KR102382525B1 - 이차전지 및 이차전지 배열 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스와, 전극 조립체로부터 전지 케이스를 가로질러 연장되며, 전지 케이스의 전후방으로 인출되는 것으로, 전방 측으로 인출된 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자의 쌍과, 후방 측으로 인출된 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자의 쌍을 포함하는 리드 단자와, 리드 단자를 덮도록 리드 단자를 따라 연장된 절연 부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는, 둘 이상 다수의 이차전지들을 서로 연결하기 위한 연결 구조가 단순화되며, 연결 구조를 이용하여 다양한 형상 변화가 가능한 이차전지 및 이차전지 배열을 제공한다.

Description

이차전지 및 이차전지 배열{Secondary battery and secondary battery array}
본 발명은 이차전지 및 둘 이상 다수의 이차전지들이 서로 연결된 이차전지 배열에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 전자 기기의 종류나 형상에 따라 단일 이차전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 이차전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 형태로 사용되기도 한다.
최근에는 전자 기기의 소형화를 위해, 전자 기기의 내부공간을 효율적으로 활용할 필요가 증가하고 있으며, 이에 따라, 이차전지의 수납공간으로서 곡면을 갖는 내부공간에도 장착될 필요가 있다. 또한, 이차전지의 적용범위가 다양한 형상의 전자 기기들로 확대됨에 따라 단순한 육면체 형상에서 벗어나 다양한 외형을 가질 필요가 대두되고 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 둘 이상 다수의 이차전지들을 서로 연결하기 위한 연결 구조가 단순화되는 이차전지 및 이차전지 배열을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는, 둘 이상 다수의 이차전지들을 서로 연결하기 위한 연결 구조를 이용하여 다양한 형상 변화가 가능한 이차전지 및 이차전지 배열을 제공한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 이차전지는,
전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스;
상기 전극 조립체로부터 상기 전지 케이스를 가로질러 연장되며, 상기 전지 케이스의 전후방으로 인출되는 것으로, 전방 측으로 인출된 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자의 쌍과, 후방 측으로 인출된 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자의 쌍을 포함하는 리드 단자; 및
상기 리드 단자를 덮도록 리드 단자를 따라 연장된 절연 부재;를 포함한다.
예를 들어, 상기 절연 부재에는, 리드 단자의 단부를 노출시키기 위한 오프닝이 형성된다.
예를 들어, 상기 오프닝은, 리드 단자의 단부를 향하여 개방된 형상을 갖는다.
예를 들어, 상기 오프닝의 개방된 일 측과 반대되는 측은 라운드진 반원 형상을 갖는다.
예를 들어, 상기 전지 케이스 외부로 연장된 리드 단자에는 위치 정렬부가 형성된다.
예를 들어, 상기 위치 정렬부는 홀 형태를 갖는다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지 배열은,
서로 마주하는 방향으로 인출된 전극 리드의 결합을 통하여 서로 전기적으로 연결된 제1, 제2 이차전지를 포함하는 것으로,
상기 제1, 제2 이차전지 각각은, 상기 전극 리드를 둘러싸도록 상기 전극 리드를 따라 연장되되, 상기 전극 리드의 단부를 노출시키기 위한 오프닝이 형성된 절연 부재를 포함하고,
상기 전극 리드의 결합은, 상기 오프닝을 통하여 노출된 전극 리드의 결합으로 이루어진다.
예를 들어, 상기 전극 리드는,
상기 제1, 제2 이차전지 각각으로부터 상기 마주하는 방향으로 인출되며, 서로 반대 극성을 갖는 제1, 제2 리드 단자의 쌍을 포함한다.
