KR102490864B1 - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 전극 조립체와, 전극 조립체의 상하 양단부 중 어느 일 단부를 밀집시키는 방향으로 압박하는 날개부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 충, 방전 동작에 따른 열 수축 및 이로 인한 내부 단락의 위험이 제거될 수 있고, 전극 조립체의 열적 수축이나 팽창을 억제하고 전극 조립체의 형태를 그대로 유지할 수 있는 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지{Secondary battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로 전기 자동차, 하이 브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 충, 방전 동작에 따른 열 수축 및 이로 인한 내부 단락의 위험이 제거될 수 있는 이차전지를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는, 전극 조립체의 열적 수축이나 팽창을 억제하고 전극 조립체의 형태를 그대로 유지할 수 있는 이차전지를 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 이차전지는,
전극 조립체; 및
상기 전극 조립체의 상하 양단부 중 어느 일 단부를 밀집시키는 방향으로 압박하는 날개부를 포함한다.
예를 들어, 상기 날개부는 상기 전극 조립체의 주된 면을 압박한다.
예를 들어, 상기 날개부는 상기 전극 조립체의 전면 및 배면과 마주하는 위치에 쌍으로 형성되어 전후방으로 전극 조립체를 압박한다.
예를 들어, 상기 전극 조립체의 일 단부는, 상기 쌍을 이루는 날개부 사이에서 압박된다.
예를 들어, 상기 전극 조립체 상부에 배치되는 절연 스페이서를 더 포함하고,
상기 날개부는 상기 절연 스페이서로부터 상기 전극 조립체를 향하여 돌출된다.
예를 들어, 상기 절연 스페이서에는 상기 전극 조립체로부터 상방으로 인출되는 전극탭이 끼워지기 위한 탭 홀이 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 절연 스페이서에 끼워진 전극탭은, 충, 방전 전류의 패스를 형성하는 전극 리드와 전기적으로 연결된다.
예를 들어, 상기 전극탭은 서로 다른 극성을 갖고, 상기 전극 조립체로부터 나란하게 인출되는 제1, 제2 전극탭을 포함하고,
상기 날개부는,
상기 제1 전극탭 외측에 배치된 제1 날개부와, 상기 제2 전극탭 외측에 배치된 제2 날개부를 포함한다.
예를 들어, 상기 날개부는 상기 제1, 제2 전극탭 사이에 배치된 제3 날개부를 더 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제3 날개부 각각은, 상기 전극 조립체의 전면 및 배면과 마주하는 위치에 쌍으로 형성되고,
상기 제1 날개부는 상기 전극 조립체 중 제1 전극탭의 외측을 압박하며,
상기 제2 날개부는 상기 전극 조립체 중 제2 전극탭의 외측을 압박하고,
상기 제3 날개부는 상기 전극 조립체 중 제1, 제2 전극탭의 사이를 압박한다.
예를 들어, 상기 이차전지는, 상기 전극 조립체의 하부에 배치되는 지지 부재를 더 포함하고,
상기 날개부는 상기 지지 부재로부터 상기 전극 조립체를 향하여 돌출된다.
예를 들어, 상기 지지 부재의 중앙에는 관통 홀이 형성되어 있다.
예를 들어, 상기 날개부는, 상기 전극 조립체와 마주하는 경사면을 포함한다.
예를 들어, 상기 경사면은, 상기 전극 조립체 외면상으로 날개부의 진입을 용이하게 하는 방향으로 경사져 있다.
예를 들어, 상기 이차전지는, 상기 전극 조립체를 수용하기 위한 케이스와, 상기 케이스의 개구단을 밀봉하기 위한 캡 플레이트를 더 포함한다.
