전극판의 활물질층을 함께 고정하도록, 전극 조립체의 중앙을 향하여 연장 형성된 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
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