예를 들어, 상기 이차전지 배열은, 상기 제1, 제2 이차전지 각각으로부터 상기 마주하는 방향과 반대되는 방향으로 인출되며, 서로 반대 극성을 갖는 또 다른 제1, 제2 전극 리드의 쌍을 더 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 이차전지의 제1, 제2 전극 리드는, 각각 서로 마주하는 방향으로 인출된 제2 이차전지의 제1, 제2 전극 리드와 전기적으로 연결된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 이차전지 각각은, 상기 제1, 제2 리드 단자와 전기적으로 연결된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하도록 마주하게 조립되는 제1 케이스 및 제2 케이스를 포함하고,
상기 제1, 제2 이차전지는, 제1 케이스들끼리 서로 같은 방향을 바라보도록 배치된다.
예를 들어, 상기 제1 이차전지의 제1, 제2 전극 리드는, 각각 서로 마주하는 방향으로 인출된 제2 이차전지의 제2, 제1 전극 리드와 전기적으로 연결된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 이차전지 각각은, 상기 제1, 제2 리드 단자와 전기적으로 연결된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하도록 마주하게 조립되는 제1 케이스 및 제2 케이스를 포함하고,
상기 제1, 제2 이차전지는, 제1 케이스들끼리 서로 반대 방향을 바라보도록 배치된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 이차전지로부터 인출된 리드 단자의 단부는 서로에 대해 겹쳐지게 배치되어 용접 결합된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 이차전지로부터 인출된 리드 단자에는 상호 간의 위치 정렬을 위한 위치 정렬부가 형성되어 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 둘 이상 다수의 이차전지들을 서로 연결하기 위한 연결 구조가 단순화되는 이차전지 및 이차전지 배열을 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에서는 이웃한 이차전지들로부터 마주하는 방향으로 돌출되는 전극탭들을 중첩시키고 중첩부를 용접 결합함으로써, 별도의 추가적인 연결 구조 없이도, 다수의 이차전지들을 구조적으로 그리고 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 둘 이상 다수의 이차전지들을 서로 연결하기 위한 연결 구조를 이용하여 다양한 형상 변화가 가능한 이차전지 및 이차전지 배열을 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 이웃한 이차전지들을 연결해주는 전극탭 부분을 자유롭게 구부림으로써 전체 이차전지 배열을 임의의 커브드 형태로 만들 수 있다. 특히 전기적인 출력에 직접 영향을 줄 수 있는 전극 조립체에 변화를 주지 않음으로써 이차전지 배열의 형상 변화에도 불구하고 전기적인 출력 특성이 열화되지 않는다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 2에 도시된 전극 조립체의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 배열이 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지 배열이 도시되어 있다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지 배열이 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 이차전지 및 이차전지 배열에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 3에는 도 2에 도시된 전극 조립체의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 상기 이차전지는 전극 조립체(180), 전극 조립체(180)로부터 연장되는 전극탭(171,172)들과, 상기 전극탭(171,172)들과 전기적으로 연결되어 있는 리드 단자(191,192) 및 상기 전극 조립체(180)를 수용하는 전지 케이스(110)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 상기 전극 조립체(180)는 세퍼레이터(160)가 개재된 상태에서, 제1 전극판(151)과 제2 전극판(152)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, 소정 크기로 절취한 제1 전극판(151), 세퍼레이터(160), 제2 전극판(152)이 차례대로 적층된 스택형 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 스택형 전극 조립체(180)에서는 제1 전극판(151), 제2 전극판(152) 등의 전극판(150)의 적층 수를 늘리는 것에 의해 용이하게 전지 용량을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(180)는 방전용량을 증대시키기 위해, 여러 장의 제1 전극판(151) 및 여러 장의 제2 전극판(152)을 이용하여 적층하거나 제1 전극판(151) 및 제2 전극판(152)의 면적을 확대시킬 수 있다.
