KR101373229B1 - 적층형 이차전지 - Google Patents

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KR101373229B1
KR101373229B1 KR1020120100336A KR20120100336A KR101373229B1 KR 101373229 B1 KR101373229 B1 KR 101373229B1 KR 1020120100336 A KR1020120100336 A KR 1020120100336A KR 20120100336 A KR20120100336 A KR 20120100336A KR 101373229 B1 KR101373229 B1 KR 101373229B1
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electrode plate
electrode
metal foam
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binding tape
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김경준
김인중
정택주
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주식회사 루트제이드
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Abstract

본 발명에 따른 적층형 이차전지는, 복수 개의 제1 전극판과, 상기 제1 전극판과 반대되는 극성을 가지며 분리막을 사이에 두고 상기 제1 전극판과 교대로 적층되는 복수 개의 제2 전극판을 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 외장 캔; 상기 외장 캔의 개방된 측을 덮도록 상기 외장 캔과 결합하는 외장 캡; 및 상기 복수 개의 제2 전극판 중 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캡 사이에 배치되어 상기 제2 전극판과 상기 외장 캡을 전기적으로 연결하거나, 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캔 사이에 배치되어 상기 제2 전극판과 상기 외장 캔을 전기적으로 연결하되, 압축성을 갖는 메탈 폼;을 포함한다. 본 발명에 의하면, 전극판과 외장 케이스 사이의 충분한 전도성을 안정적으로 확보하여 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

적층형 이차전지{STACKED SECONDARY BATTERY}
본 발명은, 적층형 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외장 케이스가 단자 역할을 하도록 전극 조립체의 전극판과 외장 케이스를 전기적으로 연결하는 구조에 관한 것이다.
이차전지(Secondary Battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대용 전화기나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 셀이 다수개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지는 리튬이온 이차전지, 니켈-카드뮴 이차전지, 니켈-수소 이차전지, 리튬폴리머 이차전지 등을 포함하며, 최근 각광을 받고 있는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 또한 이차전지의 일종이라 볼 수 있다. 또한, 이차전지 그 외관 형상에 따라 코인형 이차전지, 각형 이차전지 등으로 구분될 수 있다.
통상적으로, 이차전지는 양극 전극판과 음극 전극판이 분리막을 사이에 두고 교대로 적층되는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하기 위한 내부공간이 형성되는 금속 재질의 외장 케이스를 포함할 수 있다. 또한, 이차전지는 전극 조립체의 적층된 상태가 흐트러지지 않도록, 즉 전극 조립체를 구성하는 양극 전극판, 분리막, 음극 전극판의 정렬 상태가 어긋나지 않도록, 전극 조립체의 가장자리 혹은 테두리에 부착되는 접착성의 결속 테이프를 더 포함할 수 있다.
한편, 전극 조립체의 최외측에 위치한 음극 전극판 또는 양극 전극판은 외장 케이스(외장 캡 또는 외장 캔)과 직접 접촉하여 외장 캡 또는 외장 캔이 음극 단자 또는 양극 단자의 역할을 하도록 구성될 수 있다.
그런데, 위와 같이 외장 케이스가 단자 역할을 하도록 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판(음극 전극판 또는 양극 전극판)을 외장 케이스(외장 캡 또는 외장 캔)과 직접 접촉하도록 구성하는 경우, 소정의 두께를 갖는 결속 테이프의 간섭으로 인해 전극판이 외장 케이스와 전체적으로 접촉하지 못하고 부분적으로 이격되는 현상이 발생하고 이러한 전극판과 외장 케이스 사이의 불안정한 접촉은 전도성을 떨어뜨려 결과적으로 이차전지의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다. 그리고 이러한 문제점은 결속 테이프가 아니더라도 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판과 외장 케이스 사이에 다른 어떠한 부품이 존재하는 경우에도 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 양극 전극판과 음극 전극판이 분리막을 사이에 두고 교대로 적층되는 전극 조립체를 포함한 적층형 이차전지에 있어서, 전극판과 외장 케이스 사이의 충분한 전도성을 안정적으로 확보하여 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있는 적층형 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수 개의 제1 전극판과, 상기 제1 전극판과 반대되는 극성을 가지며 분리막을 사이에 두고 상기 제1 전극판과 교대로 적층되는 복수 개의 제2 전극판을 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 외장 캔; 상기 외장 캔의 개방된 측을 덮도록 상기 외장 캔과 결합하는 외장 캡; 및 상기 복수 개의 제2 전극판 중 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캡 사이에 배치되어 상기 제2 전극판과 상기 외장 캡을 전기적으로 연결하거나, 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캔 사이에 배치되어 상기 제2 전극판과 상기 외장 캔을 전기적으로 연결하되, 압축성을 갖는 메탈 폼(Metal Foam);을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지에 의해 달성될 수 있다.
