KR102645178B1 - 이차전지 - Google Patents

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KR102645178B1
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    • H—ELECTRICITY
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

전극조립체; 전극조립체와 연결되고 외측으로 연장형성되어 전기적으로 연결이 가능한 전극리드; 및 전극조립체와 전해액을 수용하고, 전극리드를 감싸는 전극탭의 일부와 함께 실링(sealing)되어 내부와 외부에 대하여 수밀 상태를 유지할 수 있는 연장부가 형성되는 케이스를 포함하고, 연장부는 상기 연장부가 시작되는 지점부터 단부 방향으로 제1구간, 제2구간 및 제3구간을 포함하고 실링이 되는 실링구간은 제3구간 또는 제2구간과 제3구간에 형성되며, 실링구간 내에 절곡되는 절곡선이 형성되는 이차전지를 제공한다.

Description

이차전지{SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
소형의 전자 기기의 전원으로서 이용되고 있는 이차전지에서는, 양극 집전체 및 음극 집전체 각각에 활성물질을 도포한 후에, 그 사이에 세퍼레이터(separator)에 적층하여 권취한 젤리롤(jelly-roll) 전극 조립체를 전지 케이스 내에 수납하고 전해액을 주입하여 밀폐한 것이 이용되고 있다. 이러한 이차전지의 이용처가 늘어남에 따라 수명연장 및 소형화 기술이 중요하게 자리잡고 있다. 특히, 소형화하는데 있어서, 이차전지의 크기는 이차전지의 용량과 비례하므로 소형화하기 위해서는 용량 또한 낮춰야 한다. 이러한 점을 극복하기 위하여 전극조립체에서 길이방향으로 연장형성되는 전극탭의 노출부를 일정각도 절곡시키는 경우가 있으나, 이는 금속재질의 전극탭이 소성가공되는 과정에서 내구력이 낮아져 파단될 수 있다. 그리고 파단을 방지하기 위한 별도의 파단방지부재를 구비하는 경우에는 예상 파단부 부근에 설치를 위한 공간을 확보해야하므로 소형화하기 어려운 점이 있다.
일본 공개특허공보 제2002-319375호 (2002.10.31)
본 발명의 실시예는 이차전지의 체적 에너지 밀도를 향상시키기 위하여 케이스의 연장부에 절곡부를 형성하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명의 실시예는 이차전지의 체적 에너지 밀도를 향상시키기 위하여 케이스의 연장부에 절곡부가 형성될 수 있는 최적의 범위를 설정하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 이차전지의 케이스에 형성되는 연장부에 연결되는 두 개의 모서리가 맞닿은 지점을 대각방향으로 절단하여 모든 연장부가 절곡돌 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 이차전지의 소형화를 하는 동시에 전기에너지 용량을 유지함으로써 체적 에너지 밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 이차전지의 케이스에 형성되는 연장부에 형성되는 실링부 내에서 절곡선이 형성되어 전극탭의 파단을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극조립체; 전극조립체와 연결되고 외측으로 연장형성되어 전기적으로 연결이 가능한 전극리드; 및 전극조립체와 전해액을 수용하고, 전극리드를 감싸는 전극탭의 일부와 함께 실링(sealing)되어 내부와 외부에 대하여 수밀 상태를 유지할 수 있는 연장부가 형성되는 케이스를 포함하고, 연장부는 상기 연장부가 시작되는 지점부터 단부 방향으로 제1구간, 제2구간 및 제3구간을 포함하고 실링이 되는 실링구간은 제3구간 또는 제2구간과 제3구간에 형성되며, 실링구간 내에 절곡되는 절곡선이 형성되는 이차전지를 제공한다.
그리고, 그 내부에서 전극 리드가 외측으로 돌출된 연장부의 일부는, 연장부에 형성된 실링부 상에 상기 절곡선을 기준으로 전극리드와 함께 절곡될 수 있다.
또한, 연장부에는 연장부의 두 모서리가 서로 만나는 지점에 형성되는 꼭지점이 절단되는 절단부가 형성될 수 있다.