상기 전극 조립체(180)는, 예시된 바와 같은 적층형 구조에 한정되지 않으며, 예를 들어, 시트 형상의 제1 전극판(151) 및 제2 전극판(152) 사이에 세퍼레이터(160)를 개재하여 롤 형태로 권취한 권취형 구조로 형성될 수도 있음은 물론이다. 이 경우, 상기 전극 조립체(100)는 전극 활물질이 도포된 제1, 제2 전극판(110,120)을 세퍼레이터(150)를 개재하여 상호 격리시키고, 상기 제1, 제2 전극판(110,120) 및 세퍼레이터(150)를 젤리 롤 형태로 함께 권취하여 롤 형태로 성형될 수 있다. 예를 들어, 롤 형태로 권취된 전극 조립체(100)는 원기둥 형상의 외형을 가질 수 있으며, 필요에 따라 가압 성형 과정을 통하여 납작하게 프레스 성형된 형태, 예를 들어, 타원형 단면을 갖는 형태로 성형될 수 있다.
상기 전극판(150)은 전극 집전체(150a)의 표면에 활물질을 도포하여 형성될 수 있으며, 전극 집전체(150a)와, 전극 집전체(1150a)의 적어도 일면에 형성된 활물질층(150c)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 전극판(151,152)은 각각 양극판 및 음극판으로 형성될 수 있고, 이 경우, 상기 제1 전극판(151)은 양극 집전체와 양극 집전체의 적어도 일면에 형성된 양극 활물질층을 포함하고, 상기 제2 전극판(152)은 음극 집전체와, 음극 집전체의 적어도 일면에 형성된 음극 활물질층을 포함한다.
상기 전극판(150)의 가장자리에는 활물질층(150c)이 형성되지 않은 무지부(150b)가 형성될 수 있다. 상기 무지부(150b)에는 전극탭(171,172)이 전기적으로 연결될 수 있으며, 무지부(150b)를 통하여 제1 전극판(151) 및 제2 전극판(152)에는 각각 제1 전극탭(171) 및 제2 전극탭(172)이 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무지부(150b)에 대한 전극탭(171,172)의 결합은 저항용접, 초음파 용접, 레이저 용접 등에 의해 이루어질 수 있다.
상기 전극탭(171,172)은 전도성이 우수한 금속소재로 형성될 수 있고, 예를 들어, 제1, 제2 전극탭(171,172)은 각각 양극탭 및 음극탭으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 전극탭(171)은 알루미늄이나 니켈 등의 금속소재로 형성되며, 제2 전극탭(172)은 구리나 니켈 등의 금속소재로 형성될 수 있다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 서로에 대해 적층된 각 전극판(150)들로부터 인출되는 전극탭(171,172)들은 서로에 대해 중첩되고, 밀집된 형태의 전극탭(171,172)들은 리드 단자(191,192)와 전기적으로 연결된다. 전극탭(171,172)과 결합부를 형성하며 일체적으로 연장된 리드 단자(191,192)는 전지 케이스(110)의 외부로 인출될 수 있다. 예를 들어, 전극탭(171,172)과 리드 단자(191,192)는 초음파 용접 등의 방법으로 결속될 수 있다.
상기 리드 단자(191,192)는 일군의 제1 전극탭(171)들과 결합부를 형성하며 제1 전극탭(171)으로부터 연장되는 제1 리드 단자(191)와, 일군의 제2 전극탭(172)과 결합부를 형성하며 제2 전극탭(172)으로부터 연장되는 제2 리드 단자(192)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 리드 단자(191,192)는 서로 반대 극성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 리드 단자(191) 및 제2 리드 단자(192)는 각각 양극 및 음극을 띨 수 있다.
상기 전지 케이스(110)는 전극 조립체(180)를 수용하는 수용공간(S)을 제공하며, 전극 조립체(110)를 외부환경으로부터 절연시키고 보호하는 기능을 한다. 상기 전지 케이스(110)는 금속 박의 양면에 수지시트를 적층시킨 외장재를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄 적층시트를 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스(110)는 전극 조립체(180)를 수용하는 수용공간(S)을 형성하는 제1 및 제2 케이스(111,112)를 포함할 수 있으며, 전극 조립체(180)를 개재하여 제1 및 제2 케이스(111,112)를 서로 마주하게 접합시킴으로써 전극 조립체(180)가 밀봉될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 케이스(111,112)의 서로 마주하는 실링부(111a,112a)의 열 융착을 통하여 내부의 전극 조립체(180) 및 전해질(미도시)이 밀봉될 수 있다. 상기 전지 케이스(110)는 리드 단자(191,192)의 적어도 일부가 노출되도록 전극 조립체(180) 및 전해질(미도시)을 밀봉할 수 있다.
