KR102179486B1 - 이차전지 - Google Patents

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KR102179486B1
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Abstract

본 발명은 멀티 탭을 형성하는 이차전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극과 분리막이 교차되게 적층되고, 중앙코어를 중심으로 권취된 젤리롤, 상기 전극으로부터 연장되고, 상기 젤리롤의 단부에서 소정의 영역에 복수 개 형성되는 멀티탭부, 상기 젤리롤을 수용하는 캔부재 및 상기 단부에 인접하게 마련되고, 상기 캔부재와 상기 젤리롤 사이를 절연하는 절연부재를 포함하고, 상기 절연부재에는, 중앙에 상기 중앙코어가 관통할 수 있도록 천공된 중앙홀 및 상기 중앙홀의 둘레 측에 상기 복수 개의 멀티탭부가 관통할 수 있도록 상기 복수 개의 멀티탭부에 대응하게 천공된 탭홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지{SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 멀티 탭을 형성하는 이차전지에 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 집합체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0047165호에는 종래의 전극 조립체 및 이를 구비하는 이차전지가 개시되어 있다.
이러한 종래의 2차 전지는 멀티 탭의 위치가 일정하지 않기 때문에 전극조립체와 캔 사이에 형성되는 절연체의 설계에 어려움이 있었다.
따라서 멀티 탭에 적합한 절연체의 개발이 필요하였다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 멀티탭에 적합한 절연부재를 갖는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극과 분리막이 교차되게 적층되고, 중앙코어를 중심으로 권취된 젤리롤, 상기 전극으로부터 연장되고, 상기 젤리롤의 단부에서 소정의 영역에 복수 개 형성되는 멀티탭부, 상기 젤리롤을 수용하는 캔부재 및 상기 단부에 인접하게 마련되고, 상기 캔부재와 상기 젤리롤 사이를 절연하는 절연부재를 포함하고, 상기 절연부재에는, 중앙에 상기 중앙코어가 관통할 수 있도록 천공된 중앙홀 및 상기 중앙홀의 둘레 측에 상기 복수 개의 멀티탭부가 관통할 수 있도록 상기 복수 개의 멀티탭부에 대응하게 천공된 탭홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 소정의 영역은 상기 중앙코어를 중심으로 30°~ 120°영역에 해당될 수 있다.
상기 탭홀은 상기 소정의 영역의 위치와 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 절연부재는 상기 중앙홀과 상기 탭홀이 상호 분리되도록 형성될 수 있다.
상기 절연부재는 상기 중앙홀과 상기 탭홀이 상호 연통하도록 형성될 수 있다.
상기 절연부재의 둘레는 상기 단부의 둘레에 비해 크기가 작을 수 있다.
상기 단부에 형성되고, 상기 절연부재의 테두리 외측에 위치하는 탭부를 포함할 수 있다.
상기 탭홀은 상기 절연부재의 일부 테두리까지 개방되게 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 멀티 탭부와 상기 탭부는 상기 젤리롤에 용접 또는 노칭에 의해 마련될 수 있다.
상기 단부는 상기 젤리롤의 하단부일 수 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭을 갖는 젤리롤과 캔부재의 사이를 절연하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭을 갖는 젤리롤과 캔부재의 사이에 절연부재를 안정적으로 고정하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭이 형성되는 위치를 규격화하여 제조를 쉽게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭을 갖는 젤리롤과 캔부재의 사이에 설치되는 절연부재의 크기를 최소화하여 이차전지의 무게를 줄이는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭을 갖는 젤리롤과 캔부재의 사이에 설치되는 절연부재의 둘레를 젤리롤의 단부 둘레보다 작게하여 추가적인 탭부 설계를 용이하게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 다양하게 제조되는 멀티 탭에 적용 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 음극 멀티 탭에 적용이 쉬운 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 젤리롤과 멀티탭부만을 측면에서 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 절연부재만을 평면에서 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 젤리롤과 멀티탭부만을 측면에서 도시한 측면도이고, 도 3은 도 2의 저면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극과 분리막이 교차되게 적층되고, 중앙코어(3)를 중심으로 권취된 젤리롤(10)과 상기 전극으로부터 연장되고, 상기 젤리롤(10)의 단부(10a)에서 소정의 영역(a)에 복수 개 형성되는 멀티탭부(11)와 상기 젤리롤(10)을 수용하는 캔부재(1) 및 상기 단부(10a)에 인접하게 마련되고, 상기 캔부재(1)와 상기 젤리롤(10) 사이를 절연하는 절연부재(20)를 포함하고, 상기 절연부재(20)에는 중앙에 상기 중앙코어(3)가 관통할 수 있도록 천공된 중앙홀(23) 및 상기 중앙홀(23)의 둘레 측에 상기 복수 개의 멀티탭부(11)가 관통할 수 있도록 상기 복수 개의 멀티탭부(11)에 대응하게 천공된 탭홀(25)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
젤리롤(10)은 양극과 분리막 및 음극을 적층한 적층체를 젤리 롤 형태로 권취하여 제작할 수 있다.
