KR102665801B1 - Cylindrical battery and current collector applied thereto, and battery pack and vehicle including the cylindrical battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원통형 배터리에 적용되는 전극조립체와 배터리 하우징 사이를 전기적으로 연결시키는 집전체를 제공한다. 상기 집전체는, 전극조립체의 일측 단부에서 무지부로 이루어진 전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부; 상기 개구 영역과 인접하는 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 전극탭과 결합하는 탭결합부; 및 상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부를 포함할 수 있다.The present invention provides a current collector that electrically connects an electrode assembly applied to a cylindrical battery and a battery housing. The current collector includes a loop-shaped portion surrounding the central axis of the electrode assembly to define an opening area exposing an electrode tab made of an uncoated portion at one end of the electrode assembly; a tab coupling portion extending from the inside of the loop-shaped portion adjacent to the opening area toward the opening area and engaging the electrode tab exposed through the opening area; And it may include a housing coupling portion extending from the outside of the loop-shaped portion toward the inner peripheral surface of the battery housing and coupled to the battery housing.
Description
본 발명은, 원통형 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 원통형 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는, 본 발명은, 외부 충격이 가해지더라도 전극조립체와의 용접 부위에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리, 그리고 이러한 원통형 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical battery, a current collector applied thereto, and a battery pack and automobile including such a cylindrical battery. More specifically, the present invention relates to a current collector having a structure that can prevent damage to the welding area with the electrode assembly even when external shock is applied, a cylindrical battery including the same, and a cylindrical battery including this cylindrical battery. It concerns battery packs and cars.
종래의 원통형 배터리는, 젤리롤과 외부 단자를 이어주는 탭을 젤리롤의 포일에 용접하여 연결하는 구조를 갖는 것이 일반적이었다. 이러한 구조의 원통형 배터리는, 전류의 경로(path)가 한정적이고 젤리롤의 자체 저항이 매우 높을 수 밖에 없었다.Conventional cylindrical batteries generally have a structure in which tabs connecting the jelly roll and external terminals are welded to the foil of the jelly roll. In a cylindrical battery with this structure, the current path was limited and the self-resistance of the jelly roll was inevitably very high.
이에 따라, 젤리롤과 외부 단자를 이어주는 탭의 개수를 늘려 저항을 낮추는 방식이 시도되었으나, 이처럼 탭의 개수를 늘리는 것만으로는 원하는 수준으로 저항을 낮추고 전류의 경로(path)를 충분히 확보하는 데에 한계가 있었다.Accordingly, a method of lowering the resistance by increasing the number of tabs connecting the jelly roll and the external terminal was attempted, but simply increasing the number of tabs was not enough to lower the resistance to the desired level and secure a sufficient path for the current. There were limits.
이에 따라, 젤리롤의 자체 저항 감소를 위해 새로운 젤리롤 구조의 개발 및 이러한 젤리롤의 구조에 적합한 집전체 구조의 개발이 필요하다. 특히, 이러한 새로운 구조의 젤리롤 및 집전체의 적용은, 예를 들어 전기 자동차와 같이 고출력/고용량을 갖는 배터리 팩을 요구하는 디바이스에 그 필요성이 더욱 크다.Accordingly, in order to reduce the self-resistance of the jelly roll, the development of a new jelly roll structure and the development of a current collector structure suitable for the structure of the jelly roll are necessary. In particular, the application of jelly rolls and current collectors of these new structures is more necessary for devices that require battery packs with high output/high capacity, such as electric vehicles.
또한, 이처럼 전기 자동차 등에 적용되는 배터리 팩의 경우, 사용 환경을 고려할 때 진동 및 충격에 많이 노출될 수밖에 없다. 따라서, 진동 및 외부 충격이 가해지더라도, 용접 부위에 파손이 발생될 위험성이 적은 구조를 갖는 원통형 배터리 및 이러한 원통형 배터리에 적용되는 집전체 구조의 개발에 대한 필요성이 있다.In addition, battery packs applied to electric vehicles, etc. are inevitably exposed to vibration and shock when considering the usage environment. Therefore, there is a need for the development of a cylindrical battery with a structure that reduces the risk of damage to the welded area even when vibration and external shock is applied, and a current collector structure applied to such a cylindrical battery.
