KR102226515B1 - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
일례로, 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터, 및 상기 제 1 전극판과 상기 세퍼레이터 사이에 위치하는 적어도 하나의 지지부재를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자를 포함하고, 상기 지지부재의 일단부는 상기 세퍼레이터의 최외곽 일단부보다 더 돌출되어 상기 케이스의 내측면과 접촉하는 이차전지를 개시한다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND SECONDARY BATTERY HAVING THE SAME}
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차전지는 전기에너지를 화학에너지 형태로 바꾸어 저장할 수 있는 우수한 에너지 밀도를 제공하는 전력 저장 시스템이다. 재충전이 불가능한 일차전지에 비해 재충전이 가능하여 셀룰러폰이나 노트북, 타블렛 PC 등 IT기기에 많이 사용되고 있다. 최근에는 유가 상승으로 인해 전기자동차에 대한 관심이 높아졌고 전기자동차의 배터리를 이차전지로 사용하는 추세이다. 이차전지는 이러한 추세에 따라 고밀도, 고출력, 안정성 등의 특성이 요구되고 있다.
이차전지의 종류에는 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등이 있다. 이 중 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지는 다른 전지에 비해 작동 전압과 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점을 가지고 있어 휴대용 IT기기에 급속도로 적용되고 있다.
리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지에 구성되는 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 포함한다. 상기 양극판은 리튬계 양극 활물질을 알루미늄 기재에 도포하여 제작되고, 상기 음극판은 탄소재 음극 활물질을 구리 기재에 도포하여 제작된다. 상기 세퍼레이터는 양극판과 음극 극판을 분리할 수 있으며, 이온들의 움직임이 원활한 고분자 물질로 제작된다.
이러한 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지는 원형이나 각형, 또는 파우치형으로 제작된다. 특히, 자동차용 이차전지는 각형 캔에 전극 조립체가 수용되는 형태로 제작되며, 고용량 및 고출력의 특성이 요구된다. 고용량의 이차 전지를 제작하기 위해서는 동일 캔 체적에 많은 양의 양/음극 활물질이 도포된 극판을 권취해야 한다. 이를 위해 최근에는 전극 집전체를 생략하고 전극 조립체의 극판과 전극 단자를 직접 연결하여 동일 캔 체적에 더 많은 양의 극판이 수용할 수 있는 구조의 이차전지가 개발되고 있다.
이와 같이 전극 조립체의 극판과 전극 단자를 연결하기 위해, 전극 조립체가 전극 조립체의 권심축 방향으로 캔에 삽입되는 구조의 경우, 세퍼레이터의 단부가 캔의 바닥면과 접촉하여 전극 조립체의 하중을 지지하게 된다. 이때, 극판과 활물질에 대한 하중이 세퍼레이터에 직접적으로 작용하기 때문에, 전극 조립체의 구조적인 안전성에 악영향을 줄 수 있다. 그리고, 전극 조립체의 극판과 전극 단자의 연결 부위에서도 극판과 활물질에 대한 하중을 부담해야 하므로, 이 또한 전극 조립체의 구조적인 안정성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
본 발명은, 전극 조립체의 하중을 지지하기 위한 지지부재를 극판 및 세퍼레이터와 함께 권취하여 조립함으로써, 구조적인 안전성이 향상된 전극 조립체와 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 적어도 일면에 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극판; 적어도 일면에 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극판; 상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터; 및 상기 제 1 전극판과 상기 세퍼레이터 사이에 위치하고, 상기 세퍼레이터의 최외곽 일단부보다 외부로 더 돌출된 적어도 하나의 지지부재를 포함한다.
또한, 상기 제 1 전극판 및 상기 제 2 전극판 각각으로부터 서로 동일한 방향으로 인출된 다수의 리드탭을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체가 케이스에 수납될 경우, 상기 지지부재는, 상기 케이스의 내측면과 접촉하여 상기 제 1 전극판, 상기 제 2 전극판 및 상기 세퍼레이터를 상기 케이스의 내측면으로부터 일정한 간격으로 이격시키며 지지할 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 유동 이온이 이동할 수 있도록 다공 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 적어도 일면에는 접착 테이프가 부착되고, 상기 접착 테이프는 유동 이온의 이동이 가능한 다공성 테이프일 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 적어도 일면에는 접착 테이프가 부착될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 바(bar) 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 돌출된 일단부에는 상기 지지부재에 대하여 수직하게 위치하는 받침부재가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 돌출되는 방향으로 갈수록 면적이 넓어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는, 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터, 및 상기 제 1 전극판과 상기 세퍼레이터 사이에 위치하는 적어도 하나의 지지부재를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자를 포함하고, 상기 지지부재의 일단부는 상기 세퍼레이터의 최외곽 일단부보다 더 돌출되어 상기 케이스의 내측면과 접촉한다.