상기 리드 단자(191,192)는 전극 조립체(180)로부터 연장되며, 전지 케이스(110)를 가로질러 전지 케이스(110)의 외부로 인출된다. 이때, 상기 리드 단자(191,192)는 전지 케이스(110)와 절연된 상태로, 전지 케이스(110)와 교차하며 외부로 인출될 수 있다. 전지 케이스(110)와 리드 단자(191,192) 사이에는 이들 간의 전기적인 절연을 확보하기 위한 절연 부재(193)가 개재될 수 있다. 상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192) 상에 형성될 수 있으며, 리드 단자(191,192)의 연장방향을 따라 형성될 수 있다. 리드 단자(191,192)와 전지 케이스(110) 간의 교차 부분에서는, 리드 단자(191,192)와 전지 케이스(110)가 절연 부재(193)를 개재하여 서로 접하게 된다. 상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192)와 전지 케이스(110)가 서로 긴밀하게 접하게 함으로써 전지 케이스(110)의 밀봉도를 높이는 기능을 할 수 있다.
예를 들어, 상기 리드 단자(191,192)는 제1, 제2 케이스(111,112)의 실링부(111a,112a)를 통하여 외부로 노출될 수 있으며, 상기 제1, 제2 케이스(111,112)는 각 실링부(111a,112a)를 서로 마주하게 열 융착시키는 밀봉과정에서, 리드 단자(191,192)의 일부가 노출되도록 리드 단자(191,192)를 개재하여 제1, 제2 케이스(111,112)를 밀봉시킬 수 있다. 이때, 상기 리드 단자(191,192)는 상기 전지 케이스(110)의 실링부(111a,112a)를 가로질러 교차 부분을 형성하며 외부로 연장될 수 있다. 그리고, 전지 케이스(110, 보다 구체적으로, 전지 케이스 110 의 실링부 111a,112a)와 교차하는 부분에는 절연 부재(193)가 개재되어 리드 단자(191,192)와 전지 케이스(110)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 또한, 절연 부재(193)를 개재하여 리드 단자(191,192)와 전지 케이스(110)가 서로 긴밀하게 접하도록 함으로써 전지 케이스(110)의 밀봉도가 향상될 수 있다.
상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192)의 길이 방향을 따라 연장되며, 전지 케이스(110)의 외부로 노출될 수 있다. 상기 절연 부재(193)는 전지 케이스(110)의 외부로 노출되어 외부 환경으로부터 리드 단자(191,193)를 절연시키는 역할을 할 수 있다. 상기 이차전지는 서로 이웃하는 위치에 서로 반대 극성을 갖는 제1, 제2 리드 단자(191,192)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 충격에 따라 서로 이웃한 위치에 형성된 제1, 제2 리드 단자(191,192)가 서로에 대해 접촉하더라도, 제1, 제2 리드 단자(191,192)의 외부가 절연 부재(193)에 의해 둘러싸임으로써, 전기적인 단락이 방지될 수 있다.
이상에서 설명된 이차전지는 또 다른 이차전지와의 결합을 통하여 배열을 형성하고 전기적인 출력을 향상시킬 수 있는데, 이차전지들 간의 결합시 발생될 수 있는 전기적인 단락을 방지하기 위해, 상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192)의 길이 방향을 따라 전지 케이스(110) 외부로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재(193)는 전지 케이스(110) 외부로 연장된 리드 단자(191,192)의 전체 길이에 걸쳐서 형성될 수 있다.
