KR101275786B1

KR101275786B1 - 이차 전지

Info

Publication number: KR101275786B1
Application number: KR1020110084054A
Authority: KR
Inventors: 김덕중; 권민형; 김중헌
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하; 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2013-06-17
Also published as: KR20130021654A; EP2562850A1; US20130052520A1; EP2562850B1; US9178205B2

Abstract

본 발명의 일 실시예는 전극 조립체의 무지부에 전극 조립체의 내부와 외부를 연통하는 배기 통로를 확보하여 내부 가스의 분산 및 배출 성능을 향상시키는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 양면에 전극을 구비하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트에 관통하여 설치되는 전극단자, 및 상기 전극 조립체와 상기 전극단자를 전기적으로 연결하는 리드탭을 포함하며, 상기 전극 조립체는, 상기 전극의 코팅부와, 상기 코팅부의 단부에 설정되고 상기 전극 조립체의 내부와 외부를 연결하는 관통 구멍을 형성하는 상기 전극의 무지부를 포함한다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}

본 기재는 전극 조립체를 개선하여 전극 조립체 내부에서 발생하는 내부 가스의 분산 및 배출 성능을 향상시키는 이차 전지에 관한 것이다.

이차 전지(rechargeable battery)는 일차전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.

예를 들면, 이차 전지는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트 및 캡 플레이트에 설치되어 전극 조립체에 연결되는 전극단자를 포함한다. 캡 플레이트는 전극단자를 설치하는 단자 구멍과 벤트 구멍을 구비한다. 벤트 구멍은 캡 플레이트의 두께보다 얇은 두께의 판재로 이루어지는 벤트 플레이트로 용접되어 밀폐된다.

이차 전지는 전극 조립체의 충전 및 방전 작용에 의하여 내부 가스를 발생시킨다. 또한, 이차 전지의 내부 쇼트 발생시, 즉 전극 조립체의 양극과 음극 쇼트시, 충전된 양극과 음극의 전위차가 급격히 좁아지면서 열이 발생되고 전해액이 분해된다. 전해액이 분해되면서 메탄, 수소 및 이산화탄소와 같은 가스가 대량으로 발생되어 이차 전지의 내부 압력이 급격히 상승한다.

전극 조립체는 세퍼레이터의 양면에 음극과 양극을 구비하여 젤리롤 상태로 권취하여 형성되며, 세퍼레이터를 개재하는 코팅부의 양단에 세퍼레이터를 개재하지 않는 음극과 양극의 무지부를 구비한다. 무지부는 압축 및 변형된 상태로 리드탭에 용접되어 전극단자에 전기적으로 연결된다.

무지부는 압축 및 변형되면서 코팅부의 단부에 경사 영역을 형성하면서, 음극, 세퍼레이터 및 양극 사이를 전극 조립체의 외부와 차단하게 된다. 따라서 전극 조립체의 내부 쇼트 발생시 또는 이차전지 방치시, 전극 조립체의 내부에서 발생되는 내부 가스가 경사 영역의 무지부에서 차단된다. 내부 가스의 분산 및 배출 성능이 저하된다.

본 발명의 일 실시예는 전극 조립체의 무지부에 전극 조립체의 내부와 외부를 연통하는 배기 통로를 확보하여 내부 가스의 분산 및 배출 성능을 향상시키는 이차 전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 양면에 전극을 구비하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트에 관통하여 설치되는 전극단자, 및 상기 전극 조립체와 상기 전극단자를 전기적으로 연결하는 리드탭을 포함하며, 상기 전극 조립체는, 상기 전극의 코팅부와, 상기 코팅부의 단부에 설정되고 상기 전극 조립체의 내부와 외부를 연결하는 관통 구멍을 형성하는 상기 전극의 무지부를 포함한다.

상기 무지부는, 상기 코팅부의 단부에 이어지는 경사 영역과, 상기 경사 영역에 이어지고 상기 리드탭에 접합되는 접합 영역을 포함하며, 상기 관통 구멍은, 적어도 상기 경사 영역에 형성될 수 있다.

상기 관통 구멍은, 상기 경사 영역에서 상기 접합 영역으로 이어지는 장공으로 형성될 수 있다.