예를 들어, 상기 이차전지는, 상기 전극 조립체를 수용하기 위한 것으로, 유연성의 외장재를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 전극 조립체를 견고하게 고정시켜 주는 날개부를 통하여, 전극 조립체의 형상을 그대로 유지시켜줄 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체는 충, 방전 동작이 반복되면서 충, 방전 동작에 따른 작동 열을 받게 되고, 이에 따라 전극 조립체의 열에 취약한 부분, 예를 들어, 세퍼레이터가 열 수축되어 서로 다른 극성의 전극판이 세퍼레이터의 개재 없이 곧바로 서로 대면하는 내부 단락의 위험을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는 전극 조립체를 밀집시키는 방향으로 압박해주는 날개부를 통하여, 전극 조립체의 열적 수축이나 팽창을 억제하고 전극 조립체의 형태를 그대로 유지해줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 일부 구성에 대한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 절연 스페이서와 전극 조립체 간의 조립 상태를 보여주는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 V-V 선을 따라 취한 단면도로서, 날개부와 전극 조립체 간의 조립 상태를 보여주는 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지에서 날개부와 전극 조립체 간의 조립 상태를 보여주는 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도로서, 날개부와 전극 조립체 간의 조립 상태를 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 이차전지에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 일부 구성에 대한 분해 사시도이다. 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 절연 스페이서와 전극 조립체 간의 조립 상태를 보여주는 도면들이다. 도 5a 및 도 5b는 도 3의 V-V 선을 따라 취한 단면도로서, 날개부와 전극 조립체 간의 조립 상태를 보여주는 도면들이다.
도면들을 참조하면, 상기 이차전지는, 전극 조립체(10)와, 상기 전극 조립체(10) 상에 배치된 절연 스페이서(110)와, 상기 전극 조립체(10)와 절연 스페이서(110)가 함께 수용되는 케이스(20)와, 케이스(20)의 상부를 마감하는 캡 플레이트(130)를 포함한다.
상기 전극 조립체(10)는 재충전이 가능한 이차전지로서, 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(10)는, 제1 전극판(11), 제2 전극판(13) 및 세퍼레이터(15)를 포함하고, 전해질(미도시)과 함께 케이스(20) 내부에 밀봉될 수 있다.
예를 들어, 상기 전극 조립체(10)는, 제1 전극판(11), 제2 전극판(13), 및 세퍼레이터(15)의 적층체가 젤리 롤(jelly roll) 형태로 권취되어 형성될 수 있다. 상기 제1 전극판(11)은 양극 집전체(미도시)의 적어도 일면 상에 양극 활물질을 도포한 양극판으로 형성될 수 있다. 유사하게, 상기 제2 전극판(13)은 음극 집전체(미도시)의 적어도 일면 상에 음극 활물질을 도포한 음극판으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서 상기 전극 조립체(10)의 최외곽 측에는 제1 전극판(11)이 배치될 수 있다. 이것은 상대적으로 발열량이 많은 양극 집전체(미도시)를 케이스(20)에 인접한 외측에 배치함으로써 케이스(20)를 통하여 방열을 촉진하기 위한 것이다. 예를 들어, 상기 양극 집전체(미도시)는 케이스(20)와 직접 닿거나 적어도 케이스(20)와 열적으로 접촉할 수 있다. 열적으로 접촉한다는 것은 양자가 서로 직접 닿지는 않더라도 이들 간에 열적인 교류가 허용된다는 것이다.
상기 전극 조립체(10)는, 케이스(20)의 개방된 상단을 통하여 전해질(미도시)과 함께 케이스(20)의 내부에 수용될 수 있고, 개방된 케이스(20)의 상단은 캡 플레이트(130)에 의해 밀봉될 수 있다. 상기 캡 플레이트(130)와 케이스(20)의 맞닿는 부분은 레이저 용접으로 기밀성 결합을 형성할 수 있다.
상기 제1 전극판(11)과 제2 전극판(13)의 적어도 일 개소에는 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)이 접속될 수 있다. 본 명세서를 통하여 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)은 전극탭(17,19)으로 총괄적으로 호칭될 수 있다. 고용량 고출력 이차전지의 경우에는 전극 조립체(10)로부터 다수의 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)이 인출될 수 있다. 다수의 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)을 통하여 고전류의 전기적인 출력을 얻을 수 있으며 저항 손실을 줄일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 범위는 다수의 제1, 제2 전극 탭(17,19)이 마련된 구조에 한정되지 않고, 예를 들어, 전극 조립체(10)로부터 단일의 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)이 인출되는 구조에 대해서도 본 발명의 기술적 원리는 실질적을 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제1 전극탭(17)은 캡 플레이트(130) 자체에 접속될 수 있고, 상기 제2 전극탭(19)은 캡 플레이트(130) 상면으로 인출된 제2 전극 단자(139)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(130)의 상면으로는 제1 전극 단자(137)와 제2 전극 단자(139)가 노출될 수 있다. 상기 제1 전극 단자(137)는 캡 플레이트(130)로부터 일체적으로 돌출된 부분 또는 캡 플레이트(130) 상에 덧대어지도록 결합된 별개의 부재로 형성될 수 있고, 상기 제1 전극 단자(137)는 캡 플레이트(130)와 같은 양극성을 가질 수 있다. 상기 제2 전극 단자(139)는 캡 플레이트(130)를 관통하도록 조립될 수 있다. 상기 제2 전극 단자(139)는 캡 플레이트(130)와 절연성 결합을 이루며, 캡 플레이트(130)의 상면으로 인출될 수 있다.