또한, 집전체와 배터리 하우징 사이의 결합력이 향상된 상태로 유지되는 구조를 갖는 원통형 배터리 및 이러한 원통형 배터리에 적용되는 집전체 구조의 개발에 대한 필요성이 있다.Additionally, there is a need for the development of a cylindrical battery with a structure that maintains improved bonding between the current collector and the battery housing, and a current collector structure applied to such a cylindrical battery.
아울러, 집전체와 배터리 하우징이 결합될 경우, 배터리 하우징 내부의 데드 스페이스를 최소화함으로써, 원통형 배터리의 에너지 밀도를 향상시킨 원통형 배터리의 개발에 대한 필요성이 대두되었다.In addition, when the current collector and the battery housing are combined, the need for the development of a cylindrical battery that improves the energy density of the cylindrical battery by minimizing the dead space inside the battery housing has emerged.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 저저항 구조를 갖는 전극조립체에 적합한 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was created in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a current collector having a structure suitable for an electrode assembly having a low resistance structure and a cylindrical battery including the same.
또한, 본 발명은, 집전체와 배터리 하우징과의 결합 부위의 결합력을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a current collector having a structure capable of improving the bonding force of the coupling portion between the current collector and the battery housing, and a cylindrical battery including the same.
또한, 본 발명은, 진동 및 충격이 가해지더라도 전극조립체와의 용접 부위 및/또는 배터리 하우징과의 용접 부위에 파손이 발생될 가능성을 크게 낮출 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a current collector having a structure that can greatly reduce the possibility of damage to the welded area with the electrode assembly and/or the welded area with the battery housing even when vibration and impact are applied, and a cylindrical battery containing the same. The purpose is to provide.
아울러, 본 발명은, 원통형 배터리의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to provide a current collector having a structure that can improve the energy density of a cylindrical battery and a cylindrical battery including the same.
또한, 본 발명은, 원통형 배터리를 제조함에 있어서, 배터리 하우징과 집전체의 전기적 연결을 위한 용접 공정의 편의성을 높이고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a current collector having a structure that improves productivity by increasing the convenience of the welding process for electrical connection between the battery housing and the current collector in manufacturing a cylindrical battery, and a cylindrical battery including the same. The purpose is to
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the purposes mentioned above, and other purposes and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood through the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. . Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원통형 배터리에 사용할 수 있는 집전체는, 원통형 배터리에 포함되는 전극조립체와 배터리 하우징 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.The current collector that can be used in a cylindrical battery according to the present invention to solve the above-mentioned problems can electrically connect the electrode assembly included in the cylindrical battery and the battery housing.
상기 집전체는 전극조립체의 일측 단부에 노출된 무지부로 이루어진 전극탭과 배터리 하우징의 내주면을 전기적으로 서로 연결할 수 있다.The current collector may electrically connect an electrode tab made of a non-coated portion exposed at one end of the electrode assembly and the inner peripheral surface of the battery housing.
상기 집전체의 적어도 일부는 상기 전극탭과 면대면으로 접촉할 수 있다. 또한, 상기 집전체의 적어도 다른 일부는 상기 배터리 하우징의 내주면과 면대면으로 접촉할 수 있다.At least a portion of the current collector may be in face-to-face contact with the electrode tab. Additionally, at least another portion of the current collector may be in face-to-face contact with the inner peripheral surface of the battery housing.
상기 집전체의 전기적 연결 부분은 용접을 통해 고정될 수 있다. The electrical connection portion of the current collector may be fixed through welding.
상기 집전체는, 상기 전극조립체의 일측 단부에서 무지부로 이루어진 전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부를 포함할 수 있다.The current collector may include a loop-shaped portion surrounding the central axis of the electrode assembly to define an opening area exposing an electrode tab made of an uncoated portion at one end of the electrode assembly.
상기 루프 형상부의 중심에는 집전체홀이 마련될 수 있다. 상기 집전체홀은 상기 전극조립체의 권취홀과 연통될 수 있다.A current collector hole may be provided at the center of the loop-shaped portion. The current collector hole may communicate with the winding hole of the electrode assembly.
상기 루프 형상부는 상기 집전체홀을 에워싸는 폐루프를 이룰 수 있다.The loop-shaped portion may form a closed loop surrounding the current collector hole.
상기 루프 형상부는 1개소 이상의 절개부를 구비할 수 있다. 상기 루프 형상부가 절개부를 구비할 때, 상기 루프 형상부는 실질적으로 폐루프를 이루는 것으로 간주될 수 있다.The loop-shaped portion may have one or more cutouts. When the loop shape has a cutout, the loop shape may be considered to form a substantially closed loop.