또한, 절단부는 꼭지점이 삼각형 형태로 절단될 수 있다.
또한, 삼각형 형태는 서로 만나는 지점의 두 모서리에 대하여 동일한 각도를 형성하며 절단될 수 있다.
또한, 절단부는 꼭지점이 두 모서리를 두 변으로 포함하는 사각형 형태로 형성될 수 있다.
또한, 단부로부터 실링구간이 5mm로 형성될 수 있다.
또한, 절곡선은 단부로부터 2mm 이상 3mm 이하인 구간에 형성될 수 있다.
또한, 전극리드가 절곡선을 따라 절곡될 때 음극과 양극이 서로 다른 방향을 향해 절곡될 수 있다.
본 발명의 실시예는 이차전지의 체적 에너지 밀도를 향상시키기 위하여 케이스의 연장부에 절곡부를 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예는 이차전지의 체적 에너지 밀도를 향상시키기 위하여 케이스의 연장부에 절곡부가 형성될 수 있는 최적의 범위를 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 이차전지의 케이스에 형성되는 연장부에 연결되는 두 개의 모서리가 맞닿은 지점을 대각방향으로 절단하여 모든 연장부가 절곡돌 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 이차전지의 소형화를 하는 동시에 전기에너지 용량을 유지함으로써 체적 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 이차전지의 케이스에 형성되는 연장부에 형성되는 실링부 내에서 절곡선이 형성되어 전극탭의 파단을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 설명하기 위한 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연장부의 각 구간을 설명하기 위한 평면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연장부의 절곡 후를 설명하기 위한 평면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절단부의 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 설명하기 위한 사시도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 실시예는 전극조립체(100), 전극리드(200) 및 전해액을 포함하는 케이스(300)를 포함한다. 여기서, 케이스(300)는 상하부 분리형 또는 일체형일 수 있다.
구체적으로, 케이스(300)에는 연장부가 형성될 수 있다. 여기서, 연장부(310)는 상부측 케이스와 하부측 케이스가 맞닿아 결합하기 위하여 일부 면적이 실링될 수 있는데, 실링이 되는 면적을 포함할 수 있다. 연장부(310)는 실링이 되는 실링부(도 2의 311)를 포함할 수 있다.
그리고 연장부(310)는 일정구간에서 절곡될 수 있다. 여기서 절곡은 상하부에 위치한 케이스(300)의 사이에서 외측으로 연장형성되는 연장부(310)가 기 결정된 구간에서 절곡되어 전극리드(200)와 함께 접힐 수 있는 것을 말한다. 또한 절곡은 전극리드(200)가 외측으로 현성된 연장부(310)가 아닌 그외의 연장부측에서도 절곡이 될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연장부의 각 구간을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2를 참조하여 상술한 실링이 되는 부분과 절곡이 되는 부분에 대하여 구체적으로 설명한다. 우선, 실링이 되는 실링부(311)는 연장부(310)의 연장형성된 방향을 기준으로 각 단부측에 형성될 수 있다.
연장부(310)는 내측부에서 외측부 방향으로 세 구간으로 나누어 질 수 있다. 내측부에 인접한 첫번째 구간인 제1구간(S1)은 실링부(311)를 포함하지 않는 구간이고, 내측부로부터 단부 방향으로 두번재 구간인 제2구간(S2)은 실링부(311)를 포함할 수도 있는 구간이며, 나머지 단부측 구간인 제3구간(S3)은 실링부(311)를 포함하는 구간이다.
즉, 실링부(311)는 제3구간(S3) 또는 제2구간(S2) 및 제3구간(S3)에 형성될 수 있다.
그리고, 절곡되는 부분을 나타내는 절곡선(312)는 실링부(311)내에 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 절곡선(312)은 제3구간(S3)인 실링부(311) 내부에 형성되었다. 하지만 이에 한정되지 않고, 도 2와 같이 제2구간(S2)에 실링부(311)가 형성되는 경우 절곡선(312)은 제2구간(S2)에 형성될 수 있다.