상기 제2 전극 단자(139)는 캡 플레이트(130)를 관통하도록 조립된 별개의 부재로 형성될 수 있다. 상기 제2 전극 단자(139)는 캡 플레이트(130)와 절연성 결합을 이루며, 캡 플레이트(130)의 상면으로 돌출될 수 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐서 상기 제1 전극 단자(137) 및 제2 전극 단자(139) 중 어느 하나 또는 이들 모두는 전극 단자(137,139)로 통칭될 수 있다.
상기 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)은 절연 스페이서(110)의 탭 홀(110`)에 집속된 형태로 끼워져 탭 홀(110`)을 통하여 절연 스페이서(110)의 상부로 관통 조립될 수 있다. 이렇게 절연 스페이서(110)를 관통한 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)의 상단은 각각 제1 전극 리드(127)와 제2 전극 리드(129)에 접속될 수 있다.
상기 제1 전극탭(17)이 절연 스페이서(110)에 끼워 조립되기 전에, 상기 다수의 제1 전극탭(17)은 가 용접을 통하여 하나의 묶음으로 집속될 수 있다. 이렇게 가 용접을 통하여 하나의 묶음으로 집속된 제1 전극탭(17)은 보다 용이하게 탭 홀(110`)에 끼워 조립될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 전극탭(19)이 절연 스페이서(110)에 끼워 조립되기 전에, 상기 다수의 제2 전극탭(19)은 가 용접을 통하여 하나의 묶음으로 집속될 수 있다.
상기 제1 전극탭(17)은 절연 스페이서(110)의 탭 홀(110`)을 관통하여 절연 스페이서(110)의 상부로 노출되며, 이렇게 노출된 제1 전극탭(17)의 상단은 제1 전극 리드(127)에 접속된다. 그리고, 상기 제1 전극 리드(127)는 캡 플레이트(130)에 접속된다. 이에 따라, 전극 조립체(10)의 제1 전극탭(17)은 제1 전극 리드(127)를 통하여 캡 플레이트(130)와 전기적으로 연결된다. 상기 캡 플레이트(130)는 전체적으로 제1 전극탭(17)과 같은 양극성을 띨 수 있으나, 캡 플레이트(130)의 일부를 돌출시켜 제1 전극 단자(139)를 형성할 수 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐서 제1 전극 리드(137) 및 제2 전극 리드(139) 중 어느 하나 또는 이들 모두는 전극 리드(137,139)로 통칭될 수 있다.
상기 제1 전극 리드(127)는 캡 플레이트(130)로부터 돌출된 결합 핀(131)에 의해 캡 플레이트(130)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 캡 플레이트(130)의 저면으로부터 돌출된 결합 핀(131)은 제1 전극 리드(127)를 관통하도록 조립되고, 제1 전극 리드(127)의 저면으로 노출된 결합 핀(131)의 하단이 리벳팅 또는 스피닝 방식으로 제1 전극 리드(127)의 저면에 대해 압착 결합될 수 있다
상기 제2 전극 단자(139)는 가스켓(135)을 개재하여 캡 플레이트(130)에 조립될 수 있다. 상기 캡 플레이트(130)에는 제2 전극 단자(139)의 관통을 위한 단자 홀(130`)이 형성될 수 있다. 상기 제2 전극 단자(139)는 가스켓(135)을 개재한 상태로 캡 플레이트(130)의 단자 홀(130`)에 끼워짐으로써 캡 플레이트(130)로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 가스켓(135)은 단자 홀(130`) 주변을 실링하여, 케이스(20) 내부에 수용된 전해질의 누액을 방지하고, 외부 불순물의 침투를 저지하기 위한 실링 기능을 수행할 수 있다.