상기 절연 부재(193)의 연장 방향을 따라 그 단부에는 오프닝(OP)이 형성될 수 있다. 상기 오프닝(OP)은 리드 단자(191,192)의 노출을 위한 것으로, 이차전지와 또 다른 이차전지 간에 상호 전기적인 연결을 위하여 리드 단자(191,192)의 일부를 외부로 노출시키기 위한 것이다.
상기 오프닝(OP)은 이차전지들 간의 결합부(예를 들어, 용접부)를 형성하기에 적합한 크기 및 형상으로 형성될 수 있으며, 외부를 향하여 개방된 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 오프닝(OP)은 절연 부재(193)의 외부를 향하여 개방된 일 측과 둥글게 라운드진 타 측을 포함할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 서로 이웃한 이차전지들끼리 오프닝(OP)으로 노출된 리드 단자(191,192)를 서로 겹쳐지게 배치하고 용접함으로써, 이웃한 이차전지들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192)의 물리적 손상을 방지하고, 리드 단자(191,192)를 보호하는 역할을 겸할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 전기적으로 연결된 둘 이상 이차전지들을 포함하는 이차전지 배열에서는, 이웃한 이차전지들의 리드 단자(191,192)를 구부려 요구되는 커브 형상을 얻을 수 있다. 즉, 실질적으로 이차전지의 출력 성능에 직접 영향을 주는 전극 조립체(180)보다는 리드 단자(191,192)의 변형을 통하여 커브 형상을 얻음으로써, 요구되는 외형 조건을 충족시키면서도 전기적인 출력 성능은 그대로 유지할 수 있다.
리드 단자(191,192)로서는 외형 조건을 충족시키기 위해 상당한 변형이 요구될 수 있으며, 과도한 변형에 수반하여 크랙 등의 손상이 발생될 수 있다. 상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192)를 둘러쌈으로써 응력을 분산시키고, 특정부분에 과도한 변형이 집중되지 않고, 넓은 길이에 걸쳐서 대체로 균일한 변형을 유도할 수 있다.
상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192)를 둘러싸도록 리드 단자(191,192) 상에 부착되는 절연 테이프로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재(193)는 PPE와 같은 절연소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192)를 사이에 개재하고 서로 마주하는 방향으로 접합됨으로써 리드 단자(191,192)를 둘러싸도록 부착될 수 있다.
한편, 상기 리드 단자(191,192)에는 위치 정렬부(195)가 형성될 수 있다. 상기 위치 정렬부(195)는 전지 케이스(110)의 외부로 노출된 리드 단자(191,192)의 일부에 형성될 수 있고, 도시된 바와 같이 홀 형태로 형성될 수 있다. 상기 위치 정렬부(195)는 이웃한 이차전지들 간에 전기적인 연결을 포함하는 이차전지 배열에서, 이차전지들 간의 위치 정렬을 용이하게 하기 위한 구조이다. 예를 들어, 서로 이웃한 제1, 제2 이차전지의 리드 단자(191,192)들을 서로 겹쳐지게 배치한 후에, 리드 단자(191,192)를 용접할 수 있는데, 제1, 제2 이차전지의 상호 정렬을 위해 리드 단자(191,192)에는 위치 정렬부(195)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 홀 형태의 위치 정렬부(195)에 대해, 기구적으로 정렬 가이드(미도시)가 끼워지거나 또는 광학적으로 빛의 통과 여부를 감지하여 위치 정렬이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 리드 단자(191,192)는 전지 케이스(110)의 양 방향으로 인출될 수 있다. 즉, 상기 리드 단자(191,192)는 전지 케이스(110)의 전후방향으로 인출될 수 있다. 예를 들어, 상기 리드 단자(191,192)는 전지 케이스(110)의 전방 측으로 인출된 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자(191,192)의 쌍과, 후방 측으로 인출된 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자(191,192)의 쌍을 포함할 수 있다.
