KR101865996B1 - 2차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양극 멀티 탭 구조의 2차 전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 권취되는 전극 집합체, 상기 전극 집합체를 내부에 수용하며 일단이 탑캡에 의해 마감되는 캔부재, 상기 전극 집합체로부터 상기 탑캡 측으로 돌출되는 제1 베이스부, 상기 제1 베이스부로부터 절곡되어 상기 전극 집합체로부터 이격되는 제1 단부를 포함하는 제1 양극 탭부, 상기 제1 단부와 상기 전극 집합체 간의 접촉을 방지하는 제1 분리판, 상기 전극 집합체로부터 상기 탑캡 측으로 돌출되는 제2 베이스부, 상기 제2 베이스부로부터 절곡되어 상기 제1 단부와 대향하는 중앙부, 상기 중앙부로부터 상기 탑캡 측으로 절곡되어, 상기 탑캡과 접촉하는 제2 단부를 포함하는 제2 양극 탭부 및 상기 제2 양극 탭부와 상기 캔부재 간의 접촉을 방지하는 제2 분리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2차 전지{SECONDARY BATTERY}

본 발명은 2차 전지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 양극 멀티 탭 구조의 2차 전지에 관한 것이다.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.

한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0132492호에는 종래의 이차 전지 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.

이와 같은 종래의 이차 전지는 고출력을 위해 양극 탭을 2개 이상의 멀티 탭으로 형성할 수 있다.

그런데 멀티 탭은 용접 시 멀티 탭의 형성 위치에 따라 용접을 위해 별도의 형태로 변형하거나 용접 위치를 조정해야 하기 때문에 작업이 번거롭고 어렵다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 양극 멀티 탭의 구조를 변경하여 조립을 용이하게 하는 2차 전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 2차 전지는 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 권취되는 전극 집합체, 상기 전극 집합체를 내부에 수용하며 일단이 탑캡에 의해 마감되는 캔부재, 상기 전극 집합체로부터 상기 탑캡 측으로 돌출되는 제1 베이스부, 상기 제1 베이스부로부터 절곡되어 상기 전극 집합체로부터 이격되는 제1 단부를 포함하는 제1 양극 탭부, 상기 제1 단부와 상기 전극 집합체 간의 접촉을 방지하는 제1 분리판, 상기 전극 집합체로부터 상기 탑캡 측으로 돌출되는 제2 베이스부, 상기 제2 베이스부로부터 절곡되어 상기 제1 단부와 대향하는 중앙부, 상기 중앙부로부터 상기 탑캡 측으로 절곡되어, 상기 탑캡과 접촉하는 제2 단부를 포함하는 제2 양극 탭부 및 상기 제2 양극 탭부와 상기 캔부재 간의 접촉을 방지하는 제2 분리판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 분리판은 상기 제1 양극 탭부에 의해 관통될 수 있다.

상기 제2 분리판은 상기 제2 양극 탭부에 의해 관통될 수 있다.

상기 전극 집합체로부터 상기 탑캡 측으로 돌출되는 제3 베이스부와 상기 제3 베이스부로부터 절곡되며, 상기 제1 양극 탭부와 상기 제2 양극 탭부의 사이에 개재되어 상기 제1 양극 탭부와 상기 제2 양극 탭부에 접촉하는 제3 단부를 포함하는 보조 양극 탭부를 더 포함될 수 있다.

상기 제1 양극 탭부의 제1 단부와 상기 제2 양극 탭부의 중앙부는 서로 용접될 수 있다.

상기 제1 양극 탭부는 상기 제2 양극 탭부 보다 길이가 짧을 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 양극탭이 위치에 구애 받지 않고 용접이 가능하기 때문에 복수의 양극탭을 구현하는데 유리한 효과가 있다.