상기 관통 구멍은, 상기 경사 영역에서 상기 경사 영역에 교차하는 방향으로 관통하여 형성될 수 있다.

상기 전극 조립체는, 서로 반대면을 형성하는 제1 외표면과 제2 외표면을 가지며, 상기 무지부에서, 상기 제1 외표면은 상기 접합 영역과 상기 경사 영역에서 평면으로 연결되고, 상기 제2 외표면은 상기 접합 영역과 상기 경사 영역에서 곡면으로 연결될 수 있다.

상기 관통 구멍은, 상기 경사 영역에서 상기 무지부들 각각에 형성되어 연결되며, 상기 무지부의 상기 제2 외표면에서 가장 크게 형성되고, 상기 무지부의 상기 제1 외표면에서 가장 작게 형성될 수 있다.

상기 경사 영역은, 상기 무지부들 사이에 통로들을 형성하며, 상기 통로들은, 상기 제2 외표면 측에서 최대 개방 면적을 형성하고, 상기 제1 외표면 측에서 최소 개방 면적을 형성하여, 상기 관통 구멍에 각각 연결될 수 있다.

상기 전극 조립체는, 서로 반대면을 형성하는 제1 외표면과 제2 외표면을 가지며, 상기 무지부에서, 상기 제1 외표면은 상기 접합 영역과 상기 경사 영역에서 제1 곡면으로 연결되고, 상기 제2 외표면은 상기 접합 영역과 상기 경사 영역에서 상기 제1 곡면에 대칭되는 제2 곡면으로 연결될 수 있다.

상기 관통 구멍은, 상기 경사 영역에서 상기 무지부들 각각에 형성되어 연결되며, 상기 무지부의 상기 제2 외표면과 상기 제1 외표면에서 동일하고 가장 크게 형성되고, 상기 무지부의 중심에서 가장 작게 형성될 수 있다.

상기 경사 영역은, 상기 무지부들 사이에 통로들을 형성하며, 상기 통로들은, 상기 제2 외표면과 상기 제1 외표면 측에서 동일하고 가장 큰 개방 면적을 형성하고, 상기 무지부의 중심에서 최소 개방 면적을 형성하여, 상기 관통 구멍에 각각 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 조립체의 무지부에 관통 구멍을 형성하여, 전극 조립체의 내부와 외부를 연통하는 배기 통로를 확보하므로 전극 조립체의 내부에서 발생되는 내부 가스는 전극 조립체의 외부로 효과적으로 분산 및 배출될 수 있다. 즉 전극 조립체 내부의 스웰링(swelling) 가스의 분산 및 배출 성능이 향상된다. 무지부에 관통 구멍을 형성하여 무지부의 일부를 제거하므로 전극 조립체 및 이차 전지의 중량이 절감될 수 있다. 이차 전지에서 전극 조립체의 내부에서 발생되는 내부 가스가 관통 구멍을 통하여 전극 조립체 외부로 신속히 배출되어, 벤트 플레이트를 절개하고 벤트 구멍으로 배출될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 3에 적용되는 전극 조립체와 양극 리드탭의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 7은 도 6에 적용되는 전극 조립체와 양극 리드탭의 분해 사시도이다.
도 8은 도6의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)와 전해액을 내장하는 케이스(20), 케이스(20)의 개구에 결합되는 캡 플레이트(30), 캡 플레이트(30)에 관통하여 설치되는 음, 양극단자(41, 42), 및 전극 조립체(10)와 음, 양극단자(41, 42)를 전기적으로 각각 연결하는 음, 양극 리드탭(51, 52)을 포함한다.

전극 조립체(10)는 절연체인 세퍼레이터(13)의 양면에 전극, 즉 음극(11)과 양극(12)을 구비하고, 음극(11), 세퍼레이터(13) 및 양극(12)을 젤리롤 상태로 귄취하여 형성된다. 예를 들면, 전극 조립체는 세퍼레이터를 사이에 두고 단일 판으로 각각 이루어지는 음극과 양극을 적층하여 조립되거나, 음극, 세퍼레이터 및 양극을 지그재그 방식으로 접어서 적층하여 조립될 수 있다(미도시).

