KR102255531B1 - 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법 - Google Patents

이차전지 및 그 이차전지의 제조방법 Download PDF

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Abstract

이차전지 및 그 이차전지의 제조방법이 개시된다.
본 발명에 따르면, 이차전지의 전기 용량에 기여하지 못하는 부피를 최소화함으로써 이차전지의 단위 부피당 전기 용량을 극대화할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체; 상기 전극 조립체로부터 돌출된 전극탭; 및 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 를 포함하고, 상기 케이스는, 상기 케이스의 상부에 구비되고 상방을 향해 돌출되어 있는 절곡부; 및 상기 절곡부에 구비되고 측방을 향해 돌출되며 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 전극 단자; 를 포함하는 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지 및 그 이차전지의 제조방법{Secondary Battery and method of manufacturing the same}
본 발명은 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 이차전지 내부 공간의 활용성을 극대화하여 종래에 비해 부피 대비 전기 용량이 향상되는 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지(secondary battery)는 전극과 분리막으로 제조된 전극 조립체가 케이스에 수용된 구조를 가지는 것이 일반적이다. 이러한 이차전지의 경우 동일한 크기를 갖더라도 이차전지 내부의 공간을 어떻게 하느냐에 따라 이차전지의 전지의 용량이 상이할 수 있다. 즉, 단위 부피당 이차전지의 전기 용량을 극대화하기 위해서는 이차전지의 내부 공간을 최대한 효율적으로 활용할 필요가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 이차전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 종래기술에 따른 이차전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래기술에 따른 이차전지(1)는 상부가 개방된 케이스(2)에 전극 조립체(3)를 수용한 후 케이스(2)의 상부를 전극 단자(5)등이 구비된 덮개(6)로 밀봉하는 구조를 갖는다.
도 3은 종래기술에 따른 이차전지의 상부를 도시한 측 단면도이다.
도 3을 참고하면, 종래기술에 따른 이차전지(1)의 상부에 구비된 덮개(6)의 두께만큼의 부피는 이차전지(1)의 전기 용량에 기여를 하지 못하는 영역이었다. 즉, 종래기술에 따르면, 전기 용량의 측면에서 이차전지(1) 전체의 부피에서 이차전지(1)의 상부에 구비된 덮개(6)가 차지하는 부피가 낭비되는 문제점이 있었다. 또한, 전극 단자(5)와 전기적으로 연결되는 전극탭(4)이 상방을 향해 돌출된 만큼의 부피 역시 이차전지(1)의 전기 용량에 기여하지 못하므로 이차전지(1)의 공간 활용성이 떨어지는 문제점도 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 이차전지의 전기 용량에 기여하지 못하는 부피를 최소화함으로써 이차전지의 단위 부피당 전기 용량을 극대화하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체; 상기 전극 조립체로부터 돌출된 전극탭; 및 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 를 포함하고, 상기 케이스는, 상기 케이스의 상부에 구비되고 상방을 향해 돌출되어 있는 절곡부; 및 상기 절곡부에 구비되고 측방을 향해 돌출되며 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 전극 단자; 를 포함하는 이차전지가 제공된다.
상기 케이스는, 상기 전극 조립체를 수용하는 내부 공간이 형성되는 제1 케이스; 및 상기 내부 공간을 밀봉하는 제2 케이스; 를 포함하고, 상기 절곡부는 상기 제1 케이스의 상부에 구비되고, 상기 케이스의 측부는 복수의 면을 포함하고, 상기 절곡부는 상기 케이스의 상부의 일측 단부에 구비되되, 상기 절곡부의 일면은 상기 케이스 측부의 상기 복수의 면 중 적어도 하나와 동일 평면 상에 형성될 수 있다.
상기 전극탭은 상기 케이스의 측부에 형성된 상기 복수의 면 중 적어도 하나의 내측과 접촉된 상태로 상기 절곡부를 향해 상방으로 돌출될 수 있다.
상기 전극 단자는 상기 케이스의 중앙부를 향해 돌출될 수 있다.