상기 메탈 폼은, 상기 전극 조립체와 상기 외장 캡 사이에서 압착되어 전체적으로 또는 부분적으로 두께가 줄어들거나, 상기 전극 조립체와 상기 외장 캔 사이에서 압착되어 전체적으로 또는 부분적으로 두께가 줄어들 수 있다.
상기 적층형 이차전지는, 상기 전극 조립체의 적층된 상태가 흐트러지지 않도록 상기 전극 조립체의 가장자리에 부착되는 결속 테이프;를 더 포함할 수 있다.
상기 메탈 폼은, 상기 결속 테이프를 덮도록 상기 최외측에 위치한 제2 전극판 상에 배치될 수 있다.
상기 메탈 폼은, 상기 결속 테이프와 중첩되는 부분이 상기 결속 테이프와 중첩되지 않은 부분에 비해 더 압착되어 더 작은 두께를 가질 수 있다.
상기 메탈 폼은, 압착 전의 두께가 상기 결속 테이프의 두께보다 클 수 있다.
상기 메탈 폼은, 일면이 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 접촉하고, 타면이 상기 외장 캡 또는 상기 외장 캔과 접촉할 수 있다.
상기 제1 전극판은 양극 활물질이 도포된 양극 전극판이고, 상기 제2 전극판은 음극 활물질이 도포된 음극 전극판일 수 있다.
본 발명은 양극 전극판과 음극 전극판이 분리막을 사이에 두고 교대로 적층되는 전극 조립체를 포함한 적층형 이차전지에 있어서, 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판과 외장 케이스 사이에 메탈 폼을 배치하고 메탈 폼을 통해 전극판과 외장 케이스를 전기적으로 연결함으로써, 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판과 외장 케이스 사이에 다른 부품(예컨대, 결속 테이프)이 존재하더라도 전극판과 외장 케이스 사이의 충분한 전도성을 안정적으로 확보하여 궁극적으로 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 메탈 폼이 전극 조립체와 외장 케이스 사이에서 압착 가능한 구조이기 때문에, 전극 조립체의 최외측에 위치한 전극판과 외장 케이스 사이에 존재하는 다른 부품(예컨대, 결속 테이프)의 간섭을 받지 않고 배치될 수 있고, 그 결과 전극판 및 외장 케이스와 접촉되는 면적을 최대화하여 전극판과 외장 케이스 사이의 전도성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 이차전지의 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면 구성도들이다.
도 3은 도 1의 적층형 이차전지에서 전극 조립체의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3의 전극 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 3의 전극 조립체의 개략적인 정면도이다.
도 6은 도 1의 적층형 이차전지에서 전극 조립체 위에 배치된 메탈 폼을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 7은 도 2의 'A' 영역을 확대한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 이차전지의 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면 구성도들로, 도 1은 외장 캔과 외장 캡이 분리된 상태를 나타내고 도 2는 외장 캔과 외장 캡이 결합된 상태를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 적층형 이차전지(100)는 외장 케이스(110,120), 전극 조립체(130), 결속 테이프(140) 및 메탈 폼(150)을 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 코인 형상의 리튬이온 이차전지의 일 예를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 다른 외관 형상의 리튬이온 이차전지는 물론, 니켈-카드뮴 이차전지, 니켈-수소 이차전지 등의 다른 다양한 종류의 이차전지에 적용될 수 있다.