상기 제2 전극 리드(129)와 캡 플레이트(130) 사이에는 이들 간의 전기적 절연을 위한 절연 플레이트(125)가 개재될 수 있다. 상기 절연 플레이트(125)는 가스켓(135)과 함께 캡 플레이트(130)를 전기적으로 절연하며, 전극 조립체(10)의 제1 전극탭(17)과 전기적으로 연결된 캡 플레이트(130)가 반대 극성과 도통되지 않도록 한다. 상기 제2 전극 리드(129)와 절연 플레이트(125)에는 각각 제2 전극 단자(139)의 관통을 위한 단자 홀(125`,129`)이 형성될 수 있다.
상기 제2 전극 단자(139)는 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(125), 및 제2 전극 리드(129)의 단자 홀(125`,129`,130`)을 함께 관통하도록 조립되며 제2 전극 단자(139)의 하부가 제2 전극 리드(129)의 저면에 압착됨으로써, 상기 캡 플레이트(130), 절연 플레이트(125) 및 음극 리드(129)가 위치 정렬된 상태로 일체적으로 결합될 수 있다.
상기 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(130) 사이에는 절연 스페이서(110)가 개재될 수 있다. 상기 절연 스페이서(110)는, 절연성 소재로 형성되어 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(130) 간의 전기적인 간섭이나 전기적인 단락을 방지하는 기능을 한다. 보다 구체적으로, 상기 절연 스페이서(110)는 전극 조립체(10)와 전극 리드(127,129) 사이에 개재될 수 있다. 그리고, 상기 절연 스페이서(110)는 전극 조립체(10)로부터 인출된 다수의 전극탭(17,19)을 집속시킴으로써 전극 리드(127,129)와의 전기적인 접속을 용이하게 할 수 있다.
예를 들어, 전극 조립체(10)로부터 상방으로 돌출된 다수의 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)은 절연 스페이서(110)의 탭 홀(110`)을 관통하면서 서로 밀집된 형태로 집속될 수 있고, 이렇게 집속된 형태의 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)의 묶음은 제1 전극 리드(127) 및 제2 전극 리드(129)에 대해 용접 등의 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 절연 스페이서(110)는 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(130) 사이에 적정의 사이 공간을 확보해줌으로써, 낙하 충격과 같은 외부 충격이 가해지는 환경에서도 전극탭(17,19)의 절연성을 확보할 수 있다.
상기 절연 스페이서(110)에는 전극탭(17,19)과 전극 리드(127,129) 간의 용접을 허용하기 위한 용접 개구(G)가 형성된다. 예를 들어, 상기 용접 개구(G)는 전극탭(17,19)의 조립위치에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용접 개구(G)는 절연 스페이서(110)의 탭 홀(110`) 상에 형성될 수 있다. 이러한 용접 개구(G)는 탭 홀(110`)을 관통한 제1 전극탭(17) 및 제2 전극탭(19)이 절연 스페이서(110)로부터 노출되도록 할 수 있고, 제1 전극 리드(127) 및 제2 전극 리드(129)와의 용접 결합을 허용할 수 있다. 예를 들어, 전극탭(17,19) 및 전극 리드(127,129) 간에는 초음파 용접이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 절연 스페이서(110)에는 전극 조립체(10)를 향하여 돌출되며 전극 조립체(10)를 견고하게 고정하기 위한 날개부(150)가 형성된다. 상기 날개부(150)는 절연 스페이서(110)로부터 전극 조립체(10)를 향하여 하방으로 돌출되며, 전극 조립체(10)를 밀집시키는 방향으로 가압하여 전극 조립체(10)를 견고하게 고정해줄 수 있다. 예를 들어, 상기 날개부(150)는 전극 조립체(10)의 주된 면을 가압해줄 수 있다. 여기서, 전극 조립체(10)의 주된 면이란 전극 조립체(10)를 대략 직육면체 형상으로 볼 때, 가장 넓은 면적을 차지하는 면을 의미한다. 예를 들어, 상기 날개부(150)는 전극 조립체(10)의 서로 마주하는 전면 및 배면 양편의 주된 면을 서로 마주하는 방향으로 밀집시킴으로써 전극 조립체(10)를 견고하게 고정해줄 수 있다.