또한, 상기 제 1 전극판 및 상기 제 2 전극판 각각으로부터 인출되어 상기 전극 단자와 각각 전기적으로 연결된 다수의 리드탭을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 리드탭은 서로 동일한 방향으로 인출되며, 상기 전극 단자 및 상기 리드탭이 이루는 축의 방향이 상기 전극 조립체의 권취축의 방향과 평행하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체는 다수의 전극 조립체를 포함하고, 상기 다수의 전극 조립체로부터 각각 인출된 상기 리드탭은 서로 마주보도록 배치되고, 서로 마주보며 절곡된 절곡부를 각각 구비하며, 상기 절곡부는 상기 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 상기 제 1 전극판, 상기 제 2 전극판 및 상기 세퍼레이터를 상기 케이스의 내측면으로부터 일정한 간격으로 이격시키며 지지할 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 유동 이온의 이동을 위한 다공 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 적어도 일면에는 접착 테이프가 부착되고, 상기 접착 테이프는 유동 이온의 이동이 가능한 다공성 테이프일 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 적어도 일면에는 접착 테이프가 부착될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 바(bar) 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 지지부재의 돌출된 일단부에는 상기 지지부재에 대하여 수직하게 위치하는 받침부재가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는 돌출되는 방향으로 갈수록 면적이 넓어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극 조립체의 하중을 지지하기 위한 지지부재를 극판 및 세퍼레이터와 함께 권취하여 조립함으로써, 구조적인 안전성이 향상된 전극 조립체와 이를 포함하는 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 결합 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이차전지의 분해 사시도이다.
도 3a는 도 1의 I-I’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3b는 도 1의 II-II’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 지지부재를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 변형예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 변형예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 결합 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 이차전지의 분해 사시도이다. 도 3a는 도 1의 I-I’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 3b는 도 1의 II-II’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 지지부재를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지(1000)는, 전극 조립체(100), 케이스(200) 및 캡 조립체(300)를 포함한다.
상기 전극 조립체(100)는 얇은 판형 또는 막형으로 형성된 제 1 전극판(110), 제 2 전극판(120), 세퍼레이터(130) 및 지지부재(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전극판(110)은 양극으로서 동작할 수 있으며, 상기 제 2 전극판(120)은 음극으로서 동작할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다.
상기 제 1 전극판(110)은, 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에서 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질(111)을 도포함으로써 형성되며, 제 1 전극 활물질(111)이 도포되지 않은 영역으로서 상기 제 1 전극 집전체으로부터 상기 캡 조립체(300)를 향해 연장되어 돌출된 다수의 제 1 리드탭(113)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 리드탭(113)은 상기 전극 조립체(100)의 제작을 위한 권취 시 일정 위치에 정렬되어 멀티 탭을 이룰 수 있다. 상기 제 1 리드탭(113)은 제 1 전극판(110)과 외부의 제 1 극성 요소 사이에 전류 흐름의 통로가 된다.
상기 제 2 전극판(120)은, 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질(121)을 도포함으로써 형성되며, 제 2 전극 활물질(121)이 도포되지 않은 영역으로서 상기 제 2 전극 집전체로부터 상기 캡 조립체(300)를 향해 연장되어 돌출된 다수의 제 2 리드탭(123)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 리드탭(123)은 상기 전극 조립체(100)의 제작을 위한 권취 시 일정 위치에 정렬되어 멀티 탭을 이룰 수 있다. 상기 제 2 리드탭(123)은 제 2 전극판(120)과 외부의 제 2 극성 요소 사이에 전류 흐름의 통로가 된다.
이와 같이 상기 제 1 리드탭(113)과 제 2 리드탭(123)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120)로부터 각각 동일한 방향(E1, E2)으로 인출되어 후술하는 캡 조립체(300)의 제 1 전극 단자부(320)와 제 2 전극 단자부(340)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 리드탭(113) 및 제 1 전극 단자부(320)가 이루는 축의 방향(C1)과 상기 제 2 리드탭(123) 및 제 2 전극 단자부(340)가 이루는 축의 방향(C2)은 각각 상기 전극 조립체(100)의 권취축(C3)의 방향과 평행하게 이루어질 수 있다.