양극은 알루미늄 판일 수 있으며, 양극 활물질이 도포된 양극 활물질부와, 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다.
음극은 구리 판일 수 있으며, 음극 활물질이 도포된 음극 활물질부와 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다.
분리막은 양극과 음극의 사이를 분리하기 위해 양극과 음극 사이에 적층될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 전극은 젤리롤을 형성하는 양극, 음극 중 어느 하나 이상일 수 있다.
복수 개의 멀티 탭부(11)와 탭부(13)는 전극으로부터 연장되도록 전극의 무지부를 노칭(notching)하여 형성하거나 전극의 무지부에 복수 개의 멀티 탭부(11)와 탭부(13)를 용접하여 접합할 수 있다.
따라서 절연부재(20)는 노칭 또는 용접에 의해 형성된 멀티 탭부(11)를 갖는 젤리롤(10)에 모두 설치될 수 있다.
복수 개의 멀티 탭부(11)는 젤리롤(10)의 단부(10a)에 형성될 수 있다.
복수 개의 멀티 탭부(11)는 젤리롤(10)의 단부 중 하단부에 형성될 수 있다.
복수 개의 멀티 탭부(11)는 전극의 음극으로부터 연장된 음극 탭일 수 있다.
복수 개의 멀티 탭부(11)는 캔부재(1)와의 전기적 연결을 위해 서로 길이가 다르게 형성될 수 있다.
복수 개의 멀티 탭부(11)는 젤리롤(10)의 단부(10a)에서 중앙코어(3) 측으로 갈수록 길이가 짧아지게 형성되어 캔부재(1)와의 전기적 연결을 쉽게 할 수 있다.
상기 소정의 영역(a)은 젤리롤(10)의 단부(10a)에서 중앙코어(3)를 중심으로 30°~ 120°영역(도 3 참조)에 해당할 수 있다.
이와 같이 복수 개의 멀티 탭부(11)를 젤리롤(10)의 단부(10a)에서 소정의 영역(a)에 형성함에 따라 복수 개의 멀티 탭부(11) 형성 위치를 표준화하여 제조를 쉽게 하는 효과가 있다.
캔부재(1)는 원형 리튬이온 2차 전지에서 대략 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기이며, 가볍고 부식에 대처가 용이한 알루미늄(Al) 또는 니켈(Ni) 등이 도금된 철(Fe)이 사용될 수 있다.
절연부재(20)는 중앙에 중앙홀(23)과 중앙홀(23)의 둘레 측에 탭홀(25)이 천공된다.
절연부재(20)는 둘레의 길이를 젤리롤(20)의 단부(10a)의 둘레의 길이에 비해 작게 형성할 수 있다.
그리고 젤리롤(20)의 단부(10a) 둘레 측에 탭부(13)를 형성하면 탭부(13)는 절연부재(20)의 테두리 외측을 통해 연장되게 할 수 있어서 단부(10a)에 추가적인 탭부(13)의 형성을 쉽게 할 수 있는 효과가 있다.
중앙홀(23)은 중앙코어(3)가 관통할 수 있고, 경우에 따라 젤리롤(10)의 단부(10a)에 형성되는 전극탭(미도시)이 관통할 수도 있다.
탭홀(25)은 젤리롤(10)의 단부(10a)에서 소정의 영역(a)의 위치와 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
즉, 절연부재(20)가 젤리롤(10)의 단부(10a)에 설치되면 탭홀(25)이 절연부재(20)에서 단부(10a)의 소정의 영역(a)에 대응하는 위치에 형성되어 젤리롤(10)의 단부(10a) 중 소정의 영역(a)에 형성되는 멀티 탭부(11)가 탭홀(25)을 관통하기 쉽도록 유도할 수 있다.