외장 케이스(110,120)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전극 조립체(130)를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 외장 캔(110)과 외장 캔(110)의 개방된 측을 덮도록 외장 캔(110)과 결합하는 외장 캡(120)으로 구성될 수 있다. 이때, 외장 캔(110)과 외장 캡(120)은 그 자체가 음극 단자 혹은 양극 단자 역할을 할 수 있도록 금속 재질, 예컨대 스테인리스강 등으로 제작될 수 있다. 외장 캔(110)과 외장 캡(120)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 절연성 합성 수지로 이루어진 개스킷(115)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다. 외장 캔(110)과 외장 캡(120)의 결합에 있어서, 크림핑 혹은 코킹 가공을 사용하여 밀봉된 외장 케이스(110,120)를 제공할 수 있다. 이러한 외장 케이스(110,120)는 전극 조립체(130)가 수용된 상태에서 그 내부에 전해액이 주입될 수 있다. 한편, 본 실시예에서 외장 케이스(110,120)는 편평한 코인 형상을 개시되고 있지만, 외장 케이스(110,120)의 형상은 적절히 변경될 수 있다.
도 3은 도 1의 적층형 이차전지에서 전극 조립체의 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3의 전극 조립체의 개략적인 평면도이며, 도 5는 도 3의 전극 조립체의 개략적인 정면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 전극 조립체(130)는 복수 개의 제1 전극판(131)과, 제1 전극판(131)과 반대되는 극성을 가지며 분리막(135)을 사이에 두고 제1 전극판(131)과 교대로 적층되는 복수 개의 제2 전극판(132)을 포함할 수 있다. 즉, 전극 조립체(130)는 제1 전극판(131), 분리막(135) 및 제2 전극판(132)이 순차적으로 적층되는 구조를 가질 수 있다. 이하에서는, 제1 전극판(131)은 양극 활물질이 도포된 양극 전극판으로, 제2 전극판(132)은 음극 활물질이 도포된 음극 전극판으로 한정하여 설명하기로 한다. 이와 다르게, 본 발명에서 제1 전극판(131)은 음극 활물질이 도포된 음극 전극판으로, 제2 전극판(132)은 양극 활물질이 도포된 양극 전극판으로 제공될 수도 있다.
전극 조립체(130)의 최외측 모두(적층 방향에서의 양쪽 끝)에는 도 5에 도시된 바와 같이 음극 전극판(132)이 배치될 수 있다. 이와 다르게, 전극 조립체(130)의 최외측 중 하나에는 음극 전극판(132)이 배치되고 다른 하나에는 양극 전극판(131)이 배치될 수도 있다.
한편, 전극 조립체(130)는 첨부된 도면들에서 간략화를 위해 3개의 양극 전극판(131)과 4개의 음극 전극판(132)을 사용하여 3단으로 적층된 구조로 도시되어 있으나, 실제로는 10단 정도의 적층 단수를 채용하는 경우가 많다. 다만, 본 발명은 이러한 적층 단수에 한정되지 않는 것은 물론이다.
양극 전극판(131)은 대략 원형의 알루미늄 박판의 양면에 코발트산 리튬 등의 양극 활물질을 도포 혹은 코팅하여 마련될 수 있다. 양극 전극판(131)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 일 방향으로 연장되는 양극 돌출부(131a)를 포함하는데, 이러한 양극 돌출부(131a)들은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하나로 정리된 상태에서 외장 캔(110)의 내저면에 초음파 용접 등으로 전기적으로 접속되어 있다. 이에, 외장 캔(110)은 양극 단자의 역할을 할 수 있다. 이때, 양극 돌출부(131a)에는 양극 활물질이 도포되지 않으며, 분리막(135)으로부터도 노출되어 있다.
음극 전극판(132)은 양극 전극판(131)과 마찬가지로 대략 원형의 구리 박판의 양면 또는 일면에 흑연 등의 음극 활물질을 도포 혹은 코팅하여 마련될 수 있다. 구체적으로, 음극 전극판(132)은 전극 조립체(130)의 최외측, 즉 도 5에서 상하 양쪽 끝에 위치하는 음극 전극판(132)을 제외하고는 그 양면에 음극 활물질이 도포되어 있다. 그리고, 전극 조립체(130)의 최상단측에 위치하는 음극 전극판(132)은 그 하면에만 음극 활물질이 도포되고, 전극 조립체(130)의 최하단측에 위치하는 음극 전극판(132)은 그 상면에만 음극 활물질이 도포되어 있다. 이때, 전극 조립체(130)의 최하단측에 위치하는 음극 전극판(132)의 하면과 외장 캔(110)의 내저면 사이에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 절연 시일(160)이 배치되어 외장 캔(110)과 음극 전극판(132)은 서로 절연될 수 있다. 이때, 절연 시일(160)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate)나 폴리아미드(polyamide) 등으로 제작된 테이프 구조로 제공될 수 있다. 한편, 음극 전극판(132)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 양극 돌출부(131a)와 반대되는 방향으로 연장되는 음극 돌출부(132a)를 포함하는데, 이러한 음극 돌출부(132a)들은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하나로 정리된 상태에서 초음파 용접 등으로 전기적으로 접속되어 있다. 이때, 음극 돌출부(132a)에는 음극 활물질이 도포되지 않으며, 분리막(135)으로부터도 노출되어 있다.
