KR102312279B1 - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 제1 전극 및 2 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 형성한 전극조립체, 상기 전극조립체를 내장하는 케이스 및 상기 전극조립체의 외측 표면에 고정되어 상기 전극조립체의 권취 상태를 유지하고, 접착물질이 부착되어 상기 전극조립체의 외측 표면과 접착하는 접착부와 상기 접착부에 인접하게 형성되고, 상기 전극조립체와 이격되는 유입부로 이루어지는 고정테이프를 포함할 수 있다.

Description

이차전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차전지는 휴대폰이나 노트북 및 캠코더와 같이 휴대 가능한 소형 전자기기에 사용되거나 하이브리드 자동차의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차전지는 양극과 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체를 구비한다. 전극조립체는 케이스 내부에 수용되어 충전과 방전을 수행하며, 케이스는 단자를 구비하여 전류를 공급하거나 공급받는다. 케이스는 금속판 또는 파우치로 이루어질 수 있다.
일반적으로, 이차전지의 전극조립체는 양극과 음극 및 세퍼레이터를 함께 젤리롤 형태로 권취한다. 권취가 완료된 상태의 전극조립체는 풀림을 방지하기 위해 측면에 고정테이프를 부착한다.
최근 이차전지의 안정성을 개선 하기 위해 전극조립체 상부 또는 하부에 고정테이프 부착이 증가하고 있다.
그러나, 상부 또는 하부에 부착된 고정테이프로 인해 케이스 내부로 주입되는 전해액이 전극조립체에 함침되는데 영향을 미쳐 이차전지의 성능에 영향을 미친다.
상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명은 케이스 내부에서 전극조립체와 전해액이 보다 안정적으로 함침되고, 낙하 등의 외부충격에도 안전성이 개선된 이차전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 제1 전극 및 2 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 형성한 전극조립체, 상기 전극조립체를 내장하는 케이스 및 상기 전극조립체의 외측 표면에 고정되어 상기 전극조립체의 권취 상태를 유지하고, 접착물질이 부착되어 상기 전극조립체의 외측 표면과 접착하는 접착부와 상기 접착부에 인접하게 형성되고, 상기 전극조립체와 이격되는 유입부로 이루어지는 고정테이프를 포함할 수 있다.
상기 고정테이프는, 상기 전극조립체의 단부에 접착되는 단부테이프 및 권취된 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 권취 종료부를 고정하면서, 상기 전극조립체의 제1 표면에 접착되는 중앙부테이프를 포함할 수 있다.
상기 단부테이프는, 상기 전극조립체의 상기 제1 표면과, 상기 제1 표면에 대향되는 제2 표면에 걸쳐서 접착될 수 있다.
상기 단부테이프는, 상기 제1 표면보다 상기 제2 표면에서 길게 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입부는 상기 접착물질 두께만큼 상기 전극조립체와 이격될 수 있다.
또한, 상기 고정테이프는 탄성력을 가질 수 있다.
또한, 상기 고정테이프는 메쉬형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 유입부는 개구되어 복수개가 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입부는 상기 전극조립체 폭 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 유입부는 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 접착부는 상기 고정테이프의 전체 면적에 걸쳐 균일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 접착부는 상기 고정테이프의 일부 영역에 형성될 수 있다.
또한, 상기 접착부는 중앙에 형성되는 중공부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착부는 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 중공부는 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 케이스 내부의 전극조립체는 전해액 주입구를 통해 주입되는 전해액에 보다 안정적으로 함침될 수 있다. 또한, 낙하 등의 외부 충격에도 전극조립체의 풀림 또는 단락을 방지하여 이차전지의 안전성을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들의 이차전지에 적용되는 전극조립체를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 전극조립체의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제1 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제2 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제3 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제4 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제5 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제6 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제7 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제8 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 이차전지(100)는 전극조립체(10, 도 3참조)가 내장되는 케이스(20) 및 케이스(20)에 결합된 캡조립체(30)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다.
케이스(20)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(20)는 알루미늄, 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있다.