상기 집전체는, 상기 개구 영역과 인접하는 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 전극탭과 결합하는 탭결합부를 포함할 수 있다.The current collector may include a tab coupling portion extending from the inside of the loop-shaped portion adjacent to the opening area toward the opening area and coupled to the electrode tab exposed through the opening area.
상기 탭결합부는 상기 루프 형상부로부터 상기 전극 조립체의 구심방향으로 연장될 수 있다.The tab coupling portion may extend from the loop-shaped portion in a centripetal direction of the electrode assembly.
상기 탭결합부는 직선 형상, 호 형상 또는 이들의 조합 형상으로 연장될 수 있다.The tab coupling portion may extend in a straight line shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 집전체는, 상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부를 포함할 수 있다.The current collector may include a housing coupling portion extending from the outside of the loop-shaped portion toward the inner peripheral surface of the battery housing and coupled to the battery housing.
상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부의 연장 방향은 상기 전극조립체의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 있을 수 있다.Extension directions of the tab coupling portion and the housing coupling portion may be spaced apart from each other along the circumferential direction of the electrode assembly.
상기 루프 형상부는, 상기 전극탭의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 제1부분; 상기 제1반경 위치 외측의 제2반경 위치에서, 원주 방향으로 인접하는 제1부분 사이에 배치된 복수의 제2부분; 및 원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분과 그들 사이에 위치한 제2부분을 연결하여 상기 캡결합부가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분을 포함할 수 있다.The loop-shaped portion includes a plurality of first portions spaced apart from each other along a circumferential direction at a first radius position of the exposed area of the electrode tab; a plurality of second parts disposed between circumferentially adjacent first parts at a second radial position outside the first radial position; And it may include a third part that connects the first part adjacent in the circumferential direction and the second part located between them to define a space through which the cap coupling part extends.
상기 제1부분, 상기 제2부분 및 상기 제3부분은 동일한 평면 상에 위치할 수 있다.The first part, the second part and the third part may be located on the same plane.
상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 상기 전극조립체의 중심을 향해 연장될 수 있다.The tab coupling portion may extend from the second portion toward the center of the electrode assembly.
상기 탭결합부와 상기 제3부분 사이에 갭이 구비될 수 있다.A gap may be provided between the tab coupling portion and the third portion.
상기 제3부분은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 상기 갭은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.The third portion may extend in a straight line shape, an arc shape, or a combination thereof. Likewise, the gap may extend in a straight shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 개구 영역은 상기 전극조립체의 중심으로부터 방사상으로 연장될 수 있다.The opening area may extend radially from the center of the electrode assembly.
상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부는 상기 루프 형상부를 경유하여 연결될 수 있다.The tab coupling portion and the housing coupling portion may be connected via the loop-shaped portion.
상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 구심 방향으로 연장되고, 상기 하우징 결합부는 상기 제1부분으로부터 원심 방향으로 연장될 수 있다.The tab coupling part may extend in a centripetal direction from the second part, and the housing coupling part may extend in a centrifugal direction from the first part.
상기 하우징 결합부는, 상기 배터리 하우징과 접촉하는 접촉부; 및 상기 접촉부와 상기 루프 형상부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.The housing coupling portion includes a contact portion in contact with the battery housing; And it may include a connection part connecting the contact part and the loop-shaped part.
상기 접촉부는 상기 배터리 하우징의 내주면의 원주 방향을 따라 연장될 수 있다.The contact portion may extend along a circumferential direction of the inner peripheral surface of the battery housing.
상기 연결부는 상기 전극조립체의 원심 방향 및 축방향으로 연장될 수 있다.The connection portion may extend in the centrifugal and axial directions of the electrode assembly.
상기 연결부는 하나 이상의 벤딩부를 구비할 수 있다. 상기 벤딩부는 상기 접촉부에 인접한 영역에 구비될 수 있다. 상기 벤딩부는 구심 방향으로 돌출될 수 있다. 선택적으로, 상기 벤딩부는 상기 전극 조립체의 축 방향으로 돌출될 수 있다.The connection part may have one or more bending parts. The bending portion may be provided in an area adjacent to the contact portion. The bending portion may protrude in a centripetal direction. Optionally, the bending portion may protrude in the axial direction of the electrode assembly.