분리막(135, separator)은 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132) 사이에 배치될 수 있다. 분리막(135)은 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132) 사이를 절연시키는 수단으로, 통상 절연성이 우수한 폴리에틸렌제의 미세한 다공성 박막 등으로 이루어져 리튬 이온이 투과 가능하도록 구성될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 분리막(135)이 양극 전극판(131)과 음극 전극판(132) 사이에 단순히 배치되는 구조이지만, 이와 다르게 분리막(135)이 양극 전극판(131)의 양면을 피복한 상태에서 절연성 고분자 필름(미도시) 등에 의해 접착 고정되는 이른바 '포켓팅 기술'으로 제작된 양극 전극판으로 제공될 수도 있다. 참고로, 이러한 포켓팅 기술은 등록특허공보 제10-0393484호, 등록특허공보 제10-1048690호 등에 자세히 개시되어 있다.
결속 테이프(140)는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 전극 조립체(130)의 적층된 상태가 흐트러지지 않도록 전극 조립체(130)의 가장자리 혹은 테두리에 부착될 수 있다. 즉, 결속 테이프(140)는 전극 조립체(130)를 구성하는 양극 전극판(131), 분리막(135), 음극 전극판(132)의 정렬 상태가 어긋나지 않도록 전극 조립체(130)를 결속하는 수단이라 할 수 있다. 결속 테이프(140)는 내약품성이 우수한 폴리프로필렌(polypropylene) 등으로 제작될 수 있다. 구체적으로, 결속 테이프(140)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 양극 돌출부(131a)와 음극 돌출부(132a) 사이에서 전극 조립체(130)의 가장자리에 2개가 배치되어 각각 양극/음극 돌출부(131a,132a)가 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 전극 조립체(130)의 바깥 둘레에 감긴 상태로 전극 조립체(130)에 접착될 수 있다. 이때, 결속 테이프(140)는 내약품성이 우수한 폴리프로필렌(polypropylene) 등으로 제작될 수 있다. 다만, 본 발명에서 결속 테이프(140)의 개수 및 부착 위치 등은 본 실시예에서 개시된 것에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.
도 6은 도 1의 적층형 이차전지에서 전극 조립체 위에 배치된 메탈 폼을 설명하기 위한 개략적인 평면도이며, 도 7은 도 2의 'A' 영역을 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 메탈 폼(150)은 복수 개의 음극 전극판(132) 중 최외측에 위치한 음극 전극판(132)(즉, 도 5에서 전극 조립체(130)의 최상단에 위치한 음극 전극판(132))과 외장 캡(120) 사이에 배치되어 음극 전극판(132)과 외장 캡(120)을 전기적으로 연결 혹은 접속할 수 있다. 이에, 외장 캡(120)은 음극 단자의 역할을 할 수 있다. 메탈 폼(150)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 그 일면(하면)이 상기 최외측에 위치한 음극 전극판(132)과 접촉하고, 그 타면(상면)이 외장 캡(120)과 접촉하도록 구성될 수 있다.