상기 날개부(150)가 전극 조립체(10)를 견고하게 고정한다는 것은, 날개부(150)가 전극 조립체(10)의 형상을 그대로 유지시켜준다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(10)는 충, 방전 동작이 반복되면서 충, 방전 동작에 따른 작동 열을 받게 되고, 이에 따라 전극 조립체(10)의 열에 취약한 부분, 예를 들어, 세퍼레이터(15)가 열 수축되어 서로 다른 극성의 제1 전극판(11) 및 제2 전극판(13)이 세퍼레이터(15)의 개재 없이 곧바로 서로 대면하게 되어 내부 단락의 위험이 커질 수 있다.
이때, 상기 절연 스페이서(110)로부터 전극 조립체(10)를 향하여 돌출된 날개부(150)가 전극 조립체(10)를 밀집된 형태로 압박해주면, 제1 전극판(11) 및 제2 전극판(13) 사이에 개재된 세퍼레이터(15)가 이들 제1 전극판(11) 및 제2 전극판(13) 사이에서 협착되고 열 수축을 방지해줄 수 있다. 이와 같이, 상기 날개부(150)는 상기 전극 조립체(10)를 밀집시키는 방향으로 압박함으로써, 전극 조립체(10)의 열적 수축이나 팽창을 억제하고 전극 조립체(10)의 형태를 그대로 유지해줄 수 있다.
상기 날개부(150)는 서로 마주하는 위치에 쌍으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 날개부(150)는 상기 전극 조립체(10)의 주된 면, 그러니까 전면 및 배면과 마주하는 위치에 쌍으로 형성되어, 전후방에서 전극 조립체(10)를 압박해줄 수 있다.
상기 날개부(150)는 절연 스페이서(110)로부터 돌출되는데, 예를 들어, 절연 스페이서(110)의 다수 개소로부터 돌출될 수 있다. 상기 날개부(150)의 형성 위치에 대해, 상기 날개부(150)는 전극 조립체(10)의 전극탭(17,19) 주변에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 날개부(150)는 상기 제1 전극탭(17)의 외측에 형성된 제1 날개부(151)와, 상기 제2 전극탭(19)의 외측에 형성된 제2 날개부(152)와, 상기 제1, 제2 전극탭(17,19) 사이에 형성된 제3 날개부(153)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제3 날개부(151,152,153) 각각은, 상기 전극 조립체(10)의 전면 및 배면과 마주하는 위치에 쌍으로 형성되고, 상기 제1 날개부(151)는 상기 전극 조립체(10) 중 제1 전극탭(17)의 외측을 압박하며, 상기 제2 날개부(152)는 상기 전극 조립체(10) 중 제2 전극탭(19)의 외측을 압박하고, 상기 제3 날개부(153)는 상기 전극 조립체(10) 중 제1, 제2 전극탭(17,19)의 사이를 압박할 수 있다.
예를 들어, 상기 날개부(150)는, 제1 전극탭(17) 외측의 제1 날개부(151)와, 제2 전극탭(19) 외측의 제2 날개부(152)와, 제1, 제2 전극탭(17,19) 사이에 형성된 제3 날개부(153) 중에서 적어도 어느 하나의 날개부(150)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 날개부(150)는 상기 제1 날개부(151)만을 포함하거나 또는 제2 날개부(152)만을 포함하거나 또는 상기 제3 날개부(153)만을 포함할 수도 있다.
전극 조립체(10)와의 관계에서 서로 다른 위치에 형성된 날개부(150)는 서로 다른 다양한 위치에서 전극 조립체(10)를 밀집시키는 방향으로 고정시켜줌으로써 전극 조립체(10)를 보다 효과적으로 고정할 수 있다.
상기 날개부(150)는 전극 조립체(10)의 전극탭(17,19) 주변에 형성될 수 있다. 이것은 충, 방전 전류가 소통되는 전극탭(17,19) 주변으로 저항 열이 집중될 수 있고, 전극 조립체(10)의 변형, 예를 들어, 세퍼레이터(15)의 열 수축이 발생될 개연성이 가장 높기 때문이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 날개부(150)는 절연 스페이서(110)로부터 돌출될 수 있다. 다만, 상기 날개부(150)의 형성 위치는 절연 스페이서(110)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 날개부(150)는 상기 전극 조립체(10)의 상단부에 형성될 수 있고, 절연 스페이서(110)와 무관하게 형성될 수 있다. 상기 날개부(150)는 전극 조립체(10)를 밀집시키는 방향으로 압박하여 전극 조립체(10)를 견고하게 고정하기 위한 것이며, 전극 조립체(10)의 상단부를 고정해줄 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 날개부(150)는 전극 조립체(10)의 하단부를 고정해줄 수도 있다. 즉, 본 발명의 날개부(150)는 상기 전극 조립체(10)의 상하 양단부 중 어느 일 단부를 밀집시키는 방향으로 압박할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지에서 날개부(150`)와 전극 조립체(10) 간의 조립 상태를 보여주는 단면도들이다.