캡조립체(30)는 케이스(20)의 개구를 덮는 캡플레이트(31)와 캡플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 제1 전극과(11, 도 2 참조)과 전기적으로 연결된 제1 단자(32)와 캡플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제2 전극(12, 도 2 참조)과 전기적으로 연결된 제2 단자(34)를 포함한다.
캡플레이트(31)는 일방향으로 이어진 길쭉한 판 형태로 이루어지며, 케이스(20)의 개구에 결합된다. 제1 단자(32) 및 제2 단자(34)는 캡플레이트(31) 상부로 돌출되도록 설치된다.
캡플레이트(31)에는 전해액 주입구(36)에 설치된 밀봉 마개(미도시)와 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(35a)가 형성된 벤트 플레이트(35)가 설치될 수 있다.
제1 단자(32)는 직사각형의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 제1 단자(32)와 캡플레이트(31) 사이에는 제1 단자(32)와 캡플레이트(31)를 전기적으로 절연하는 상부 절연부재(32b)가 설치될 수 있다.
제2 단자(34)는 직사각형의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 제2 단자(34)의 하부에는 제2 단자(34)와 캡플레이트(31)를 전기적으로 연결하는 연결부재(34b)가 설치될 수 있다. 이에 따라 캡플레이트(31)와 케이스(20)는 제2 전극(12)으로 대전될 수 있다.
전극조립체(10)는 케이스에 수용되어 캡조립체(30)로 밀폐된다. 이때, 캡플레이트(31)에 형성된 전해액 주입구(36)를 통해 전해액은 케이스(20) 내부로 주입될 수 있다. 따라서, 케이스(20) 내부의 전극조립체(10)는 주입되는 전해액에 완전히 함침될 수 있다. 이때, 전극조립체(10) 일부가 전해액에 함침되지 않을 때, 전자의 이동에 장애가 발생되어 이차전지(100)의 성능 저하가 발생될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 사시도이다.
도 2를 참고하면, 이차전지(101)는 전극조립체(10), 전극조립체(10)를 수용하는 파우치 케이스(25)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(101)는 리튬 이온 이차 전지로서 파우치형인 것을 예로서 설명한다.
파우치 케이스(25)는 제1 판(25a)과 제2 판(25b)의 결합으로 밀폐될 수 있다. 파우치 케이스(25)의 제1 판(25a) 및 제2 판(25b)은 다층 시트 구조로 형성된다. 예를 들면, 파우치 케이스(25)는 금속 시트 또는 폴리머 시트로 이루어질 수 있다. 폴리머 시트는 파우치의 내면을 형성하며 절연 및 열융착 작용하고, 파우치의 외면을 형성하여 보호 작용한다. 일례로, 폴리머 시트는 나일론 시트, PET(polyethyleneterephthalate) 시트 또는 PET-나일론 복합 시트일 수 있다. 금속 시트는 기계적인 강도를 제공하며, 일례로 알루미늄 시트일 수 있다.
수용부(25c)는 전극조립체(10)를 수용하며 파우치 케이스(25)의 제1 판(25a) 또는 제2 판(25b) 중 어느 하나에 형성될 수 있다. 수용부(25c) 상단에는 전극조립체(10)와 전기적으로 연결된 제1 리드탭(27) 및 제2 리드탭(28)이 인출되는 접합부가 형성될 수 있다. 제1 리드탭(27)은 전극조립체(10)의 제1 전극탭(11a)과 전기적으로 연결되고, 제2 리드탭(28)은 전극조립체(10)의 제2 전극탭(12a)과 전기적으로 연결된다.
접합부에서는 파우치 케이스(25)의 제1 판(25a)과 제2 판(25b)이 열융착되어 접합될 수 있다. 수용부(25c) 측면으로도 접합부가 형성되며, 제1 판(25a)과 제2 판(25b)이 열융착되어 접합될 수 있다.