여기서, 메탈 폼(150, Metal Foam)은 다공성 금속 구조체 혹은 발포성 금속 구조체로 알루미늄, 니켈, 구리, 황동, 철 등의 금속 재질로 제작되며, 차량/선박용 배기 후처리, 산업용 촉매 화학 공정, 산업용 패드, 산업용 필터, 가정용 필터 등에 사용되고 있다. 이러한 메탈 폼(150)은 금속 재질로 이루어지기 때문에 전도성을 가지며, 다수의 기공을 포함하는 다공성 구조이기 때문에 외력이 가해지면 압착되는 압축성을 갖는다. 참고로, 본 실시예에서는 니켈로 제작된 메탈 폼, 이른바 니켈 폼(Ni Foam)이 사용되고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
종래에는 외장 캡(120)이 음극 단자의 역할을 하도록 전극 조립체(130)의 최외측에 위치한 음극 전극판(132)이 외장 캡(120)과 직접 접촉하도록 구성하였지만, 이러한 경우 도 5에 도시된 바와 같이 소정의 두께(T2)를 갖는 결속 테이프(140)의 간섭에 의해 음극 전극판(132)이 외장 캡(120)과 전체적으로 접촉하지 못하고 부분적으로 이격되는 현상이 있었다. 이러한 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이의 불안정한 접촉은 전도성을 떨어뜨려 결과적으로 이차전지의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명에서 메탈 폼(150)은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 구성으로, 최외측에 위치한 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이에 배치되어 음극 전극판(132)과 외장 캡(120)을 전기적으로 연결함으로써, 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이에 충분한 전도성을 안정적으로 확보할 수 있고, 이에 따라 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
특히, 메탈 폼(150)은 전극 조립체(130)와 외장 캡(120) 사이에서 압착되어 전체적으로 또는 부분적으로 두께가 줄어들 수 있는데, 이는 메탈 폼(150)이 다수의 기공을 포함하는 다공성 구조이기 때문에 가능한 것이다. 예컨대, 메탈 폼(150)은 압착 전에는 도 1에 도시된 바와 같은 최초 두께(T1)를 갖는 반면, 전극 조립체(130)와 외장 캡(120) 사이에서 압착된 상태에서는 압착 전의 두께(T1)보다 작은 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같은 두께(T1-1,T1-2)를 가질 수 있다. 이에 따라, 메탈 폼(150)은 전극 조립체(130)의 가장자리에 부착된 결속 테이프(140)의 간섭을 받지 않고 배치될 수 있고, 그 결과 음극 전극판(132) 및 외장 캡(120)과 접촉되는 면적을 최대화할 수 있으므로, 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이의 전도성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 메탈 폼(150)은 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 전극 조립체(130)의 가장자리에 부착된 결속 테이프(140)를 덥도록 최외측에 위치한 음극 전극판(132) 상에 배치될 수 있다. 이때, 메탈 폼(150)의 압착 전의 두께(T1)는 결속 테이프(140)의 두께(T2)보다 커야할 것이다. 왜냐하면, 메탈 폼(150)의 압착 전의 두께(T1)가 결속 테이프(140)의 두께(T2)보다 작은 경우에는 결속 테이프(140)와 중첩되지 않는 부분에서 메탈 폼(150)과 음극 전극판(132) 사이에 이격이 발생할 수 있기 때문이다.
이처럼, 메탈 폼(150)은 결속 테이프(140)를 덮도록 배치되더라도 전술한 바와 같이 전극 조립체(130)와 외장 캡(120) 사이에서 압착될 수 있으므로, 음극 전극판(132) 또는 외장 캡(132)과의 이격이 발생하지 않고 전체적으로 안정적인 접촉을 유지할 수 있다. 이때, 메탈 폼(150)은 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이 결속 테이프(140)과 중첩되는 부분의 두께(T1-2)가 결속 테이프(140)와 중첩되지 않는 부분의 두께(T1-1)보다 작아질 수 있다. 즉, 메탈 폼(150)은 결속 테이프(140)와 중첩되는 부분이 결속 테이프(140)와 중첩되지 않는 부분에 비해 더 압착되어 더 작은 두께를 가질 수 있다. 더 나아가, 메탈 폼(150)은 도 6에 도시된 바와 같이 음극 전극판(132)에서 음극 돌출부(132a)를 제외한 모든 영역을 덮는 크기 및 형상으로 마련되는 것이 바람직한데, 이는 음극 전극판(132) 및 외장 캡(120)과 접촉되는 면적을 최대화하여 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이의 전도성을 더욱 증가시키기 위함이다.