음, 양극(11, 12)은 집전체에 활물질을 도포하여 형성되는 코팅부(11a, 12a), 및 코팅부(11a, 12a)의 각 일측에서 활물질이 도포되지 않은 집전체의 노출부로 형성되는 무지부(11b, 12b)를 포함한다. 예를 들면, 음극(11)의 집전체는 구리로 형성되고, 양극(12)의 집전체는 알루미늄으로 형성될 수 있다.

음극(11)의 무지부(11b)는 권취되는 음극(11)의 일 단부에 설정된다. 양극(12)의 무지부(12b)는 권취되는 양극(12)의 일 단부에 설정된다. 또한 무지부(11b, 12b)는 전극 조립체(10)의 양단, 즉 코팅부(11a, 12a)의 양단에 설정되어, 전극 조립체(10)와 음, 양극 리드탭(51, 52)의 전기적인 연결을 가능하게 한다.

한편, 무지부(11b, 12b)는 전극 조립체(10)의 내부와 외부를 연결하는 관통 구멍(61, 62)을 형성한다. 관통 구멍(61, 62)은 전극 조립체(10)의 내부를 전극 조립체의 외부에 연통시키는 배기 통로로 작용하여, 충전과 방전 및 내부 쇼트 발생시, 전극 조립체(10) 내부에서 발생되는 내부 가스를 전극 조립체(10)의 외부로 분산 및 배출한다.

케이스(20)는 일측에 개구(21)를 형성하며, 개구(21)를 통하여 전극 조립체(10)의 삽입을 가능하게 하고, 전극 조립체(10)와 전해액의 수용 공간을 형성하도록, 일례로써, 직육면체 형상을 가질 수 있다. 캡 플레이트(30)는 케이스(20)의 개구(21)에 결합되어, 케이스(20)와 함께 밀폐된 수용 공간을 설정한다. 예를 들면, 케이스(20)와 캡 플레이트(30)는 알루미늄으로 형성되어 상호 결합 후 용접될 때, 우수한 용접성을 가질 수 있다.

캡 플레이트(30)는 전해액 주입구(31)와 벤트 구멍(32)을 가진다. 전해액 주입구(31)는 캡 플레이트(30)를 케이스(20)에 결합한 후, 케이스(20)의 내부로 전해액의 주입을 가능하게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(31)는 밀봉 마개(33)로 밀봉된다.

벤트 구멍(32)은 충전과 방전 작용 및 내부 쇼트로 인하여 발생되는 내부 가스를 이차 전지(100)의 외부로 배출하여 이차 전지(100)의 폭발을 방지할 수 있도록 벤트 플레이트(34)로 밀폐된다. 전극 조립체(10) 내부에서 발생되는 가스는 무지부(11b, 12b)에 형성된 관통 구멍(61, 62)을 통하여 전극 조립체(10)의 외부, 즉 케이스(20) 내부로 신속히 분산 및 배출된다. 따라서 이차 전지(100)의 내부 압력이 설정치에 이르게 되고, 벤트 구멍(32)에 용접된 벤트 플레이트(34)가 절개된다. 벤트 플레이트(34)에 구비된 노치(34a)는 벤트 플레이트(34)의 절개를 유도한다. 벤트 플레이트(34)의 절개로 벤트 구멍(32)이 개방되면, 이차 전지(100)의 내부 가스가 케이스(20) 외부로 배출될 수 있다.

한편, 캡 플레이트(30)는 케이스(20)의 내부와 외부를 연결하도록 관통되는 단자홀(311, 312)을 가진다. 음, 양극단자(41, 42)는 캡 플레이트(30)의 단자홀(311, 312)에 각각 설치되어, 음, 양극 리드탭(51, 52)을 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다. 즉 음극단자(41)는 음극 리드탭(51)을 통하여 전극 조립체(10)의 음극(11)에 전기적으로 연결되고, 양극단자(42)는 양극 리드탭(52)을 통하여 전극 조립체(10)의 양극(12)에 전기적으로 연결된다.