제1 리드탭(27) 및 제2 리드탭(28)에는 보호테이프(29)가 각각 부착될 수 있다. 이에 따라, 파우치 케이스(25)와 제1 리드탭(27) 및 제2 리드탭(28)은 접촉단락의 위험을 방지할 수 있다. 제1 판(25a)과 제2 판(25b) 사이에 보호테이프(29)가 부착되어, 제1 리드탭(27) 및 제2 리드탭(28)이 인출되는 접합부는, 수용부(25c) 측면의 접합부 보다 두께가 두꺼울 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들의 이차전지에 적용되는 전극조립체를 도시한 사시도이다.
도 3을 참고하면, 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)가 함께 권취된 전극조립체(10)에 고정테이프(40)가 부착된다.
제1 전극(11)은 양극일 수 있으며 제2 전극(12)은 음극 일 수 있다. 양극의 경우, 스트립형상의 금속 박판으로 이루어진 양극판과 양극판의 한면 또는 양면에 코팅되는 양극 활물질층을 포함한다. 양극판은 도전성이 우수한 금속재, 예컨대 알루미늄 박판으로 이루어질 수 있다. 양극 활물질층은 리튬계 산화물에 바인더, 도전재가 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 음극의 경우, 스트립 현상의 금속 박판으로 이루어진 음극판과 음극판의 한면 또는 양면에 코팅되는 음극 활물질층을 포함한다. 음극 집전체는 도전성이 우수한 금속재 예를들면, 구리 박판으로 이루어질 수 있다. 음극 활물질층은 탄소재 음극 활물질에 바인더 도전재가 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(13)는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 폴리프로필렌으로 이루어질 수 있다.
양극탭은 전극조립체(10)의 길이방향 일측 측단에 위치하고, 음극탭은 전극조립체(10)의 길이방향 타측 측단에 위치한다.
제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)는 복수회 권취되어 전극조립체(10)를 형성한다. 이때, 권취가 완료된 상태의 전극조립체(10)의 최외곽 부위에 고정테이프(40)를 부착하여, 권취된 전극조립체(10)가 풀리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 낙하 또는 충돌 등의 외부충격에 의해서도 권취된 전극조립체(10)는 풀릴 수 있다. 이에 따라, 전극조립체(10) 외측 표면에서 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)의 권취 종료부에 고정테이프(40)를 부착하여, 전극조립체(10)가 풀리는 것을 방지한다.
고정테이프(40)의 부착으로 인해 전극조립체(10)는 외부충격에 의해서도 전극조립체(10)가 풀리거나, 이로 인해 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 단락 될 수 있는 위험이 방지될 수 있다. 따라서, 이차전지(100, 101)의 안전성이 보다 개선될 수 있다.
전극조립체(10)의 단부에도 고정테이프(40)가 설치될 수 있다. 고정테이프(40)는 단부테이프(42, 46) 및 중앙부테이프(44)를 포함한다. 예를 들면, 단부테이프(42, 46)은 전극조립체(10)의 단부에 설치되고, 중앙부테이프(44)는 전극조립체(10)의 외측 표면에 설치될 수 있다.
특히, 전극조립체(10)의 상단부에 설치되는 제1 단부테이프(42)는 제1 전극탭(11a) 및 제2 전극탭(12a) 사이에 위치되어 부착될 수 있다. 다만, 제1 전극탭(11a) 및 제2 전극탭(12a) 사이의 이격거리가 충분하지 않을 경우에는 제1 단부테이프(42)는 복수개로 나뉘어 부착될 수도 있다. 다만, 외부충격을 방지하고 가공성을 위해 제1 전극탭(11a) 및 제2 전극탭(12a) 사이에 부착되는 것이 바람직하다.
제1 단부테이프(42)는 전극조립체(10)의 제1 표면과 제2 표면에 걸쳐서 부착될 수 있다. 예를 들면, 제1 단부테이프(42)는 전극조립체(10)의 전면 및 후면에 걸쳐서 부착되며, 단부를 감싸면서 U자형으로 부착될 수 있다. 제1 표면은 전극조립체(10)의 전면일 수 있다. 제2 표면은 제1 표면에 대향하는 면으로서 전극조립체(10)의 후면일 수 있다.