따라서, 절곡선(312)의 형성범위가 실링부(311) 내로 한정될 수 있다. 하지만, 단부측으로부터 내측으로 형성되는 실링부(311)의 가장 내측부에 절곡선(312)이 형성되면, 절곡선(312)이 위치된 실링부(311)의 내구력이 감소할 수가 있다.
반면, 단부측에 인접하여 형성되는 실링부(311)의 가장 외측부에 절곡선(312)이 형성되면, 절곡선(312) 상에 위치한 전극리드(200)의 내구력이 감소하여 예를 들면, 파단될 수가 있다.
그러므로, 실링부(311)가 형성된 면적 내에서 절곡선(312)이 형성될 수 있는 범위가 형성될 수 있다. 예를 들면, 실링부(311)가 단부측에서 내측으로 5mm의 깊이만큼 실링구간(L1)으로 형성될 경우, 절곡선(312)은 단부측으로부터 2mm 이상 3mm 이하의 절곡거리(L2)를 형성하는 구간에 위치될 수 있다.
하지만 상기 실링부(311)가 형성하는 면적내 절곡선(312)의 위치범위는 상술한 구간에 한정되지 않고, 당업자에 의하여 다양하게 변형실시될 수 있다. 예를 들어, 연장부(310)가 상대적으로 넓은 이차전지에 있어서 실링부(311)의 범위가 넓어져야 할 경우, 절곡선(312)의 위치가능한 범위도 증가될 수 있고, 반대로 연장부(310)가 상대적으로 좁은 이차전지에 있어서 실링부(311)의 범위가 좁아지는 경우에, 절곡선(312)의 위치가능한 범위가 감소될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면 연장부의 단부에는 절단부(313)가 형성될 수 있다. 여기서, 절단부(313)는 연장부(310)의 단부를 형성하는 모서리 중 두 모서리가 만나 형성되는 꼭지점을 대각으로 절단한 부분을 의미한다. 그리고 절단부(313)는 실링구간(L1)내에 형성될 수 있다. 즉, 연장부(310)의 단부 중 일부를 절단하되, 절단 후 연장부(310)의 단부에 형성된 실링부(310)는 유지되어야 한다.
또한, 절단부(313)는 기 결정된 각도인 절단각(A)으로 형성될 수 있다. 여기서, 절단각(A)은 예를 들어, 45도가 될 수 있다. 이러한 각도는 전극리드(200)가 형성된 모서리측으로 편중되지 않고 반대로, 전극리드(200)가 없는 모서리 측으로 편중되지 않도록 형성될 수 있다. 이러한 구조는 전극리드(200)가 형성되는 측의 연장부(310)와 전극리드(200)가 형성되지 않은 측의 연장부(310)는 모두 절곡될 수 있으므로, 각 모서리는 절곡선(312) 상에서 절곡되기 위하여 요구되는 꼭지점 부분의 공간을 확보해야 하기 때문이다.
예를 들어, 하나의 모서리가 1mm 깊이로 절곡되고, 나머지 하나의 모서리가 1mm 깊이로 절곡될 때, 꼭지점에서 확보해야 할 최소한의 절단부(313)의 길이는
Figure 112016000878880-pat00001
mm 가 될 수 있다.
이러한 구조는 절단부(313)가 삼각형으로 절단되어 형성되는 경우에 해당하며, 사각형 등의 절단부(도 3의 313a)에는 해당되지 않는다. 사각형 형태의 절단부(313)가 형성되는 다른 실시예는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절단부를 나타낸 도면이다.