상기 전극탭은 상기 케이스의 측부에 형성된 상기 복수의 면 중 상기 절곡부의 일면과 동일한 평면 상에 형성된 면의 내측과 접촉된 상태로 상기 절곡부를 향해 상방으로 돌출될 수 있다.
상기 전극탭의 일끝부는 상기 절곡부 내에 형성되는 내부 공간에 구비될 수 있다.
상기 전극 단자는 상기 케이스의 측부 둘레 내에서만 구비될 수 있다.
상기 전극탭은 평평한 판 형상을 가질 수 있다.
상기 전극탭의 일면 전체가 상기 케이스의 측부에 형성된 상기 복수의 면 중 적어도 하나의 내측과 접촉될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차전지의 전기 용량에 기여하지 못하는 부피를 최소화함으로써 이차전지의 단위 부피당 전기 용량을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 이차전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 종래기술에 따른 이차전지의 상부를 도시한 측 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 상부를 도시한 측 단면도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 이차전지 및 이차전지의 제조방법을 설명하도록 한다.
한편, 본 발명은 캔 형(can-type) 이차전지에 적용될 수 있다.
이차전지
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(10)는 전극과 분리막을 포함하는 전극 조립체(100), 전극 조립체(100)로부터 돌출된 전극탭(110) 및 전극 조립체(100)를 수용하는 케이스(200)를 포함할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 케이스(200)는, 케이스(200)의 상부에 구비되고 상방으로 돌출되어 있는 절곡부(212) 및 절곡부(212)에 구비되고 절곡부(212)의 측방을 향해 돌출되며 전극탭(110)과 전기적으로 연결되는 전극 단자(214)를 포함할 수 있다.
또한, 케이스(200)는 복수의 구성을 포함할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 케이스(200)는 제1 케이스(210) 및 제2 케이스(220)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 케이스(210)에는 전극 조립체(100)를 수용하는 내부 공간(S)이 형성되도록 만입된 형상을 가질 수 있고, 제2 케이스(220)는 만입된 형상을 갖지 않고 판(plate) 형상을 가짐으로써, 내부 공간(S)을 밀봉하는 구성일 수 있다. 그러나, 이와 달리 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에서는 제1 케이스 및 제2 케이스 모두가 만입된 구조를 가질 수도 있다. 이 경우에는, 제1 케이스 및 제2 케이스가 서로 부착됨으로써 전극 조립체(100)가 수용되는 내부 공간이 형성될 수 있다. 그러나, 도면에 도시된 제1 케이스 및 제2 케이스는 단순히 예시적인 것으로서, 도면에 도시된 바와 달리 케이스는 3개 이상일 수도 있고, 일체로 형성된 구성일 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 절곡부(212)는 제1 케이스(210)의 상부에 구비될 수 있다. 또한, 전극탭(110)은 평평한 판(plate) 형상을 가질 수 있다.
종래기술에 따른 이차전지는 상부가 개방된 케이스 내부에 전극 조립체를 수용한 후 케이스의 상부를 덮개로 밀봉하는 방식으로 제조되었으므로 이차전지 상부의 공간 활용성이 떨어지는 문제점이 있었다. 즉, 전술한 바와 같이 종래기술에 따르면 이차전지가 차지하는 부피 중에서 덮개가 차지하는 부피 및 전극탭이 차지하는 부피만큼 전극 조립체의 크기가 줄어들 수 밖에 없으므로 결과적으로 이차전지의 단위 부피당 전기 용량의 감소를 초래하였다. 또한, 종래기술에 따르면 전극탭이 차지하는 부피를 줄이기 위해 전극탭을 지그재그 형태로 접는 전극탭 포밍 공정을 필요로 하였는데, 이러한 종래기술에 따르면 전극탭을 포밍하는 공정이 추가로 요구되므로 그만큼 이차전지를 제조하는데 필요한 시간 및 비용이 증가하는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에 따르면 종래 기술에 따른 덮개를 제거함으로써 이차전지의 상부 영역에 해당하는 부피만큼 전극 조립체의 크기를 증대할 수 있게 되어 이차전지의 단위 부피당 전기 용량이 증대된다. 한편, 케이스의 상부에 상방으로 돌출되는 절곡부를 형성함으로써 종래의 전극 단자 등의 구성들은 절곡부의 측방을 향해 돌출되도록 하여 이차전지의 기능은 그대로 유지할 수 있도록 하였다.