제1 단부테이프(42) 중 제1 표면에 부착되는 부분은, 제2 표면에 부착되는 부분 보다 짧게 형성될 수 있다. 예를 들면, 전극조립체(10)의 제1 표면에는 단부테이프(42, 46)뿐 아니라 중앙부테이프(44)가 부착될 수 있어, 제1 표면에 부착되는 단부테이프(42, 46)의 길이를 제2 표면에 부착되는 단부테이프(42, 46)보다 짧게 형성하여 중앙부테이프(44)가 부착되어 안착될 공간을 확보할 수 있다.
전극조립체(10)의 하단부에 부착되는 제2 단부테이프(46)는 제1 단부테이프(42)와 폭이 같을 수 있다. 또한, 전극조립체(10)의 중앙부에 부착되는 중앙부테이프(44)와도 폭이 같을 수 있다. 폭을 동일하게 형성함으로써, 전극조립체(10)에 고정테이프(40)를 부착하는 공정의 가공성을 향상시킬 수 있다. 제2 단부테이프(46)는 전극조립체(10)의 제1 표면과 제2 표면에 걸쳐서 부착될 수 있다. 예를 들면, 제2 단부테이프(46)는 전극조립체(10)의 하단부를 감싸면서 U자형으로 부착될 수 있다.
도 4는 도 3에 나타낸 전극조립체의 측면도이다.
도 4를 참고하면, 제1 단부테이프(42) 및 제2 단부테이프(46)는 전극조립체(10)의 상단부 및 하단부를 감싸면서 전극조립체(10)의 제1 표면 및 제2 표면에 부착될 수 있다.
먼저, 중앙부테이프(44)는 전극조립체(10)의 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)가 권취되면서 형성되는 권취 종료부에 부착된다. 따라서, 중앙부테이프(44)는 전극조립체(10)의 제1 표면에 설치될 수 있다.
다음으로, 제1 단부테이프(42) 및 제2 단부테이프(46)는 전극조립체(10) 전면에서 제1 표면 및 제2 표면으로 연결되어 전극조립체(10)의 단부에 부착될 수 있다. 이로 인해, 전극조립체(10)는 외부충격에 의해서도 전극조립체(10)가 부풀어 오르거나 권취된 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 및 세퍼레이터(13)가 탈락되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 제1 단부테이프(42) 및 제2 단부테이프(46)는 전극조립체(10)의 제1 표면 및 제2 표면에 부착된 부착길이를 다르게 형성할 수 있다. 이를 통해, 전극조립체(10)의 취약한 부위에는 부착길이를 길게 형성하여 전극조립체(10)를 고정시켜 전극조립체(10)의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.
상술한 고정테이프(40)들은 탄성력을 갖고 있다. 따라서, 외부충격에 의해 전극조립체(10)가 부풀어 오를 때도 전극조립체(10)는 고정테이프(40)의 탄성력에 의해 큰 손상없이 원래 상태로 복원될 수 있다.
고정테이프(40)는 접착부(47)와 전해액이 유입될 수 있는 유입부(48, 도 5 내지 도 12 참조)를 포함할 수 있다. 접착부(47)에는 접착물질이 부착되어 전극조립체(10)와 접착될 수 있다. 이때, 유입부(48)에는 접착물질이 부착되지 않아 접착물질의 부착 두께만큼 전극조립체(10)와 이격될 수 있다. 이에 대해서는 이후 자세하게 후술한다.
도 5는 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제1 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제2 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 고정테이프(40)는 전극조립체(10)와 부착되는 접착부(47)와 전해액이 유입되는 유입부(48)를 포함할 수 있다.
고정테이프(40)는 탄성력을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 고정테이프(40)의 재질은 스티렌부타디엔 고무(styrene butadiene rubber) 일 수 있다. 또한, 절연성을 가지면서 고내열성을 갖는 수지기재, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, poly ethylene terephthalate), 폴리프로필렌(PP, poly propylene) 또는 폴리이미드(PI, poly imide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
특히 고정테이프(40)들의 접착부(47)에는 접착물질이 부착될 수 있으며, 접착물질은 연신폴리스티렌 (OPS, oriented polystyrene) 필름으로 이루어질 수 있다. OPS 필름은 평상시에는 접착성을 갖지 않다가, 전해액의 일정 성분, 이를테면 디메틸 탄산염(DMC, diMethyl carbonate)과 반응하게 되는 경우 접착성을 갖게 될 수 있다.