도면들을 참조하면, 상기 절연 스페이서(110`)를 전극 조립체(10) 상에 조립할 때, 절연 스페이서(110`)로부터 하방으로 돌출된 날개부(150`)는 전극 조립체(10)를 향하여 접근하며 전극 조립체(10)의 외면과 밀접한 접촉을 형성하게 된다. 이때, 상기 날개부(150`)의 진입 저항을 줄여주기 위해, 날개부(150`)의 전극 조립체(10)를 향하는 면, 또는 날개부(150`)의 전극 조립체(10)를 마주하는 면은 경사면(C)으로 형성될 수 있다. 상기 경사면(C)은, 상기 전극 조립체(10) 외면상으로 날개부(150`)의 진입을 용이하게 하는 방향으로 경사져 있다. 즉, 날개부(150`)의 진입 저항을 줄여줌으로써 날개부(150`)를 포함하는 절연 스페이서(110`)의 조립이 원활하게 이루어지도록 하고, 전극 조립체(10)와의 관계에서 날개부(150`)가 올바른 조립위치로 진입할 수 있다. 예를 들어, 날개부(150`)가 전극 조립체(10)의 외면에 접하지 않고 전극 조립체(10) 내로 끼워지면, 전극 조립체(10)의 출력에 악 영향을 줄 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도이다. 도 8은 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도로서, 날개부와 전극 조립체 간의 조립 상태를 보여주는 단면도이다.
도면을 참조하면, 전극 조립체(10)의 하방에 날개부(250)가 배치되며, 상기 날개부(250)는 전극 조립체(10)의 하단부를 고정할 수 있다. 상기 날개부(250)의 형상에 대해, 상기 날개부(250)는 중앙에 관통 홀(255`)이 형성된 지지 부재(255) 상에 형성될 수 있다. 상기 관통 홀(255`)은 전극 조립체(10)의 내부로 침투하는 전해액의 유동을 허용하기 위한 것이다. 상기 날개부(250)는 상기 전극 조립체(10)의 하단부에서 전극 조립체(10)의 주된 면을 마주하는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 날개부(250)는 상기 전극 조립체(10)의 주된 면, 그러니까, 전면 및 배면을 마주하는 전후방에서 전극 조립체(10)를 밀집시키는 방향으로 압박할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 날개부(250)는 지지 부재(255) 상에 형성될 수 있다. 상기 지지 부재(255)는 전극 조립체(10)의 하방에 배치되고, 상기 날개부(250)는 상기 지지 부재(255) 중 전극 조립체(10)의 전면 및 배면과 마주하는 위치에 쌍으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 날개부(250)는 상기 지지 부재(255)로부터 상기 전극 조립체(10)를 향하여 상방으로 돌출 형성될 수 있다. 추가적으로, 상기 전극 조립체(10) 상부에 배치되는 절연 스페이서(110)에도 제1 내지 제3 날개부(151,152,153)가 형성될 수 있다.
도 9에는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 이차전지는, 전극 조립체(380)와, 상기 전극 조립체(380)의 수용공간(S)을 제공하는 외장재(310)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 외장재(310)는 서로 마주하는 실링면(311a,312a)을 포함하는 제1, 제2 케이스(311,312)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(380)로부터 인출된 전극탭(370)은 절연 케이스(355)의 탭 홀(355`)을 관통하여 전극 리드(390)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극탭(370)은 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극탭(371,372)을 포함하고, 각각 제1, 제2 전극 리드(391,392)에 결합될 수 있다. 상기 전극 리드(391,392) 상에는 외장재(310)와의 열 융착에 유리하고 외장재(310)와의 절연을 위한 실링 부재(393)가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지는, 전극 조립체(380)의 전후 양단부 중 어느 일 단부를 밀집시키는 방향으로 압박하는 날개부(350)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 날개부(350)는 절연 케이스(355)로부터 전극 조립체(380)를 향하여 돌출 형성될 수 있다. 상기 날개부(350)는 절연 스페이서(355)로부터 돌출되는데, 예를 들어, 절연 스페이서(355)의 다수 개소로부터 돌출될 수 있다.