도시된 실시형태에서, 제1 리드 단자(191)끼리 또는 제2 리드 단자(192)끼리는 이차전지의 같은 측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시형태에서, 제1 리드 단자(191)가 전지 케이스(110)의 우측에 형성된다면, 제2 리드 단자(192)는 전지 케이스(110)의 좌측에 형성될 수 있다는 것이다. 이러한 구조의 이차전지는 전방 측과 후방 측에서 대칭적인 위치에 같은 극성을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 이차전지는 전방 측과 후방 측에서 제1, 제2 리드 단자(191,192)가 서로 어긋나는 배치를 가질 수도 있다. 예를 들어, 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자(191,192)를 다양하게 배치함으로써, 서로 인접한 이차전지들을 전기적으로 연결하여 직렬 또는 병렬을 구성할 수 있다.
본 명세서를 통하여, 전후방향 및 좌우방향은 수직으로 교차하는 서로 다른 축 방향을 의미하는 것이며, 예를 들어, 상기 전후방향은 이차전지의 상대적으로 긴 방향인 길이방향을 의미할 수 있고, 상기 좌우방향은 이차전지의 상대적으로 짧은 방향인 폭 방향을 의미할 수 있다. 다만, 본 발명에서 상기 전후방향이나 좌우방향은 상기한 바에 한정되지 않는다.
도 4에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 배열이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 이차전지 배열은 전기적으로 연결된 다수의 이차전지들을 포함한다. 상기 이차전지 배열은 서로 이웃하며 전기적으로 연결된 제1, 제2 이차전지(C1,C2)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 구성을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2) 각각은 서로 반대 방향으로 인출된 한 쌍의 제1, 제2 리드 단자(191,192)를 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 서로 마주하게 인출된 제1, 제2 리드 단자(191,192)의 결합을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 각각 서로 반대 방향으로 인출되는 제1, 제2 리드 단자(191,192)의 쌍을 각각 포함한다. 환언하면, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 서로 마주하는 방향으로 인출되는 제1, 제2 리드 단자(191,192)의 쌍과, 상기 마주하는 방향과 반대되는 방향으로 인출되는 제1, 제2 리드 단자(191,192)의 쌍을 포함할 수 있다. 그리고, 제1, 제2 이차전지(C1,C2)의 마주하는 방향으로 인출되는 제1, 제2 리드 단자(191,192)를 상호 결합시킴으로써, 제1, 제2 이차전지(C1,C2)들이 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 리드 단자(191,192)의 길이 방향을 따라서는 절연 부재(193)가 덮여 있고, 상기 절연 부재(193)의 끝단에는 오프닝(OP)이 형성되어 있다. 상기 오프닝(OP)은 서로 이웃하는 제1, 제2 이차전지(C1,C2)의 전기적인 연결을 위한 것으로, 오프닝(OP)을 통하여 리드 단자(191,192)를 노출시킴으로써, 이들 간의 용접을 가능하게 한다.
보다 구체적으로, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 서로 마주하게 배치되는 리드 단자(191,192)의 단부를 서로 겹쳐지게 배치하고, 오프닝(OP)으로 노출된 리드 단자(191,192)를 용접함으로써, 제1, 제2 이차전지(C1,C2)가 서로 결합될 수 있다.
상기 리드 단자(191,192)에는 위치 정렬부(195)가 형성될 수 있다. 상기 위치 정렬부(195)는 서로에 대해 결합되는 제1, 제2 이차전지(C1,C2)의 상호 정렬을 위한 것이다. 즉, 상기 제1 제2 이차전지(C1,C2)의 전극 리드(191,192)가 서로 겹쳐진 정렬 상태에서 전극 리드(191,192)들이 포개진 중첩부에 용접 전류를 인가한다. 이때, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)의 위치 정렬을 위해, 리드 단자(191,192)에 위치 정렬부(195)가 형성된다는 것이다.