또한, 전극탭이 평평한 판 형상을 가지게 되므로, 종래기술에 따른 전극탭 포밍 공정을 생략할 수 있으므로, 이차전지를 제조하는데 필요한 시간 및 비용이 감소하는 효과가 발생할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 상부를 도시한 측 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 케이스(200)의 측부는 복수의 면을 포함할 수 있다. 도 5에서는 케이스(200)의 측부가 서로 직교하는 4개의 면으로 구성된 경우를 도시하고 있다.
이때, 절곡부(212)는 케이스(200)의 상부의 일측 단부에 구비되되, 절곡부(212)의 일면은 케이스(200)의 측부를 구성하는 복수의 면 중 적어도 하나와 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 절곡부(212)는 케이스(200)의 상부의 일측 단부(A)에 구비되되, 절곡부(212)의 일면(P1)은 제2 케이스(220)의 일면(P2)과 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 이와 달리, 절곡부(212)의 일면은 제1 케이스의 일면과 동일 평면 상에 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 전극탭(110)은 전극 단자(214)와 전기적으로 연결되기 위하여 케이스의 측부에 형성된 복수의 면 중 적어도 하나의 내측과 접촉된 상태로 절곡부(212)를 향해 상방으로 돌출될 수 있다. 특히, 전극탭(110)이 케이스(200)의 내측에 접촉하는 경우, 전극 조립체가 수용될 수 있는 공간을 극대화할 수 있다. 이때, 전극탭(110)은 케이스(200)의 측부에 형성된 복수의 면 중 절곡부(212)의 일면과 동일한 평면 상에 형성된 면의 내측과 접촉할 수 있다. 도 6에서는 전극탭(110)의 일면 전체가 절곡부(212)의 일면(P1)과 동일한 평면 상에 형성된 제2 케이스(220)의 일면(P2)의 내측과 접촉된 상태로 절곡부(212)를 향해 상방으로 돌출된 경우가 도시되어 있다. 전극탭(110)의 일면 전체가 절곡부(212)의 일면(P1)과 동일한 평면 상에 형성된 제2 케이스(220)의 일면(P2)의 내측과 접촉된 상태로(212)를 향해 상방으로 돌출됨으로써, 이차전지에서 전극탭이 차지하는 부피를 최소화할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 이차전지의 내부 공간에서 전극탭(110)이 차지하는 공간을 최소화하기 위해 전극탭은 평평한 판(plate) 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 전극탭(110)의 일끝부는 절곡부(212) 내에 형성되는 내부 공간에 구비될 수 있다. 전극탭(110)의 일끝부가 절곡부(212) 내에 형성되는 내부 공간에 구비됨으로써 절곡부에 형성되는 전극 단자(214)와 전기적으로 연결될 수 있다.
계속해서 도 5 및 도 6을 참고하면, 전극 단자(214)는 케이스(200)의 중앙부를 향해 돌출될 수 있다. 전극 단자가 케이스의 중앙부를 향해 돌출되는 경우 이차전지가 차지하는 부피를 보다 줄일 수 있어 공간의 활용성이 증대되는 효과가 발생한다(중앙부는 절곡부의 돌출로 인하여 확보된 공간이므로 이를 적절히 활용하는 효과임). 이때, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 전극 단자(214)는 케이스(200)의 측부 둘레 내에서만 구비될 수 있다. 이 경우, 전극 단자(214)가 케이스(200)의 측부 둘레를 돌출하여 구비되는 경우와 비교하여 이차전지(10)의 전체적인 부피를 감축할 수 있고, 특히, 전극 단자(214)가 케이스(200)의 측부 둘레를 돌출하여 구비되는 경우 발생할 수 있는 전극 단자(214)의 손상 문제를 해결할 수 있다.