본 발명은, 상기 집전체를 포함하는 원통형 배터리를 제공할 수 있다.The present invention can provide a cylindrical battery including the current collector.
상기 원통형 배터리에는 원통형으로 권취된 젤리롤 구조의 전극조립체가 수용될 수 있다.The cylindrical battery may accommodate an electrode assembly having a jelly roll structure wound in a cylindrical shape.
상기 전극조립체는 축방향의 일측에 노출된 무지부로 이루어진 제1전극탭을 포함할 수 있다.The electrode assembly may include a first electrode tab made of an uncoated portion exposed on one side in the axial direction.
상기 집전체는 상기 전극조립체의 제1전극탭과 접하여 전기적으로 연결될 수 있다.The current collector may be electrically connected to the first electrode tab of the electrode assembly.
상기 전극조립체는 축방향의 타측에 노출된 무지부로 이루어진 제2전극탭을 포함할 수 있다. 상기 제2전극탭의 극성은 상기 제1전극탭과 반대일 수 있다.The electrode assembly may include a second electrode tab consisting of an uncoated portion exposed on the other side in the axial direction. The polarity of the second electrode tab may be opposite to that of the first electrode tab.
상기 배터리 하우징의 축방향 일측에는 개방부가 마련되고, 상기 하우징 결합부는 상기 개방부가 마련된 상기 배터리 하우징의 내주면에 연결될 수 있다.An opening is provided on one axial side of the battery housing, and the housing coupling part may be connected to an inner peripheral surface of the battery housing where the opening is provided.
상기 배터리 하우징의 축방향 일측에는 구심방향으로 함몰된 비딩부가 구비될 수 있다.A beading portion recessed in the centripetal direction may be provided on one axial side of the battery housing.
상기 하우징 결합부는 상기 비딩부의 내주면에 연결될 수 있다. The housing coupling part may be connected to the inner peripheral surface of the beading part.
상기 하우징 결합부는 상기 비딩부의 내주면에 용접 등의 방식으로 연결될 수 있다.The housing coupling portion may be connected to the inner peripheral surface of the beading portion through a method such as welding.
상기 원통형 배터리는 상기 개방부를 커버하는 하우징 커버를 더 포함할 수 있다.The cylindrical battery may further include a housing cover that covers the opening.
상기 하우징 커버는 실링가스켓을 사이에 두고 상기 배터리 하우징에 고정될 수 있다.The housing cover may be fixed to the battery housing with a sealing gasket therebetween.
상기 하우징 결합부는 상기 실링가스켓과 상기 비딩부 사이에 개재되어 고정될 수 있다.The housing coupling part may be interposed and fixed between the sealing gasket and the beading part.
상기 제2전극탭은 상기 배터리 하우징의 축방향 타측에 마련된 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.The second electrode tab may be electrically connected to a terminal provided on the other axial side of the battery housing.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리는, 제1전극탭 및 제2전극탭을 구비하는 전극조립체; 일 측에 형성된 개방부를 통해 상기 전극조립체를 수용하는 배터리 하우징; 상기 제1전극탭 및 상기 배터리 하우징의 내주면과 접촉하여 상기 제1전극탭과 상기 배터리 하우징을 전기적으로 연결하는 집전체로서, 상기 제1전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 제1전극탭의 노출면 상에서 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부와, 상기 개구 영역과 인접한 상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 제1전극탭과 결합하는 탭결합부와, 상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부를 포함하는 것인 집전체; 상기 개방부를 커버하는 하우징 커버; 및 상기 개방부의 반대 편에서 상기 배터리 하우징을 관통하여 상기 제2전극탭과 전기적으로 연결되는 단자를 포함할 수 있다.A cylindrical battery according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems includes an electrode assembly having a first electrode tab and a second electrode tab; a battery housing that accommodates the electrode assembly through an opening formed on one side; A current collector that contacts the first electrode tab and the inner peripheral surface of the battery housing to electrically connect the first electrode tab and the battery housing, and the first electrode tab is configured to define an opening area exposing the first electrode tab. A loop-shaped portion surrounding the central axis of the electrode assembly on the exposed surface of the electrode tab, and the first electrode tab extending from the inside of the loop-shaped portion adjacent to the opening area toward the opening area and exposed through the opening area. A current collector including a tab coupling portion coupled to the loop-shaped portion and a housing coupling portion extending from the outside of the loop-shaped portion toward an inner peripheral surface of the battery housing and coupled to the battery housing; a housing cover covering the opening; And it may include a terminal on the opposite side of the opening that penetrates the battery housing and is electrically connected to the second electrode tab.