음, 양극단자(41, 42)는 캡 플레이트(30)의 단자홀(311, 312)에 설치된 상태에서, 케이스(20)의 내측에서 확장된 플랜지(41a, 42a)로 음, 양극 리드탭(51, 52)에 연결되고, 케이스(20)의 외측에서 터미널 플레이트(41b, 42b)에 연결된다. 터미널 플레이트(41b, 42b)는 이웃하는 다른 이차 전지들의 터미널 플레이트(미도시)에 버스바(미도시)의 용접으로 연결된다. 따라서 터미널 플레이트(41b, 42b)는 복수의 이차 전지들(100)을 직렬 또는 병렬 연결을 가능하게 한다.

또한, 일 실시예의 이차 전지(100)는 음, 양극단자(41, 42)와 캡 플레이트(30)의 단자홀(311, 312) 사이에서 전기적인 절연구조와 전해질의 실링 구조를 형성하기 위하여, 양자 사이에 개재되는 개스킷(45, 46)과 인슐레이터(47, 48)를 구비한다.

개스킷(45, 46)은 음, 양극단자(41, 42)와 단자홀(311, 312) 사이에 삽입되고 플랜지(41a, 42a)와 캡 플레이트(30)의 내면 사이로 더 연장되어, 음, 양극단자(41, 42)와 캡 플레이트(30)를 전기적으로 절연시키고, 단자홀(311, 312)을 실링한다. 인슐레이터(47, 48)는 음, 양극단자(41, 42)와 단자홀(311, 312) 사이에 삽입되고 터미널 플레이트(41b, 42b)와 캡 플레이트(30)의 외면 사이로 더 연장되어, 음, 양극단자(41, 42)와 캡 플레이트(30)를 전기적으로 절연시키고, 단자홀(311, 312)을 더 실링한다.

음, 양극 리드탭(51, 52)은 도전성 부재로 형성되어 음, 양극단자(41, 42)를 전극 조립체(10)의 음, 양극(11, 12)의 무지부(11b, 12b)에 전기적으로 각각 연결한다. 예를 들면, 음, 양극 리드탭(51, 52)을 음, 양극단자(41, 42)의 내측 단부에 결합하여, 음, 양극 리드탭(51, 52)을 코킹(caulking)함으로써, 음, 양극 리드탭(51, 52)은 플랜지(41a, 42a)에 지지되면서 음, 양극단자(41, 42)의 내측 단부에 도전 구조로 연결된다.

또한, 제1 실시예의 이차 전지(100)는 음, 양극 리드탭(51, 52)과 캡 플레이트(30)를 전기적으로 절연시키는 절연부재(71, 72)를 더 포함한다. 즉 절연부재(71, 72)는 음, 양극 리드탭(51, 52)과 캡 플레이트(30) 사이에 설치되어, 플랜지(41a 42a)와 캡 플레이트(30)를 전기적으로 절연하고, 플랜지(41a, 42a)에 연결되는 음, 양극 리드탭(51, 52)과 캡 플레이트(30)를 전기적으로 절연한다.

이하에서 전극 조립체(10) 내부에서 발생되는 내부 가스를 전극 조립체(10)의 외부, 즉 케이스(20)의 내부로 분산 및 배출하도록 무지부(11b, 12b)에 형성되는 관통 구멍(61, 62)에 대하여 더 구체적으로 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(61, 62)은 전극 조립체(10)의 양단에 구비되므로 전극 조립체(10)의 내부에서 발생되는 가스를 전극 조립체(10)의 양측으로 균일하고 신속하게 분산 및 배출할 수 있다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 3에 적용되는 전극 조립체(10)와 양극 리드탭(52)의 분해 사시도이다. 본 실시예의 전극 조립체(10)에서 음극(11)의 무지부(11b)와 음극 리드탭(51)의 연결 구조와 양극(12)의 무지부(12b)와 양극 리드탭(52)의 연결 구조가 서로 동일하므로 이하에서, 양극(12)의 무지부(12b)와 양극 리드탭(52)의 연결 구조를 예로 들어 설명한다.

전극 조립체(10)에서, 코팅부(11a, 12a) 사이에 세퍼레이터(13)가 배치되고, 코팅부(12a)의 단부에 이어지는 무지부(12b) 사이에 세퍼레이터(13)가 배치되지 않는다. 그리고 무지부(12b)는 압축 및 변형되어 양극 리드탭(52)에 용접으로 접합되어 기계적 및 전기적으로 연결된다.