보다 구체적으로, OPS 필름은 고체 상태의 필름으로써 일반적으로는 접착성을 갖지 않으나, DMC와 반응하게 되면 고분자 사슬의 공극에 DMC가 침투하게 되어 고분자 사슬이 움직이기 쉬운 유동적인 상태가 되고 접착성을 갖게 된다. OPS 필름은 DMC와 반응하게 되어 고체 상태가 점성의 액체 상태로 상변화가 이루어지게 되고, 이 과정에서 접착성을 가질 수 있게 된다.
고정테이프(40)의 접착부(47)는 패턴화 되어 고정테이프(40)에 배치될 수 있다. 즉 접착부(47)는 고정테이프(40) 전체 면적에 걸쳐 균일하게 형성될 수 있다. 또한, 접착부(47)는 고정테이프(40)의 일부 영역에 형성될 수 있다.
케이스(20, 도 1 참조) 내부로 주입되는 전해액은 전극조립체(10)의 상단부에 부착된 상단부 고정테이프(42, 도 2 참조) 표면을 흐르게 되는데, 고정테이프(40) 접착부(47)로는 전해액이 통과할 수 없다.
따라서, 균일하게 형성된 접착부(47)를 제외한 고정테이프(40)에는 전해액이관통될 수 있으며, 이는 전해액이 전극조립체(10, 도 2 참조)로 유입될 수 있는 통로가 된다. 즉, 전해액은 고정테이프(40)에 형성된 접착부(47)를 제외하고 전극조립체(10)로 관통될 수 있다.
접착부(47)는 원형으로 형성될 수 있다. 균일하게 행과 열을 맞추어 고정테이프(40) 면적 전체로 배치될 수 있다. 전극조립체(10)와 고정테이프(40)와 접착력을 유지하면서 전해액의 잘 유입될 수 있도록 접착부(47)는 균일하게 배치될 수 있다. 제1 단부테이프(42) 및 제2 단부테이프(46)는 전극조립체(10)의 전면 및 후면을 따라 연결되므로, 접착부(47)는 전면 및 후면에도 형성될 수 있다.
다만, 전극조립체(10)의 제1 전극(11, 도 2 참조) 및 제2 전극(12, 도 2 참조)의 단락을 방지하고, 전극조립체(10)가 부풀어 오를 경우에 제1 단부테이프(42) 및 제2 단부테이프(46)가 탈락될 수 있는 위험을 방지하기 위해 전극조립체(10)의 두께 방향으로는 접착부(47)를 생략할 수 있다.
도 5에 도시한 제1 변형예와 달리, 도 6에 도시한 제2 변형예는 고정테이프(40) 면적 대부분을 접착부(47)로 형성하고, 균일하게 유입부(48)를 형성할 수 있다. 즉, OPS필름이 부착되지 않는 유입부(48)는 고정테이프(40) 면적 전체에 일정한 형태로 균일하게 배치될 수 있다. 이와 같은 제2 변형예는 전극조립체(10)의 안정성을 향상시키는 것이 보다 중요한 경우에 이용될 수 있다.
즉, 전술한 바와 같이 접착부(47)를 증가시킬 경우에는 고정테이프(40)가 전극조립체(10)의 상단부 및 하단부를 보다 단단히 고정할 수 있다. 따라서, 낙하 또는 충돌과 같은 외부충격에 의해 전극조립체(10)가 부풀어 오를 경우에도 고정테이프(40)는 전극조립체(10)를 단단히 고정시킬 수 있어, 이차전지(100, 도 1 참조)의 안전성은 보다 향상될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들의 고정테이프(40)는 이차전지(100)의 성능 향상 또는 이차전지(100)의 안전성 향상의 요구에 따라 접착부(47)와 유입부(48)의 배치를 변경하여 상기의 요구에 부응할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제3 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제4 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 7과 8을 참고하면, 제3 변형예 및 제4 변형예에서 고정테이프(40)의 유입부(48)는 개구되어 형성될 수 있다. 즉, 전해액 주입구(36, 도 1 참조)를 통해 주입되는 전해액은 개구된 유입부(48)를 통해 전극조립체(10)에 바로 유입될 수 있다.