상기 세퍼레이터(130)는, 상기 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120) 사이에 위치하여 이들 사이의 단락을 방지하고 리튬 이온과 같은 유동 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(130)는 상기 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120)의 폭 보다 넓게 이루어져 상기 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120) 보다 상기 전극 조립체(110)의 상, 하부 방향으로 각각 더 돌출되어 있다. 다만, 상기 세퍼레이터(130)는 상기 전극 조립체(110)의 상부 방향에 대하여 상기 제 1 및 제 2 리드탭(113, 123)보다 돌출되어 있지 않으며, 상기 전극 조립체(110)의 하부 방향에 대하여 상기 지지부재(140)보다 돌출되어 있지 않다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 리드탭(113, 123)이 상기 전극 조립체(100)의 상부 방향으로 가장 높이 돌출되어 있으며, 상기 지지부재(140)가 상기 전극 조립체(100)의 하부 방향으로 가장 낮게 돌출되어 있다.
상기 세퍼레이터(130)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(130)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 지지부재(140)는 상기 제 1 전극판(110)과 세퍼레이터(130) 사이 또는 상기 제 2 전극판(120)과 세퍼레이터(130) 사이에 위치하며, 상기 제 1 전극판(110), 제 2 전극판(120) 및 세퍼레이터(130)와 함께 권취되어 상기 전극 조립체(100)에 고정될 수 있다. 상기 지지부재(140)는 바(bar) 형태로 이루어질 수 있으며, 그 하단부는, 상기 전극 조립체(100)의 하부 방향으로 가장 낮게 돌출되어 있어, 상기 전극 조립체(100)가 상기 케이스(200)에 수납될 때 상기 케이스(200)의 바닥면으로부터 상기 전극 조립체(100)의 하중을 지지할 수 있다. 이때, 상기 세퍼레이터(130)는 상기 지지부재(140)에 의해 상기 케이스(200)의 바닥면과 일정한 간격(D)으로 이격되어 상기 케이스(200)의 바닥면과 직접적으로 접촉되지 않는다.
전극 조립체를 케이스에 권심축 방향으로 수납하는 종래의 경우, 세퍼레이터의 최외곽 일단부분이 케이스의 바닥면과 직접 접촉하여 전극 조립체의 하중을 지지하는 역할을 하였다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체(100)로부터 돌출된 지지부재(140)가 상기 전극 조립체(100)를 상기 케이스(200)의 바닥면으로부터 일정 간격으로 이격시키고, 상기 전극 조립체(100)의 하중을 지지함으로써, 상기 전극 조립체(100)의 하중에 의한 상기 세퍼레이터(130)의 손상을 방지할 수 있으므로, 상기 전극 조립체(100)의 구조적인 안정성이 향상될 수 있다.
상기 지지부재(140)는, 상기 전극 조립체(100)에 적어도 하나 이상 구성될 수 있다. 상기 지지부재(140)가 다수 개로 이루어질 경우, 상기 전극 조립체(100)가 상기 케이스(200) 내에서 균형을 이루도록 상기 지지부재(140)의 위치와 개수를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 지지부재(140)의 위치와 개수는 상기 전극 조립체(100)의 중심축을 기준으로 좌우 대칭이 되도록 선택될 수 있다. 만약, 지지부재의 개수가 필요 이상으로 많이 구성되는 경우, 전극 활물질과 세퍼레이터 간의 접촉면적이 지나치게 감소되어 전지의 효율을 저하시킬 수 있다. 상기 지지부재가 비대칭적으로 위치할 경우, 전극 조립체의 하중이 각각의 지지부재로 균등하게 분산되지 않고, 특정 위치의 지지부재로 편중될 수 있다. 이를 위해, 상기 지지부재(140)는 상기 전극 조립체(100)의 중심축을 기준으로 좌우 대칭을 이루는 위치에 배치될 수 있다.
한편, 상기 지지부재(140)의 크기도 적절히 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 지지부재(140)의 폭과 두께가 지나치게 크게 이루어질 경우, 전극 활물질과 세퍼레이터 간의 접촉면적이 지나치게 감소되어 전지의 효율을 저하시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 지지부재(140)는 리륨 이온과 같은 유동 이온의 이동이 가능하도록 다공 구조로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 지지부재(140)는 유동 이온의 이동을 위해 개구부를 갖는 프레임과 같은 형태로도 제작될 수 있으나, 이러한 경우 전극 조립체의 하중에 대한 지지력이 저하될 수 있으므로, 상기 지지부재(140)의 제작 시 유동 이온의 이동성과 전극 조립체의 하중에 대한 지지력을 고려하는 것이 바람직하다.