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 코팅부(12a)의 단부에서, 무지부(12b)는 압축 및 변형되면서 경사 영역(A1)과 접합 영역(A2)을 형성한다. 즉 무지부(12b)에서, 경사 영역(A1)은 코팅부(12a)의 단부에 이어지고, 접합 영역(A2)은 경사 영역(A1)에 이어져서 양극 리드탭(52)에 연결된다.

전극 조립체(10)의 내부와 외부를 연통하는 관통 구멍(62)은 무지부(12b)에서 경사 영역(A1)에 형성되며, 본 실시예에서와 같이, 접합 영역(A2)에 이어져 더 형성될 수 있다. 즉 관통 구멍(62)은 경사 영역(A1)에서 접합 영역(A2)으로 이어지는 장공(slot)으로 형성되어, 코팅부(11a, 12a)와 세퍼레이터(13)의 적층 방향(도 5의 x축 방향)으로 설정되는 영역의 대부분에 대하여 배기 통로를 확보할 수 있다. 또한 관통 구멍(62)은 경사 영역(A1)에서 경사 영역(A1)에 교차하는 방향, 즉 적층 방향(x축 방향)으로 관통하여 형성된다. 따라서 적층된 코팅부(11a, 12a)와 세퍼레이터(13)의 사이에서 전극 조립체(10)의 내부 가스가 균일하게 분산 및 확산될 수 있다.

또한, 관통 구멍(62)은 전극 조립체(10)의 높이 방향(도 3 및 도 4의 z축 방향)으로 설정되는 영역의 전체에 대하여 설정된 간격을 가지고 복수로 형성되어, 높이 방향(z축 방향)의 영역 대부분에 대하여 배기 통로를 확보할 수 있다. 따라서 높이 방향(z축 방향)에 대하여 전극 조립체(10)의 내부 가스가 균일하게 분산 및 확산될 수 있다.

한편, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 전극 조립체(10)는 서로 반대면을 형성하는 제1 외표면(S1)과 제2 외표면(S2)을 가진다. 따라서 무지부(12b)에서 제1 외표면(S1)은 접합 영역(A2)과 경사 영역(A1)에서 평면으로 연결되고, 제2 외표면(S2)은 접합 영역(A2)과 경사 영역(A1)에서 곡면으로 연결된다. 그리고 제1 외표면(S1)에서 제2 외표면(S2)으로 가면서, 무지부(12b)가 형성하는 곡면의 각도는 점진적으로 작아진다. 즉 무지부(12b)는 제1 외표면(S1)에 가까울수록 평면에 더 가까워진다.

관통 구멍(62)은 경사 영역(A1)에서 적층된 무지부들(12b) 각각에 형성되어, 관통 방향(도 5 x축 방향)으로 연결된다. 즉 관통 구멍(62)은 경사 영역(A1)의 제1 외표면(S1)에 수직 방향으로 관통 형성된다. 따라서 관통 구멍(62)은 적층된 무지부(12b)의 경사도에 따라서 제2 외표면(S2)에서 가장 크게 형성되고, 제1 외표면(S1)에서 가장 작게 형성된다.

경사 영역(A1)은 적층된 무지부들(12b) 사이에서 통로들(P)을 형성하며, 통로들(P)은 제2 외표면(S2) 측에서 최대 개방 면적을 형성하고, 제1 외표면(S1) 측에서 최소 개방 면적을 형성하여, 관통 구멍(62)에 각각 연결된다. 따라서 경사 영역(A1)에서 무지부들(12b) 사이로 배출되는 내부 가스는 무지부(12b)의 높이 방향(도 3 및 도 5의 z축 방향)으로 이동하여 관통 구멍(62)을 통하여 전극 조립체(10)의 외부로 분산 및 배출된다.