상기 날개부(350)의 형성 위치에 대해, 상기 날개부(350)는 전극 조립체(380)의 전극탭(370) 주변에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 날개부(350)는 상기 제1 전극탭(371)의 외측에 형성된 제1 날개부(351)와, 상기 제2 전극탭(372)의 외측에 형성된 제2 날개부(352)와, 상기 제1, 제2 전극탭(371,372) 사이에 형성된 제3 날개부(353)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제3 날개부(351,352,353) 각각은, 상기 전극 조립체(380)의 전면 및 배면과 마주하는 위치에 쌍으로 형성되고, 상기 제1 날개부(351)는 상기 전극 조립체(380) 중 제1 전극탭(371)의 외측을 압박하며, 상기 제2 날개부(352)는 상기 전극 조립체(380) 중 제2 전극탭(372)의 외측을 압박하고, 상기 제3 날개부(353)는 상기 전극 조립체(380) 중 제1, 제2 전극탭(371,372)의 사이를 압박할 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.
10 : 전극 조립체 11 : 제1 전극판
13 : 제2 전극판 15 : 세퍼레이터
17 : 제1 전극탭 19 : 제2 전극탭
20 : 케이스 110 : 절연 스페이서
110` : 탭 홀 125 : 절연 플레이트
125`,129`,130` : 단자 홀
127 : 제1 전극 리드 129 : 제2 전극 리드
130 : 캡 플레이트
131 : 결합 핀 135 : 가스켓
137 : 제1 전극 단자 139 : 제2 전극 단자

Claims (16)

  1. 제1, 제2 전극판 및 세퍼레이터의 적층체가 젤리 롤 형태로 권취된 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체 중 가장 넓은 면적을 차지하는 한 쌍의 주된 면을 서로 마주하는 제1 방향으로 밀집시키도록 압박하는 날개부를 포함하고,
    전극탭이 인출되는 전극 조립체 상부에 배치되는 절연 스페이서를 더 포함하고,
    상기 날개부는 상기 절연 스페이서로부터 상기 전극 조립체를 향하여 돌출되고,
    상기 절연 스페이서는,
    상기 전극탭이 관통되는 탭 홀; 및
    상기 탭 홀을 관통한 전극탭을 제1 방향을 따라 절연 스페이서로부터 노출시키기 위한 용접 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 날개부는 상기 전극 조립체의 전면 및 배면과 마주하는 위치에 쌍으로 형성되어 전후방에 해당되는 제1 방향으로 전극 조립체를 압박하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 상하 양단부 중 어느 일 단부는, 상기 쌍을 이루는 날개부 사이에서 압박되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연 스페이서에 끼워진 전극탭은, 충, 방전 전류의 패스를 형성하는 전극 리드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극탭은 서로 다른 극성을 갖고, 상기 전극 조립체로부터 나란하게 인출되는 제1, 제2 전극탭을 포함하고,
    상기 날개부는,
    상기 제1 전극탭 외측에 배치된 제1 날개부와, 상기 제2 전극탭 외측에 배치된 제2 날개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 날개부는 상기 제1, 제2 전극탭 사이에 배치된 제3 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 날개부 각각은, 상기 전극 조립체의 전면 및 배면과 마주하는 위치에 쌍으로 형성되고,
    상기 제1 날개부는 상기 전극 조립체 중 제1 전극탭의 외측을 압박하며,
    상기 제2 날개부는 상기 전극 조립체 중 제2 전극탭의 외측을 압박하고,
    상기 제3 날개부는 상기 전극 조립체 중 제1, 제2 전극탭의 사이를 압박하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 하부에 배치되는 지지 부재를 더 포함하고,
    상기 날개부는 상기 지지 부재로부터 상기 전극 조립체를 향하여 돌출되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지지 부재의 중앙에는 관통 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는, 전극탭이 인출되는 전극 조립체의 상부와 그 반대되는 전극 조립체의 하부를 포함하고,
    상기 날개부는, 전극 조립체의 상부로부터 전극 조립체의 하부를 향하는 상하 방향을 따라 전극 조립체를 수용하는 폭이 점진적으로 증가하도록 경사진 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체를 수용하기 위한 케이스와, 상기 케이스의 개구단을 밀봉하기 위한 캡 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체를 수용하기 위한 것으로, 유연성의 외장재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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