상기 지지부재(140)의 재질은 상기 세퍼레이터(130)와 케이스(200)의 바닥면 사이에 일정한 간격(D)이 유지되도록 하드(hard)한 재질로 이루어질 수 있으며, 이차전지(1000)의 절연 안정성을 위해 절연 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 지지부재(140)의 적어도 일면에는 접착 테이프(142)가 형성될 수 있다. 상기 접착 테이프(142)는 상기 지지부재(140)가 전극 조립체(100)에 보다 잘 고정될 수 있도록 한다. 상기 지지부재(140)가 다공 구조로 이루어진 경우, 상기 접착 테이프(142)는 리튬 이온과 같은 유동 이온의 이동이 가능하도록 다공성을 구비하거나, 부착 면적이 최소화되도록 복수 개로 이루어지는 것이 적절하다.
이러한 전극 조립체(100)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(200)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 케이스(200)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 상기 전극 조립체(100)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 상기 케이스(200)의 내면은 절연 처리되어 상기 전극 조립체(100)와 절연될 수 있다.
상기 캡 조립체(300)는 상기 케이스(200)에 결합된다. 이러한 캡 조립체(300)는 캡 플레이트(310), 제 1 전극 단자부(320), 제 1 하부 절연부재(330), 제 2 전극 단자부(340), 제 2 하부 절연부재(350), 상부 절연부재(360), 단락 플레이트(370), 안전 벤트(380) 및 마개(390)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(310)는 상기 케이스(200)의 개구를 밀봉하며, 상기 케이스(200)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 캡 플레이트(310)에는 제 1 전극 단자홀(311), 제 2 전극 단자홀(312), 단락홀(313), 벤트홀(314), 전해액 주입구(315)가 형성될 수 있다. 이러한 캡 플레이트(310)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(200)에 결합될 수 있다.
상기 제 1 전극 단자부(320)는 제 1 전극 단자(321), 제 1 전극 플레이트(322), 제 1 단자 플레이트(323) 및 제 1 시일 가스켓(324)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극 단자(321)는 상기 제 1 전극 단자홀(311)을 관통하고, 하부는 상기 제 1 전극 플레이트(322)와 연결되며, 상부는 상기 제 1 단자 플레이트(323)와 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전극 단자(321)의 상부는 상기 제 1 단자 플레이트(323)의 결합홀에 끼워져 리벳팅됨으로써 상기 제 1 단자 플레이트(323)와 결합될 수 있다. 상기 제 1 전극 플레이트(322)의 하면은 제 1 리드탭(113)과 용접되어 제 1 전극판(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 시일 가스켓(324)은 절연성 재질로 이루어질 수 있으며, 제 1 전극 단자(321)와 제 1 전극 단자홀(311) 사이를 밀봉할 수 있다.
상기 제 1 하부 절연부재(330)는 상기 캡 플레이트(310)와, 제 1 전극 단자(321) 및 제 1 전극 플레이트(322) 사이에 개재되어, 이들 간의 불필요한 단락 발생을 방지할 수 있다.
상기 제 2 전극 단자부(340)는 제 2 전극 단자(341), 제 2 전극 플레이트(342), 제 2 단자 플레이트(343) 및 제 2 시일 가스켓(344)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 전극 단자(341)는 상기 제 2 전극 단자홀(312)을 관통하고, 하부는 상기 제 2 전극 플레이트(342)와 연결되며, 상부는 상기 제 2 단자 플레이트(343)와 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제 4 전극 단자(341)의 상부는 상기 제 2 단자 플레이트(343)의 일측에 형성된 결합홀에 끼워져 리벳팅됨으로써 상기 제 2 단자 플레이트(343)와 결합될 수 있다. 여기서 상기 단자 플레이트(343)의 타측은 상기 단락홀(313)와 대응하는 위치까지 연장될 수 있다. 상기 제 2 전극 플레이트(342)의 하면은 제 2 리드탭(123)과 용접되어 제 2 전극판(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 2 시일 가스켓(344)은 절연성 재질로 이루어질 수 있으며, 제 2 전극 단자(341)와 제 2 전극 단자홀(312) 사이를 밀봉할 수 있다.
상기 제 2 하부 절연부재(350)는 상기 캡 플레이트(310)와, 제 2 전극 단자(341) 및 제 2 전극 플레이트(342) 사이에 개재되어, 이들 간의 불필요한 단락 발생을 방지할 수 있다.