예를 들면, 이차 전지(100)에서 내부 쇼트 발생시, 음극(11)과 양극(12)의 전위차가 급격히 좁아지고, 이로 인하여, 열이 발생되고 전해액이 분해된다. 전해액의 분해로 인하여, 순간적으로 발생되는 대량의 가스는 무지부(12b)의 경사 영역(A1)의 통로(P)로 분산 및 확산되고 통로(P)에 연결되는 관통 구멍(62)을 통하여 전극 조립체(10)의 외부로 배출된다. 전극 조립체(10)의 외부로 배출되는 가스는 케이스(20)의 개구(21) 측에서 벤트 구멍(32)으로 안내되어, 벤트 플레이트(34)를 절개하여 배출된다.

이하에서 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명하며, 제1 실시예와 비교하여, 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지(200)의 단면도이고, 도 7은 도 6에 적용되는 전극 조립체(210)와 양극 리드탭(252)의 분해 사시도이며, 도 8은 도6의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 이차 전지(200)의 전극 조립체(210)는 대칭 구조의 제1 외표면(S21)과 제2 외표면(S22)을 가진다. 대칭 구조는 제1 실시예의 전극 조립체(10)가 비대칭 구조의 제1, 제2 외표면(S1, S2)을 가지는 것과 차이점을 가진다.

이로 인하여, 제1 실시예의 양극 리드탭(52)은 비대칭 구조로 양극 단자(42)에 연결되고 비대칭 구조로 절연부재(72)에 수용되며, 제2 실시예의 양극 리드탭(252)은 대칭 구조로 양극 단자(242)에 연결되고 대칭 구조로 절연부재(272)에 수용된다.

또한, 제1, 제2 실시예의 이차 전지(100, 200)는 케이스(20)에 전극 조립체(10, 210)를 1개씩 수용하며, 이에 대응하도록 구성되는 양극 리드탭(52, 252)을 예시한다. 그러나 이차 전지는 전극 조립체를 복수로 수용할 수 있고, 복수의 전극 조립체에 대응하도록 구성되는 리드탭을 포함할 수 있다(미도시).

제2 실시예에서, 코팅부(14a)의 단부에 설정되는 무지부(14b)에서, 제1 외표면(S21)은 접합 영역(A22)과 경사 영역(A21)에서 제1 곡면으로 연결되고, 제2 외표면(S22)은 접합 영역(A22)과 경사 영역(A21)에서 제1 곡면에 대칭되는 제2 곡면으로 연결된다.

관통 구멍(262)은 경사 영역(A21)에서 무지부들(14b) 각각에 형성되어, 관통 방향(도 8의 x축 방향)으로 연결된다. 즉 관통 구멍(262)은 경사 영역(A21)의 제1 외표면(S21)과 제2 외표면(S22)의 중심에 위치하는 무지부(14b)에 수직 방향으로 관통 형성된다. 따라서 관통 구멍(262)은 적층된 무지부(14b)의 경사도에 따라, 제1, 2 외표면(S21, S22)에서 동일하고 가장 크게 형성되고, 무지부(14b)의 중심에서 가장 작게 형성된다.

경사 영역(A21)은 무지부들(14b) 사이에 통로들(P2)을 형성하며, 통로들(P2)은 제1, 2 외표면(S21, S22) 측에서 동일하고 가장 큰 개방 면적을 형성하고, 무지부(14b)의 중심에서 최소 개방 면적을 형성하여, 관통 구멍(262)에 각각 연결된다. 따라서 경사 영역(A21)에서 무지부들(14b) 사이로 배출되는 내부 가스는 무지부(14b)의 높이 방향(도 6 및 도 7의 x축 방향)으로 이동하여 관통 구멍(262)을 통하여 전극 조립체(210)의 외부로 분산 및 배출된다.

제1 실시예의 관통 구멍(62)은 전극 조립체(10)의 제2 외표면(S2) 일측으로 내부 가스를 분산 및 배출하고, 제2 실시예의 관통 구멍(262)은 전극 조립체(210)의 제1, 제2 외표면(S21, S21) 양측으로 내부 가스를 분산 및 배출한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10, 210 : 전극 조립체 11 : 음극
11a, 12a, 14a : 코팅부 11b, 12b, 14b : 무지부
12 : 양극 13 : 세퍼레이터
20 : 케이스 21 : 개구
30 : 캡 플레이트 31 : 전해액 주입구
32 : 벤트 구멍 33 : 밀봉 마개
34 : 벤트 플레이트 41, 42 : 음, 양극단자
41a, 42a : 플랜지 41b, 42b : 터미널 플레이트
45, 46 : 개스킷 47, 48 : 인슐레이터
51 : 음극 리드탭 52, 252 : 양극 리드탭
61, 62, 262 : 관통 구멍 71, 72, 272 : 절연부재
100, 200 : 이차 전지 311, 312 : 단자홀
A1, A21 : 경사 영역 A2, A22 : 접합 영역
P, P2 : 통로 S1, S21 : 제1 외표면
S2, S22 : 제2 외표면