또한, 탭홀(25)이 절연부재(20)에서 단부(10a)의 소정의 영역(a)에 대응하는 위치에 천공되고 절연부재(20)의 일부 테두리까지 개방되게 형성될 수 있다.
그리고 탭홀(25)은 중앙홀(23)과 상호 연통하도록 형성될 수 있다.
또한, 절연부재(20)에 중앙홀(23)과 연통하는 탭홀(25)을 형성하면 절연부재(20)의 몸체(20a)를 최소화하여 무게를 경량화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서 절연부재만을 평면에서 도시한 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지는 절연부재(10)의 중앙홀(23)과 탭홀(25)이 상호 분리되도록 형성할 수 있다.
중앙홀(23)과 탭홀(25)을 상호 분리하기 위해 중앙홀(23)과 탭홀(25)의 사이에 경계부(27)가 형성될 수 있다.
절연부재(10)는 경계부(27)에 의해 중앙코어(3)와 중앙홀(23)이 삽입 결합되어 절연부재(10)가 젤리롤(10)의 단부(10a)에서 정 위치에 고정될 수 있도록 가이드될 수 있고, 절연부재(10)가 횡 방향으로 움직이지 않고 위치를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 멀티 탭을 갖는 젤리롤과 캔부재의 사이를 절연하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭을 갖는 젤리롤과 캔부재의 사이에 절연부재를 안정적으로 고정하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭이 형성되는 위치를 규격화하여 제조를 쉽게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭을 갖는 젤리롤과 캔부재의 사이에 설치되는 절연부재의 크기를 최소화하여 이차전지의 무게를 줄이는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 멀티 탭을 갖는 젤리롤과 캔부재의 사이에 설치되는 절연부재의 둘레를 젤리롤의 단부 둘레보다 작게하여 추가적인 탭부 설계를 용이하게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 다양하게 제조되는 멀티 탭에 적용 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 음극 멀티 탭에 적용이 쉬운 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 이차전지를 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 실시가 가능하다.
1: 캔부재
3: 중앙코어
10: 젤리롤
10a: 단부
11: 멀티탭부
13: 탭부
20: 절연부재
20a: 몸체
23: 중앙홀
25: 탭홀
27: 경계부
a: 소정의 영역

Claims (10)

  1. 전극과 분리막이 교차되게 적층되고, 중앙코어(3)를 중심으로 권취된 젤리롤(10);
    상기 전극으로부터 연장되고, 상기 젤리롤(10)의 단부(10a)에서 소정의 영역(a)에 복수 개 형성되는 멀티탭부(11);
    상기 젤리롤(10)을 수용하는 캔부재(1); 및
    상기 단부(10a)에 인접하게 마련되고, 상기 캔부재(1)와 상기 젤리롤(10) 사이를 절연하는 절연부재(20); 를 포함하고,
    상기 절연부재(20)에는,
    중앙에 상기 중앙코어(3)가 관통할 수 있도록 천공된 중앙홀(23); 및
    상기 중앙홀(23)의 둘레 측에 상기 복수 개의 멀티탭부(11)가 관통할 수 있도록 상기 복수 개의 멀티탭부(11)에 대응하게 천공된 단일 탭홀(25);이 형성되고,
    상기 탭홀(25)은 상기 소정의 영역(a)의 위치에 대응하는 위치에서 상기 절연부재(20)의 일부 영역이 둘레를 따라 제거된 형태로 형성되어 상기 탭홀(25) 내에 복수 개의 멀티탭부(11) 모두가 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소정의 영역(a)은 상기 중앙코어(3)를 중심으로 30°~ 120°영역에 해당하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연부재(20)는 상기 중앙홀(23)과 상기 탭홀(25)이 상호 분리되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연부재(20)는 상기 중앙홀(23)과 상기 탭홀(25)이 상호 연통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연부재(20)의 둘레는 상기 단부(10a)의 둘레에 비해 크기가 작은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 단부(10a)에 형성되고, 상기 절연부재(20)의 테두리 외측에 위치하는 탭부(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 탭홀(25)은 상기 절연부재(20)의 일부 테두리까지 개방되게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수 개의 멀티 탭부(11)와 상기 탭부(13)는 상기 젤리롤(10)에 용접 또는 노칭(notching)에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 단부(10a)는 상기 젤리롤(10)의 하단부인 것을 특징으로 하는 이차전지.
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