이차전지 제조방법
본 발명에 따른 이차전지의 제조방법은, 판(plate) 형상의 전극 조립체(100) 및 판 형상의 케이스(200)를 구비하는 것; 및 전극 조립체(100)를 케이스(200)에 수용하는 것; 을 포함하되, 케이스(200)는 케이스(200)의 상부에 구비되고 상방으로 돌출되어 있는 절곡부(212) 및 절곡부(212)에 구비되고 측방을 향해 돌출되며 전극 조립체(100)로부터 돌출된 전극탭(110)과 전기적으로 연결되는 전극 단자(214)를 포함하도록 제조할 수 있다.
케이스(200)는 전극 조립체(100)를 수용하는 내부 공간(S)이 형성되는 제1 케이스(210) 및 내부 공간(S)을 밀봉하는 제2 케이스(220)를 포함할 수 있고, 절곡부(212)는 제1 케이스(210)의 상부에 구비될 수 있다.
케이스(200)의 측부는 복수의 면을 포함하고, 절곡부(212)는 케이스(210)의 상부의 일측 단부에 구비되되, 절곡부(212)의 일면은 상기 케이스의 상기 복수의 면 중 적어도 하나와 동일 평면 상에 형성될 수 있다.
한편, 전극탭(110)은 제1 케이스(210)의 측부에 형성된 복수의 면 중 적어도 하나의 내측과 접촉된 상태로 절곡부(212)를 향해 상방으로 돌출되는 구조를 가질 수 있으며, 전극 단자(214)는 케이스(200)의 중앙부를 향해 돌출될 수 있다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
1 : 이차전지
2 : 케이스
3 : 전극 조립체
4 : 전극탭
5 : 전극 단자
6 : 덮개
10 : 이차전지
100 : 전극 조립체
110 : 전극탭
200 : 케이스
210 : 제1 케이스
212 : 절곡부
214 : 전극 단자
220 : 제2 케이스

Claims (9)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체로부터 돌출된 전극탭; 및
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 를 포함하고,
    상기 케이스는,
    상기 케이스의 상부에 구비되고 상방을 향해 돌출되어 있는 절곡부; 및
    상기 절곡부에 구비되고 측방을 향해 돌출되며 상기 전극탭과 전기적으로 연결되는 전극 단자; 를 포함하며,
    상기 케이스의 측부는 복수의 면을 포함하고,
    상기 절곡부는 상기 케이스의 상부의 일측 단부에 구비되되, 상기 절곡부의 일면은 상기 케이스 측부의 복수의 면 중 적어도 하나와 동일 평면 상에 형성되며,
    상기 전극탭은 상기 케이스의 측부에 형성된 상기 복수의 면 중 상기 절곡부의 일면과 동일한 평면 상에 형성된 면의 내측과 접촉된 상태로 상기 절곡부를 향해 상방으로 돌출되며, 상기 전극 단자에 직접 맞닿아져 전기적으로 연결되도록 상기 전극 단자와 대응되는 위치에 형성되는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 전극 조립체를 수용하는 내부 공간이 형성되는 제1 케이스; 및
    상기 내부 공간을 밀봉하는 제2 케이스; 를 포함하고,
    상기 절곡부는 상기 제1 케이스의 상부에 구비되는 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극탭은 상기 케이스의 측부에 형성된 상기 복수의 면 중 적어도 하나의 내측과 접촉된 상태로 상기 절곡부를 향해 상방으로 돌출되는 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전극 단자는 상기 케이스의 중앙부를 향해 돌출되는 이차전지.
  5. 삭제
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 전극탭의 일끝부는 상기 절곡부 내에 형성되는 내부 공간에 구비되는 이차전지.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 전극 단자는 상기 케이스의 측부 둘레 내에서만 구비되는 이차전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극탭은 평평한 판 형상을 갖는 이차전지.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 전극탭의 일면 전체가 상기 케이스의 측부에 형성된 상기 복수의 면 중 적어도 하나의 내측과 접촉되는 이차전지.
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JP2015176789A (ja) * 2014-03-17 2015-10-05 日立マクセル株式会社 非水電解質二次電池

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