상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 서로에 대해 병렬로 연결될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 같은 극성끼리, 그러니까, 같은 제1 리드 단자(191) 및 제2 리드 단자(192)끼리 결합될 수 있다. 이 경우에, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)가 같은 구조를 갖는다면, 상기 제1 이차전지(C1)의 제1 케이스(111)와 제2 이차전지(C2)의 제1 케이스(111)는 서로 같은 방향으로 배열될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제1 이차전지(C1)의 제2 케이스(112)와 제2 이차전지의 제2 케이스(112)는 서로 같은 방향으로 배열될 수 있다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 제1, 제2 이차전지(C1,C2)의 결합이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상호 이웃하게 배치된 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 서로에 대해 마주하는 방향으로 인출된 제1, 제2 리드 단자(191,192)의 결합을 통하여 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 서로 반대 극성끼리 연결되어 서로 직렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이차전지(C1)의 제1, 제2 리드 단자(191,192)는, 각각 제2 이차전지(C2)의 제2, 제1 리드 단자(191,192)와 용접 결합될 수 있다.
이때, 상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)는 상하 반전된 배향으로 배치되어 서로 반대 극성끼리, 그러니까, 제1 이차전지(C1)의 제1 리드 단자(191)와 제2 이차전지(C2)의 제2 리드 단자(192)끼리, 그리고, 제1 이차전지(C1)의 제2 리드 단자(192)와 제2 이차전지(C2)의 제1 리드 단자(191)끼리 서로 마주하게 배치될 수 있다. 즉, 이웃하는 이차전지(C1,C2)들 간에 서로 엇갈리는 배향을 가질 수 있다.
상기 제1, 제2 이차전지(C1,C2)가 실질적으로 동일한 구조를 갖는다면, 상기 제1 이차전지(C1)의 제1 케이스(111)와 제2 이차전지(C2)의 제2 케이스(112)는 서로 같은 방향을 바라보도록 배치될 수 있고, 제1 이차전지(C1)의 제2 케이스(112)와 제2 이차전지(C2)의 제1 케이스(111)는 서로 같은 방향을 바라보도록 배치될 수 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지 배열이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 이차전지 배열은 전체적으로 커브 형상을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 이차전지 배열은 서로 이웃한 이차전지(C1~C4)끼리 전기적인 연결을 형성하고, 전기적인 연결을 매개하는 리드 단자의 변형을 통하여 전체적인 커브 형상을 구현한다. 보다 구체적으로, 이차전지(C1~C4)의 전기적인 출력 성능과 밀접한 관련이 있는 전극 조립체에 변형을 일으키기보다는, 이차전지(C1~C4)들의 연결을 매개하기 위한 리드 단자(191,192)에 변형을 집중시킴으로써 요구되는 커브 형상을 구현하면서도 전기적인 출력 성능은 그대로 유지할 수 있다는 것이다.