또한, 각각의 양극 탭을 분리판에 의해 위치를 유지할 수 있도록 분리하여 양극탭 간 별도의 배열을 하지 않아도 되기 때문에 2차 전지의 설계 자유성을 확보하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 주요부를 나타내기 위해 내부가 보이도록 일부 절개하여 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 공정을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지의 주요부를 나타내기 위해 내부가 보이도록 일부 절개하여 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 주요부를 나타내기 위해 내부가 보이도록 일부 절개하여 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지는 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 권취되는 전극 집합체(1)와 상기 전극 집합체(1)를 내부에 수용하며 일단이 탑캡(5)에 의해 마감되는 캔부재(3), 상기 전극 집합체(1)로부터 상기 탑캡(5) 측으로 돌출되는 제1 베이스부(11), 상기 제1 베이스부(11)로부터 절곡되어 상기 전극 집합체(1)로부터 이격되는 제1 단부(13)를 포함하는 제1 양극 탭부(10), 상기 제1 단부(13)와 상기 전극 집합체(1) 간의 접촉을 방지하는 제1 분리판(20), 상기 전극 집합체(1)로부터 상기 탑캡(5) 측으로 돌출되는 제2 베이스부(33), 상기 제2 베이스부(33)로부터 절곡되어 상기 제1 단부(13)와 대향하는 중앙부(35), 상기 중앙부(35)로부터 상기 탑캡(5) 측으로 절곡되어, 상기 탑캡(5)과 접촉하는 제2 단부(37)를 포함하는 제2 양극 탭부(30) 및 상기 제2 양극 탭부(30)와 상기 캔부재(3) 간의 접촉을 방지하는 제2 분리판(40)을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 2차 전지를 도 2 내지 도 8을 참조하여 제작 순서에 따라 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 제작 공정을 순차적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 전극 집합체(1)의 일측에 제1, 제2 양극 탭부(10, 30)가 연장되어 형성될 수 있는데, 이에 한정되지 않고 전극 집합체(1)의 일측에는 3개 이상의 복수의 양극 탭부(10, 30)가 연장되게 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전극 집합체(1)는 일측이 개구된 캔부재(3)의 내부에 수용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 분리판(20)은 제1 양극 탭부(10)에 관통된 상태로 전극 집합체(1)의 일단에 적층 될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 단부(13)는 제1 베이스부(11)로부터 전극 집합체(1)의 중심 방향으로 절곡되어 제1 분리판(20)의 표면상에 위치함에 따라 제1 분리판(20)에 의해 전극 집합체(1)와 접촉되지 않게 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 중앙부(35)는 제2 베이스부(33)로부터 전극 집합체(1)의 중심 방향으로 절곡되어 제1 단부(13)에 접촉하게 된다.

그리고 제2 단부(37)는 중앙부(35)로부터 캔부재(3)의 개구 측으로 절곡된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 중앙부(35)와 제1 단부(13)의 접촉부(36)는 레이저 용접 등에 의해 용접 결합되고, 제2 단부(37)는 접촉부(36)로부터 절곡되어 캔부재(3)의 개구 측으로 절곡되는 것이 제2 단부(37)의 길이를 확보하는데 유리하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 제2 분리판(40)은 제2 단부(37)에 관통된 상태로 중앙부(35)에 적층될 수 있다.

이러한 제2 분리판(40)의 지름의 길이는 제2 베이스부(33)와 제2 단부(37)를 연결하는 중앙부(35)의 길이보다 길게 형성되어 제2 양극 탭부(30)가 변위 하여도 제2 양극 탭부(30)의 변위 방향으로 캔부재(3)에 지지되어 제2 양극 탭부(30)가 캔부재(3)와 접촉하지 못하도록 방지하는 역할을 한다.

즉, 제2 양극 탭부(30)가 캔부재(3)측으로 기울어지는 등의 변위가 발생하였을 시에 중앙부(35)의 길이보다 지름의 길이가 긴 제2 분리판(40)이 제2 양극 탭부(30)보다 먼저 캔부재(3)에 접촉하여 제2 양극 탭부(30)를 캔부재(3)로부터 지지하는 역할을 하기 때문에 제2 양극 탭부(30)가 캔부재(30)와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 캔부재(3)의 개구된 일측에 탑캡(5)을 결합하여 탑캡(5)에 제2 단부(37)가 접촉하게 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 전극 집합체(1)로부터 보조 양극 탭부(50)가 더 연장되게 형성될 수 있다.

보조 양극 탭부(50)는 전극 집합체(1)로부터 탑캡(5) 측으로 돌출되는 제3 베이스부(51)와 제3 베이스부(51)로부터 전극 집합체(1)의 중앙 측으로 절곡되며, 제1 양극 탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)의 사이에 개재되어 제1 양극 탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)에 접촉하는 제3 단부(53)를 포함한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지의 주요부를 나타내기 위해 내부가 보이도록 일부 절개하여 도시한 도면이다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 전극 집합체(1)로부터 탑캡(5) 측으로 돌출되는 제3, 4 베이스부와 제3, 4 베이스부로부터 각각 전극 집합체(1)의 중앙 측으로 제3, 4 단부가 절곡되며, 제1 양측탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)의 사이에 제3, 4 단부가 상호 접촉되게 개재되어 제1 양극 탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)에 전기적으로 접촉될 수 있게 한다.

본 발명의 다른 실시예와 같이 복수의 보조 양극 탭부(50)와 제1 양극 탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)가 상호 전기적으로 접촉하게 하는 것이 좋다.