도 2와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고 차이점에 대하여 설명한다. 연장부(310)의 단부를 형성하는 각 모서리는 서로 만나는 부분의 꼭지점이 절단되어 절단부(313a)가 형성될 수 있다. 절단부(313a)는 각 모서리가 절곡되기 위하여 상기 꼭지점이 겹치는 것을 피하기 위하여 형성될 수 있다. 도 3에서는 사각형의 형태로 형성되는 것을 도시하였고, 사각형의 절단부(313a)는 도면 상의 가로길이는 실링구간(L1) 초과하지 않도록 형성될 수 있고 세로길이는 전극리드(200)가 형성되지 않은 측의 실링구간을 초과하지 않는 범위에서 형성될 수 있다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연장부의 절곡 후를 설명하기 위한 평면도와 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4를 참조하여 전극리드(200) 측의 연장부(310)가 절곡된 것을 설명한다. 실링부(311)는 실링구간(L1) 내에서 절곡선(313)이 형성되어 상측으로 절곡되고, 그로 인해 전극리드(200)가 상측으로 절곡될 수 있다. 절곡되는 과정에서 전극리드(200)는 파단될 수 있으나 실링부(311)가 일부 지지력을 가하여 내구력을 증가시킬 수 있다.
도 5는 도 4에서 절곡되는 전극리드(200)의 방향을 음극과 양극을 달리한 다른 실시예를 도시하였다.
이차전지는 적층형으로 다수 개의 전극조립체(100) 또는 이차전지 자체를 연결하여 용량를 증진시키므로 전극리드(200)의 방향에 따라 조립구조는 다양해질 수 있다.
이러한 구조는 절단부(313, 313a)에 의하여 전극리드(200)가 노출되는 측의 연장부(310)와 전극리드(200)가 노출되지 않는 연장부(310)가 중첩없이 절곡되는 방향을 선택적으로 결정할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 전극조립체
200 : 전극리드
210 : 전극탭
300 : 케이스
310 : 연장부
311 : 실링부
312 : 절곡선
313, 313a : 절단부
L1 : 실링구간
L2 : 절곡거리
S1 : 제1구간
S2 : 제2구간
S3 : 제3구간
A : 절단각

Claims (9)

  1. 전극조립체;
    상기 전극조립체와 연결되고 외측으로 연장형성되어 전기적으로 연결이 가능한 전극리드; 및
    상기 전극조립체와 전해액을 수용하고, 상기 전극리드를 감싸는 전극탭의 일부와 함께 실링(sealing)되어 내부와 외부에 대하여 수밀 상태를 유지할 수 있는 연장부가 형성되는 케이스를 포함하고,
    상기 케이스는 상부측 케이스와 하부측 케이스가 결합되어 형성되며,
    상기 연장부는,
    상기 상부측 케이스와 상기 하부측 케이스가 맞닿아 결합되어 형성되는 실링부; 그리고
    상기 실링부와 상기 전극조립체의 사이에 형성되는 내부영역을 포함하고,
    상기 실링부는,
    상기 전극조립체를 마주하는 제1 실링구간; 그리고
    상기 제1 실링구간에서 상기 케이스의 외부로 돌출된 제2 실링구간을 포함하고,
    상기 제2 실링구간에서 절곡선이 형성되며,
    상기 연장부와 상기 전극리드는 상기 절곡선에서 절곡되는,
    이차전지.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연장부에는 상기 연장부의 두 모서리가 서로 만나는 지점에 형성되는 꼭지점이 절단되되, 상기 제2 실링구간 내에서 절단부가 형성되는, 이차전지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 절단부는 상기 꼭지점이 삼각형 형태로 절단되는, 이차전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 삼각형 형태는 상기 서로 만나는 지점의 두 모서리에 대하여 동일한 각도를 형성하며 절단되는, 이차전지.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 절단부는 상기 꼭지점이 상기 두 모서리를 두 변으로 포함하는 사각형 형태로 형성되는, 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체의 단부로부터 상기 제1 실링구간 및 제2 실링구간이 5mm로 형성되는, 이차전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 절곡선은 상기 전극조립체의 단부로부터 2mm 이상 3mm 이하인 구간에 형성되는, 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극리드가 상기 절곡선을 따라 절곡될 때 음극과 양극이 서로 다른 방향을 향해 절곡되는, 이차전지.
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