다만, 메탈 폼(150)은 본 실시예에서 개시된 것과 다르게 전극 조립체(130)의 가장자리에 부착된 결속 테이프(140)와 중첩되지 않도록 음극 전극판(132)의 중앙 영역에 배치되거나, 결속 테이프(140)와 중첩되지 않도록 결속 테이프(140)와 대응하는 위치에 개구가 형성될 수도 있다. 또한, 메탈 폼(150)의 형상 또한 도 6에 도시된 것에 한정되지 아니하고 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 실시예에서는 전극 조립체(130)의 최외측(적층 방향에서의 양쪽 끝)에 음극 전극판(132)이 배치되고 최외측(도 5에서 최상단측)에 위치한 음극 전극판(132)과 외장 캡(120) 사이에 메탈 폼(150)이 배치되는 구성에 한정하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 예컨대 전극 조립체(130)의 최외측에 양극 전극판(131)이 배치되고 최외측에 위치한 양극 전극판(131)과 외장 캡(120) 사이에 메탈 폼(150)이 배치되거나, 다른 최외측에 위치한 양극 전극판(131)과 외장 캔(110) 사이에 메탈 폼(150)이 배치되는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 이차전지
110 : 외장 캔
120 : 외장 캡
130 : 전극 조립체
131 : 제1 전극판(양극 전극판)
132 : 제2 전극판(음극 전극판)
135 : 분리막
140 : 결속 테이프
150 : 메탈 폼
160 : 절연 시일

Claims (8)

  1. 복수 개의 제1 전극판과, 상기 제1 전극판과 반대되는 극성을 가지며 분리막을 사이에 두고 상기 제1 전극판과 교대로 적층되는 복수 개의 제2 전극판을 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하기 위한 내부 공간이 형성되는 외장 캔;
    상기 외장 캔의 개방된 측을 덮도록 상기 외장 캔과 결합하는 외장 캡;
    상기 전극 조립체의 적층된 상태가 흐트러지지 않도록 상기 전극 조립체의 가장자리에 부착되는 결속 테이프; 및
    상기 복수 개의 제2 전극판 중 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캡 사이에 배치되되 상기 결속 테이프의 간섭을 받지 않고 상기 제2 전극판 및 상기 외장 캡과의 접촉을 유지하여 상기 제2 전극판과 상기 외장 캡을 전기적으로 연결하거나, 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 상기 외장 캔 사이에 배치되되 상기 결속 테이프의 간섭을 받지 않고 상기 제2 전극판 및 상기 외장 캔과의 접촉을 유지하여 상기 제2 전극판과 상기 외장 캔을 전기적으로 연결하되, 압축성을 갖는 메탈 폼(Metal Foam);을 포함하고,
    상기 메탈 폼은, 상기 결속 테이프를 덮도록 상기 최외측에 위치한 제2 전극판 상에 배치되며, 상기 결속 테이프와 중첩되는 부분이 상기 결속 테이프와 중첩되지 않은 부분에 비해 더 압착되어 더 작은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메탈 폼은,
    상기 전극 조립체와 상기 외장 캡 사이에서 압착되어 전체적으로 또는 부분적으로 두께가 줄어들거나, 상기 전극 조립체와 상기 외장 캔 사이에서 압착되어 전체적으로 또는 부분적으로 두께가 줄어는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메탈 폼은,
    압착 전의 두께가 상기 결속 테이프의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 메탈 폼은,
    일면이 상기 최외측에 위치한 제2 전극판과 접촉하고, 타면이 상기 외장 캡 또는 상기 외장 캔과 접촉하는 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극판은 양극 활물질이 도포된 양극 전극판이고,
    상기 제2 전극판은 음극 활물질이 도포된 음극 전극판인 것을 특징으로 하는 적층형 이차전지.
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Citations (3)

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JPH09213307A (ja) * 1995-11-30 1997-08-15 Elna Co Ltd 非水電解液系二次電池
KR20120053463A (ko) * 2010-11-17 2012-05-25 소니 주식회사 비-수성 전해질 전지

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR920017294A (ko) * 1991-02-06 1992-09-26 카이저 빈젤 갈바노 전지
JPH09213307A (ja) * 1995-11-30 1997-08-15 Elna Co Ltd 非水電解液系二次電池
KR20120053463A (ko) * 2010-11-17 2012-05-25 소니 주식회사 비-수성 전해질 전지

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