그리고 보조 양극 탭부(50)와 제1 양극 탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)는 상호 접촉부가 레이저 용접에 의해 용접된다.

한편, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 양극 탭부(10)는 제2 양극 탭부(30) 보다 길이가 짧게 형성되어, 제1 양극 탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)의 형성 위치에 구애받지 않고 제1 양극 탭부(10)가 제2 양극 탭부(30)와 전극 집합체(1)의 중심 방향에서 전기적으로 연결되도록 상호 용접 결합되고 제2 양극 탭부(30)는 탑캡(5)과 전기적으로 연결되어 복수의 양극 탭을 형성할 수 있다.

또한, 제2 양극 탭부(30)는 보조 양극 탭부(50)보다 길이가 길게 형성되고 제1 양극 탭부(30)는 보조 양극 탭부(50)보다 길이가 짧게 형성되어, 보조 양극 탭부(50)가 제1 양극 탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)의 사이에서 제1 양극 탭부(10) 및 제2 양극 탭부(30)와 상호 전기적으로 연결되도록 전극 집합체(1)의 중심 방향에서 용접 결합하기 때문에 제1 양극 탭부(10)와 제2 양극 탭부(30)와 보조 양극 탭부(50)의 형성 위치에 구애 받지 않고 복수의 멀티 양극 탭을 형성 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 복수의 양극탭이 위치에 구애 받지 않고 용접이 가능하기 때문에 복수의 양극탭을 구현하는데 유리한 효과가 있으며, 각각의 양극 탭을 분리판에 의해 위치를 유지할 수 있도록 분리하여 양극탭 간 별도의 배열을 하지 않아도 되기 때문에 2차 전지의 설계 자유성을 확보하는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 2차 전지를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 전극 집합체
3: 캔부재
5: 탑캡
10: 제1 양극 탭부
11: 제1 베이스부
13: 제1 단부
20: 제1 분리판
30: 제2 양극 탭부
31: 접합부
33: 제2 베이스부
35: 중앙부
36: 접촉부
37: 제2 단부
40: 제2 분리판
50: 보조 양극 탭부

Claims (6)

1. 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 권취되는 전극 집합체(1);
   상기 전극 집합체(1)를 내부에 수용하며 일단이 탑캡(5)에 의해 마감되는 캔부재(3);
   상기 전극 집합체(1)로부터 상기 탑캡(5) 측으로 돌출되는 제1 베이스부(11);
   상기 제1 베이스부(11)로부터 절곡되어 상기 전극 집합체(1)로부터 이격되는 제1 단부(13)를 포함하는 제1 양극 탭부(10);
   상기 제1 단부(13)와 상기 전극 집합체(1) 간의 접촉을 방지하는 제1 분리판(20);
   상기 전극 집합체(1)로부터 상기 탑캡(5) 측으로 돌출되는 제2 베이스부(33);
   상기 제2 베이스부(33)로부터 절곡되어 상기 제1 단부(13)와 대향하는 중앙부(35);
   상기 중앙부(35)로부터 상기 탑캡(5) 측으로 절곡되어, 상기 탑캡(5)과 접촉하는 제2 단부(37)를 포함하는 제2 양극 탭부(30); 및
   상기 제2 단부(37)에 관통된 상태로 상기 중앙부(35)에 적층되며, 상기 제2 양극 탭부(30)와 상기 캔부재(3) 간의 접촉을 방지하도록 상기 중앙부(35)가 상기 제2 베이스부(33)와 상기 제2 단부(37)를 연결하는 길이보다 지름의 길이가 길게 형성되어, 상기 제2 양극 탭부(30)의 변위 시 상기 제2 양극 탭부(30)의 변위 방향으로 상기 캔부재(3)에 지지되는 제2 분리판(40); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 분리판(20)은 상기 제1 양극 탭부(10)에 의해 관통되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전극 집합체(1)로부터 상기 탑캡(5) 측으로 돌출되는 제3 베이스부(51)와 상기 제3 베이스부(51)로부터 절곡되며, 상기 제1 양극 탭부(10)와 상기 제2 양극 탭부(30)의 사이에 개재되어 상기 제1 양극 탭부(10)와 상기 제2 양극 탭부(30)에 접촉하는 제3 단부(53)를 포함하는 보조 양극 탭부(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 양극 탭부(10)의 제1 단부(13)와 상기 제2 양극 탭부(30)의 중앙부(35)는 서로 용접되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 양극 탭부(10)는 상기 제2 양극 탭부(30) 보다 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 2차 전지.

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