상기 상부 절연부재(360)는 제 2 단자 플레이트(343)의 측부와 하부를 둘러싸도록 형성되어, 상기 제 2 단자 플레이트(343)를 상기 캡 플레이트(310)와 절연시킨다. 상기 상부 절연부재(360)의 바닥면에는 상기 단락홀(313)과 대응하는 개구가 형성될 수 있다.
상기 단락 플레이트(370)는 상기 캡 플레이트(310)의 단락홀(313)에 설치되어 상기 캡 플레이트(310)와 동일한 극성을 갖는다. 상기 단락 플레이트(370)는 이차전지(1000)의 내부 압력이 설정 압력보다 커질 경우, 형태가 반전되어 위로 볼록하게 돌출되며, 돌출된 단락 플레이트(370)는 상기 제 2 단자 플레이트(343)의 타측 하면과 접촉함으로써 단락을 발생시킬 수 있다. 이와 같이 단락이 발생하면, 이차 전지(100)에 흐르는 전류의 크기가 증가하면서 열이 발생하게 되고, 이렇게 발생된 열에 의해 퓨즈(미도시)가 용융되어 이차전지(1000)의 전류 흐름이 차단될 수 있다.
상기 안전 벤트(380)는 상기 캡 플레이트(310)의 벤트홀(314)에 설치되며, 설정된 압력에서 개방되도록 노치(381)를 포함할 수 있다.
상기 마개(390)는 상기 캡 플레이트(310)의 전해액 주입구(315)를 밀봉하도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 제 1 전극 플레이트(322)와 제 1 리드탭(113)이 서로 결합되고, 상기 제 2 전극 플레이트(342)와 제 2 리드탭(123)이 서로 결합됨으로써, 제 1 및 제 2 전극 단자부(320, 340)가 전극 조립체(100)에 대한 하중을 일부 분담하여 지지하게 된다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 변형예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 이차전지는 도 1 내지 도 3c에 도시된 이차전지(1000)와 비교하여 지지부재(140’)의 구성이 상이하며, 그 이외의 구성은 모두 동일하다. 동일한 구성요소에 대해서는 상술한 실시예와 동일한 도면부호를 부기하였으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 변형예에 따른 지지부재(140’)는 케이스(200)의 바닥면과 접촉하는 하단부와 연결된 받침부재(141)를 더 구비할 수 있다. 상기 받침부재(141)는 대략 플레이트 형태로 이루어지며, 상기 지지부재(140’)에 대하여 수직하게 위치할 수 있다. 상기 받침부재(141)는 전극 조립체(1000)의 하중에 대한 상기 지지부재(140’)의 지지력을 보강하기 위한 것으로, 상기 지지부재(140’)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 지지부재(140’)는 도 4c에 도시된 바와 같이 접착 테이프(142’)가 부착될 수 있다. 그 외에 지지부재(140’)에 대한 구체적인 설명은 상술한 지지부재(140)에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 변형예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 이차전지는 도 1 내지 도 3c에 도시된 이차전지(1000)와 비교하여 지지부재(140")의 구성이 상이하며, 그 이외의 구성은 모두 동일하다. 동일한 구성요소에 대해서는 상술한 실시예와 동일한 도면부호를 부기하였으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 변형예에 따른 지지부재(140")는 전극 조립체(100)의 하부로 갈수록 즉 돌출되는 방향으로 갈수록 그 면적이 넓게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이 지지부재(140")는 그 하부 폭(d2)이 상부 폭(d1)보다 넓게 이루어진 사다리꼴로 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조의 지지부재(140")는 전극 조립체(1000)의 하중에 대한 상기 지지부재(140’)의 지지력을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 지지부재(140")는 도 5c에 도시된 바와 같이 접착 테이프(142")가 부착될 수 있다. 그 외에 지지부재(140")에 대한 구체적인 설명은 상술한 지지부재(140)에 대한 상세한 설명으로 대체한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000')는 서로 마주보도록 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 전극 조립체(100a, 100b)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 하나의 전극 조립체(100)를 포함하는 일 실시예의 이차전지(1000)와 달리, 전극 조립체(100a, 100b)가 다수 개로 이루어질 경우, 각각의 전극 조립체(100a, 100b)로부터 인출된 리드탭은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 전극 조립체(100a)의 제 1 리드탭(113a)과 제 2 전극 조립체(100b)의 제 1 리드탭(113b)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 리드탭(113a)은 상부가 절곡된 제 1 절곡부(113a')를 구비하며, 상기 제 2 리드탭(113b)도 상부가 절곡된 제 2 절곡부(113b')를 구비할 수 있다. 이러한 제 1 및 제 2 절곡부(113a', (113b')는 서로 마주보며 절곡될 수 있으며, 제 1 전극 플레이트(322’)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이외에 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000')의 구성은 일 실시예의 이차전지(1000)의 구성과 유사하므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서는 자동차용 이차전지에 대하여 설명하였으나, 이는 일례일 뿐이며, 전극 조립체가 케이스에 권심축 방향으로 수납되는 이차전지 구조에 모두 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