예를 들어, 상기 이차전지 배열은, 서로 이웃하는 이차전지(C1~C4)로부터 인출되는 리드 단자(191,192)들을 서로 겹쳐지게 배치하고 용접 결합함으로써 직선적으로 곧게 연장되는 이차전지 배열을 형성할 수 있다. 그리고, 전기적인 연결을 매개하는 리드 단자(191,192)를 구부리는 벤딩 가공을 통하여 커브 형상을 구현할 수 있다. 이때 리드 단자(191,192)에 집중적인 변형을 일으키게 되는데, 리드 단자(191,192)를 둘러싸는 절연 부재(193)를 통하여 리드 단자(191,192)의 물리적인 손상을 예방할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재(193)는 리드 단자(191,192)의 특성 개소로 응력이 집중되지 않도록 응력을 분산시키거나, 또는 집중된 응력을 흡수하여 크랙과 같은 물리적인 손상을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 전지 케이스 111: 제1 케이스
111a: 제1 케이스의 실링부 112: 제2 케이스
112a: 제2 케이스의 실링부 150: 전극판
150a: 전극 집전체 150b: 무지부
150c: 활물질층 151: 제1 전극판
152: 제2 전극판 160: 세퍼레이터
171: 제1 전극탭 172: 제2 전극탭
180: 전극 조립체 191: 제1 리드 부재
192: 제2 리드 부재 193: 절연 부재
195: 위치 정렬부
C1: 제1 이차전지 C2: 제2 이차전지
OP: 절연 부재의 오프닝 S: 수용공간

Claims (15)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스;
    상기 전극 조립체로부터 상기 전지 케이스를 가로질러 연장되며, 상기 전지 케이스의 전후방으로 인출되는 것으로, 전방 측으로 인출된 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자의 쌍과, 후방 측으로 인출된 서로 반대 극성의 제1, 제2 리드 단자의 쌍을 포함하는 리드 단자; 및
    상기 리드 단자를 덮도록 리드 단자를 따라 연장된 절연 부재;를 포함하며,
    상기 리드 단자의 길이 방향을 따라서는 절연 부재가 덮여 있으며,
    상기 절연 부재는 전지 케이스의 내측으로부터 전지 케이스의 외부에 형성된 리드 단자의 외부 끝단까지 연장되며, 리드 단자의 외부 끝단을 노출시키는 오프닝을 포함하는 이차전지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오프닝은, 리드 단자의 단부를 향하여 개방된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오프닝의 개방된 일 측과 반대되는 측은 라운드진 반원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전지 케이스 외부로 연장된 리드 단자에는 위치 정렬부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치 정렬부는 홀 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 서로 마주하는 방향으로 인출된 전극 리드의 결합을 통하여 서로 전기적으로 연결된 제1, 제2 이차전지를 포함하는 것으로,
    상기 제1, 제2 이차전지 각각은, 상기 전극 리드를 둘러싸도록 상기 전극 리드를 따라 연장되되, 상기 전극 리드의 단부를 노출시키기 위한 오프닝이 형성된 절연 부재를 포함하고,
    상기 전극 리드의 결합은, 상기 오프닝을 통하여 노출된 전극 리드의 결합으로 이루어지며,
    상기 절연 부재는 전지 케이스의 내측으로부터 전지 케이스의 외부에 형성된 리드 단자의 외부 끝단까지 연장되며,
    상기 오프닝은 상기 리드 단자의 외부 끝단을 노출시키는 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전극 리드는,
    상기 제1, 제2 이차전지 각각으로부터 상기 마주하는 방향으로 인출되며, 서로 반대 극성을 갖는 제1, 제2 리드 단자의 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1, 제2 이차전지 각각으로부터 상기 마주하는 방향과 반대되는 방향으로 인출되며, 서로 반대 극성을 갖는 또 다른 제1, 제2 전극 리드의 쌍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 이차전지의 제1, 제2 전극 리드는, 각각 서로 마주하는 방향으로 인출된 제2 이차전지의 제1, 제2 전극 리드와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1, 제2 이차전지 각각은, 상기 제1, 제2 리드 단자와 전기적으로 연결된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하도록 마주하게 조립되는 제1 케이스 및 제2 케이스를 포함하고,
    상기 제1, 제2 이차전지는, 제1 케이스들끼리 서로 같은 방향을 바라보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 이차전지의 제1, 제2 전극 리드는, 각각 서로 마주하는 방향으로 인출된 제2 이차전지의 제2, 제1 전극 리드와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1, 제2 이차전지 각각은, 상기 제1, 제2 리드 단자와 전기적으로 연결된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하도록 마주하게 조립되는 제1 케이스 및 제2 케이스를 포함하고,
    상기 제1, 제2 이차전지는, 제1 케이스들끼리 서로 반대 방향을 바라보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 제2 이차전지로부터 인출된 리드 단자의 단부는 서로에 대해 겹쳐지게 배치되어 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 제2 이차전지로부터 인출된 리드 단자에는 상호 간의 위치 정렬을 위한 위치 정렬부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 배열.
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