OPS 필름이 부착되지 않은 고정테이프(40)를 관통하여 전해액은 전극조립체(10)로 유입될 수 있으나, 개구된 유입부(48)를 통해서 전해액을 전극조립체(10)로 유입시키는 것이 유입 효율이 보다 향상된다. 따라서, 유입부(48)를 개구시켜 형성할 수 있다.
개구된 유입부(48)는 폭이 좁고 길이가 길게 형성될 수 있다. 즉, 전극조립체(10)의 폭을 따라 종횡비가 큰 유입부(48)가 복수개가 배치될 수 있다.
또한, 개구된 유입부(48)는 직사각형뿐 아니라 마름모로 형성될 수 있다. 마름모로 형성될 경우 고정테이프(40)의 내구성 및 접착력을 유지하면서도 중앙부에 보다 큰 개구를 형성할 수 있어, 전해액을 전극조립체(10)로 유입하는데 보다 유리할 수 있다.
또한 접착부(47)는 개구된 유입부(48) 주위로 형성되며, 고정테이프(40) 면적 전체에 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제5 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 9를 참고하면, 고정테이프(40)의 접착부(47)와 유입부(48)는 메쉬형태로 이루어질 수 있다. 이때, 유입부(48)는 개구될 수도 있고, 막혀있을 수도 있다. 그러나 전술한 바와 같이 개구되는 것이 보다 전해액을 유입하는데 유리하다.
접착부(47)는 유입부(48) 주위로 전극조립체(10)와 부착될 수 있다. 메쉬구조와 같이 접합된 접착부(47)로 인해 고정테이프(40)는 탄성력 및 접합력을 보다 용이하게 유지할 수 있다.
메쉬구조를 통해 고정테이프(40) 면적에서 유입부(48)를 최대한 크게 형성할 수 있으며, 동시에 전극조립체(10)를 단단히 고정하여 이차전지(100)의 성능 및 안전성을 동시에 향상 시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제6 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이고, 도 11은 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제7 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이고, 도 12는 본 발명의 실시예들의 전극조립체에 적용되는 제8 변형예의 고정테이프를 나타낸 평면도이다.
도 10 내지 12를 참고하면, 고정테이프(40)의 접착부(47) 내부에는 접착물질이 부착되지 않는 중공부(47b)가 더 포함될 수 있다. 전술한 바와 같이 접착부(47)로는 전해액이 통과할 수 없다. 따라서, 접착부(47)에 중공부(47b)를 형성하여 접합력을 유지하면서도 전해액의 유입을 보다 향상시킬 수 있다.
중공부(47b)로 인해 접착부(47)는 접착층(47a)이 발생된다. 즉, 접착부(47)는 중공부(47b)와 접착층(47a)을 포함할 수 있다. 접착부(47)는 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다. 또한 중공부(47b) 역시 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
접착부(47) 내부에 형성되는 중공부(47b)에 의해 접착층(47a)의 형상이 결정된다. 접착층(47a)은 고정테이프(40)와 전극조립체(10)의 접합력을 형성하는데 매우 큰 영향을 미치므로, 접착부(47)와 중공부(47b)의 형상은 고정테이프(40)의 접합력에 매우 중요한 영향을 미친다.