Claims

세퍼레이터의 양면에 전극을 구비하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 내장하는 케이스;
상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트;
상기 캡 플레이트에 관통하여 설치되는 전극단자; 및
상기 전극 조립체와 상기 전극단자를 전기적으로 연결하는 리드탭
을 포함하며,
상기 전극 조립체는,
상기 전극의 코팅부와,
상기 코팅부의 단부에 설정되고 상기 전극 조립체의 내부와 외부를 연결하는 관통 구멍을 형성하는 상기 전극의 무지부
를 포함하는 이차 전지.
제1 항에 있어서,
상기 무지부는,
상기 코팅부의 단부에 이어지는 경사 영역과,
상기 경사 영역에 이어지고 상기 리드탭에 접합되는 접합 영역
을 포함하며,
상기 관통 구멍은,
상기 경사 영역과 상기 접합 영역 중 적어도 상기 경사 영역에 형성되는 이차 전지.
제2 항에 있어서,
상기 관통 구멍은,
상기 경사 영역에서 상기 접합 영역으로 이어지는 장공(slot)으로 형성되는
이차 전지.
제2 항에 있어서,
상기 관통 구멍은,
상기 경사 영역에서 상기 경사 영역에 교차하는 방향으로 관통하여 형성되는
이차 전지.
제2 항에 있어서,
상기 전극 조립체는,
서로 반대면을 형성하는 제1 외표면과 제2 외표면을 가지며,
상기 무지부에서,
상기 제1 외표면은 상기 접합 영역과 상기 경사 영역에서 평면으로 연결되고,
상기 제2 외표면은 상기 접합 영역과 상기 경사 영역에서 곡면으로 연결되는
이차 전지.
제5 항에 있어서,
상기 관통 구멍은,
상기 경사 영역에서 상기 무지부들 각각에 형성되어 연결되며,
상기 무지부의 상기 제2 외표면에서 가장 크게 형성되고, 상기 무지부의 상기 제1 외표면에서 가장 작게 형성되는
이차 전지.
제2 항에 있어서,
상기 경사 영역은
상기 무지부들 사이에 통로들을 형성하며,
상기 통로들은,
상기 제2 외표면 측에서 최대 개방 면적을 형성하고, 상기 제1 외표면 측에서 최소 개방 면적을 형성하여,
상기 관통 구멍에 각각 연결되는
이차 전지.
제2 항에 있어서,
상기 전극 조립체는,
서로 반대면을 형성하는 제1 외표면과 제2 외표면을 가지며,
상기 무지부에서,
상기 제1 외표면은 상기 접합 영역과 상기 경사 영역에서 제1 곡면으로 연결되고,
상기 제2 외표면은 상기 접합 영역과 상기 경사 영역에서 상기 제1 곡면에 대칭되는 제2 곡면으로 연결되는
이차 전지.
제8 항에 있어서,
상기 관통 구멍은,
상기 경사 영역에서 상기 무지부들 각각에 형성되어 연결되며,
상기 무지부의 상기 제2 외표면과 상기 제1 외표면에서 동일하고 가장 크게 형성되고, 상기 무지부의 중심에서 가장 작게 형성되는
이차 전지.
제2 항에 있어서,
상기 경사 영역은,
상기 무지부들 사이에 통로들을 형성하며,
상기 통로들은,
상기 제2 외표면과 상기 제1 외표면 측에서 동일하고 가장 큰 개방 면적을 형성하고, 상기 무지부의 중심에서 최소 개방 면적을 형성하여,
상기 관통 구멍에 각각 연결되는
이차 전지.