1000: 이차전지
100: 전극 조립체
110: 제 1 전극판
120: 제 2 전극판
130: 세퍼레이터
140, 140’, 140": 지지부재
200: 케이스
300: 캡 조립체
310: 캡 플레이트
320: 제 1 전극 단자부
330: 제 1 하부 절연부재
340: 제 2 전극 단자부
350: 제 2 하부 절연부재
360: 상부 절연부재
370: 단락 플레이트
380: 안전 벤트
390: 마개

Claims (20)

  1. 적어도 일면에 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극판;
    적어도 일면에 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극판;
    상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터; 및
    상기 제 1 전극판과 상기 세퍼레이터 사이에 위치하고, 상기 세퍼레이터의 최외곽 일단부보다 외부로 더 돌출된 적어도 하나의 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 지지부재의 돌출 방향은 전극 조립체를 수용하는 케이스의 바닥면을 향하는 방향이며, 상기 지지부재는 바(bar) 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판 및 상기 제 2 전극판 각각으로부터 서로 동일한 방향으로 인출된 다수의 리드탭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체가 케이스에 수납될 경우, 상기 지지부재는, 상기 케이스의 내측면과 접촉하여 상기 제 1 전극판, 상기 제 2 전극판 및 상기 세퍼레이터를 상기 케이스의 내측면으로부터 일정한 간격으로 이격시키며 지지하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재는 유동 이온이 이동할 수 있도록 다공 구조로 이루어진 것을 특징을 하는 전극 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지부재의 적어도 일면에는 접착 테이프가 부착되고,
    상기 접착 테이프는 유동 이온의 이동이 가능한 다공성 테이프인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재의 적어도 일면에는 접착 테이프가 부착된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재의 돌출된 일단부에는 상기 지지부재에 대하여 수직하게 위치하는 받침부재가 더 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재는 돌출되는 방향으로 갈수록 면적이 넓어지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  10. 제 1 전극판, 제 2 전극판, 상기 제 1 전극판과 상기 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터, 및 상기 제 1 전극판과 상기 세퍼레이터 사이에 위치하는 적어도 하나의 지지부재를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자를 포함하고,
    상기 지지부재의 일단부는 상기 세퍼레이터의 최외곽 일단부보다 더 돌출되어 상기 케이스의 내측면과 접촉하는 것을 특징으로 하고,
    상기 내측면은 상기 케이스의 바닥면이고, 상기 지지부재는 바(bar) 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판 및 상기 제 2 전극판 각각으로부터 인출되어 상기 전극 단자와 각각 전기적으로 연결된 다수의 리드탭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 리드탭은 서로 동일한 방향으로 인출되며,
    상기 전극 단자 및 상기 리드탭이 이루는 축의 방향이 상기 전극 조립체의 권취축의 방향과 평행하게 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 다수의 전극 조립체를 포함하고,
    상기 다수의 전극 조립체로부터 각각 인출된 상기 리드탭은, 서로 마주보도록 배치되고, 서로 마주보며 절곡된 절곡부를 각각 구비하며,
    상기 절곡부는 상기 전극 단자와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 제 1 전극판, 상기 제 2 전극판 및 상기 세퍼레이터를 상기 케이스의 내측면으로부터 일정한 간격으로 이격시키며 지지하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지부재는 유동 이온의 이동을 위한 다공 구조로 이루어진 것을 특징을 하는 이차 전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 지지부재의 적어도 일면에는 접착 테이프가 부착되고,
    상기 접착 테이프는 유동 이온의 이동이 가능한 다공성 테이프인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지부재의 적어도 일면에는 접착 테이프가 부착된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 삭제
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지부재의 돌출된 일단부에는 상기 지지부재에 대하여 수직하게 위치하는 받침부재가 더 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지부재는 돌출되는 방향으로 갈수록 면적이 넓어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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