접착부(47)가 원형으로 형성될 경우, 중공부(47b)는 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다. 즉, 접착부(47)가 원형으로 형성되고, 중공부(47b)도 원형으로 형성될 경우에는 접착층(47a)도 원형으로 형성될 수 있다. 접착층(47a)은 도넛과 같이 가운데가 텅빈 원형 접착층(47a)을 형성하게 된다. 전해액은 중공부(47b)를 통과하여 전극조립체(10)에 유입될 수 있다. 중공부(47b)의 크기에 따라 접착층(47a)의 크기가 결정되며 이에 따라 고정테이프(40)의 접합력이 결정된다. 반대로, 접착부(47)가 원형으로 형성될 경우, 중공부(47b)는 다각형으로 형성될 수 있다. 전해액의 종류에 따라, 보다 용이하게 전극조립체(10)로 유입될 수 있도록 중공부(47b)를 구현하기 위함이다. 이차전지(100, 도 1 참조)의 크기가 작아질수록, 전해액에 함침되지 않는 전극조립체(10)의 부위가 늘어나게 되어 이차전지(100)의 성능에 크게 영향을 미친다. 따라서, 이러한 중공부(47b)의 형상의 변형을 통해 최대한 전극조립체(10)가 전해액에 함침될 수 있도록 유지하여 이차전지(100)의 성능을 유지할 수 있다.
또한, 접착부(47)가 다각형으로 형성될 경우에, 중공부(47b)는 원형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 접착층(47a)은 가운데가 빈 사각형으로 형성될 수 있다. 접착부(47)가 사각형으로 형성될 경우 모서리 부분에 응력이 집중될 수 있는 위험이 있으나, 접착층(47a)의 면적을 가장 효율적으로 확보할 수 있어 접합력을 유지하면서 전해액이 전극조립체(10)로 유입되는데 보다 유리하다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 이차전지 10: 전극 조립체
11: 제1 전극 11a: 제1 전극탭
12: 제2 전극 12a: 제2 전극탭
13: 세퍼레이터 20: 케이스
30: 캡조립체 31: 캡플레이트
32: 제1 단자 32b: 상부 절연부재
34: 제2 단자 34b: 연결부재
35: 벤트홀 36: 전해액 주입구
40: 고정테이프 42: 상단부 고정테이프
44: 중앙부 고정테이프 46: 하단부 고정테이프
47: 접착부 47a: 접착층
47b: 중공부 48: 유입부

Claims (15)

  1. 제1 전극 및 2 전극 사이에 개재된 세퍼레이터를 권취하여 형성한 전극조립체;
    전해액과 함께 상기 전극조립체를 내장하는 케이스; 및
    제1 영역 및 제2 영역을 가지고, 상기 제1 영역에 형성된 접착부를 통해서 상기 전극조립체의 외측 표면에 고정되어 상기 전극조립체의 권취 상태를 유지시키는 고정테이프
    를 포함하고,
    상기 전극조립체의 외측 표면과 상기 고정테이프의 일면이 상기 접착부를 이루는 절연물질의 두께만큼 서로 이격되어 유입부가 형성되고, 상기 유입부는 상기 제2 영역에 위치하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정테이프는,
    상기 전극조립체의 단부에 접착되는 단부테이프; 및
    권취된 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 권취 종료부를 고정하면서, 상기 전극조립체의 제1 표면에 접착되는 중앙부테이프를 포함하는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단부테이프는,
    상기 전극조립체의 상기 제1 표면과, 상기 제1 표면에 대향되는 제2 표면에 걸쳐서 접착되는 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단부테이프는,
    상기 제1 표면보다 상기 제2 표면에서 길게 형성되는 이차전지.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정테이프는 탄성력을 갖는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정테이프는 메쉬형태로 이루어지는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입부는 상기 전해액이 유입되는 개구를 가지는 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유입부는 상기 고정테이프의 일측으로부터 상기 고정테이프의 타측까지 연장되어 있는 이차전지.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 개구는 상기 고정테이프의 일측에 위치하며, 적어도 하나 이상 형성되어 있는 이차전지.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착부는 중앙에 형성되는 중공부를 포함하는 이차전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 접착부은 원형 또는 다각형으로 형성되는 이차전지.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 중공부는 원형 또는 다각형으로 형성되는 이차전지.
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