상기 루프 형상부는, 상기 제1전극탭의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 제1부분; 상기 제1반경 위치 외측의 제2반경 위치에서, 원주 방향으로 인접하는 제1부분 사이에 배치된 복수의 제2부분; 및 원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분과 그들 사이에 위치한 제2부분을 연결하여 상기 탭결합부가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분을 포함할 수 있다.The loop-shaped portion includes a plurality of first portions spaced apart from each other in a circumferential direction at a first radius position of the exposed area of the first electrode tab; a plurality of second parts disposed between circumferentially adjacent first parts at a second radial position outside the first radial position; And it may include a third part connecting the first part adjacent in the circumferential direction and the second part located between them to define a space through which the tab coupling part extends.
상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 상기 전극조립체의 구심 방향으로 연장될 수 있다.The tab coupling portion may extend from the second portion in a centripetal direction of the electrode assembly.
상기 탭결합부와 상기 제3부분 사이에 갭이 구비될 수 있다. A gap may be provided between the tab coupling portion and the third portion.
상기 탭결합부는 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제3부분은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 상기 갭은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.The tab coupling portion may extend in a straight shape, an arc shape, or a combination thereof. Likewise, the third portion may extend in a straight line shape, an arc shape, or a combination thereof. Likewise, the gap may extend in a straight shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 개구 영역은 상기 전극조립체의 중심으로부터 방사상으로 연장되어 있을 수 있다.The opening area may extend radially from the center of the electrode assembly.
상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 전극 조립체의 권취홀 가장자리까지의 거리는 상기 탭결합부의 길이보다 크거나 같을 수 있다. The distance from the inside of the loop-shaped portion to the edge of the winding hole of the electrode assembly may be greater than or equal to the length of the tab coupling portion.
상기 배터리 하우징의 축방향 일측에는 개방부가 마련되고, 상기 하우징 결합부는 상기 개방부가 마련된 상기 배터리 하우징의 내주면에 연결될 수 있다.An opening is provided on one axial side of the battery housing, and the housing coupling part may be connected to an inner peripheral surface of the battery housing where the opening is provided.
상기 하우징 결합부는 상기 배터리 하우징의 개방부 부근에 마련되고 구심 방향으로 함몰된 비딩부의 내주면에 연결될 수 있다.The housing coupling portion may be provided near the opening of the battery housing and connected to the inner peripheral surface of the beading portion recessed in the centripetal direction.
상기 하우징 결합부는, 상기 배터리 하우징의 개방부 부근에 마련되고 구심 방향으로 함몰된 비딩부의 내주면에 연결될 수 있다.The housing coupling portion may be connected to the inner peripheral surface of the beading portion provided near the opening of the battery housing and recessed in the centripetal direction.
본 발명에 따른 원통형 배터리는, 상기 개방부를 커버하는 하우징 커버; 및 상기 하우징 커버와 배터리 하우징 사이에 개재되는 실링가스켓을 더 포함하고, 상기 하우징 결합부는 상기 실링가스켓과 상기 비딩부 사이에 개재되어 고정될 수 있다.A cylindrical battery according to the present invention includes a housing cover covering the opening portion; and a sealing gasket interposed between the housing cover and the battery housing, wherein the housing coupling portion may be interposed and fixed between the sealing gasket and the beading portion.
상기 전극조립체의 중심에는 권취홀이 마련되고, 상기 루프 형상부의 중심에는 상기 권취홀과 마주하는 집전체홀이 마련될 수 있다.A winding hole may be provided at the center of the electrode assembly, and a current collector hole facing the winding hole may be provided at the center of the loop-shaped portion.
상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부는 상기 루프 형상부를 경유하여 연결될 수 있다. 상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 구심 방향으로 연장되고, 상기 하우징 결합부는 상기 제1부분으로부터 원심 방향으로 연장될 수 있다.The tab coupling portion and the housing coupling portion may be connected via the loop-shaped portion. The tab coupling part may extend in a centripetal direction from the second part, and the housing coupling part may extend in a centrifugal direction from the first part.
상기 루프 형상부는 폐루프를 이루어질 수 있다. 선택적으로, 상기 루프 형상부는 1개소 이상의 절개부를 구비할 수 있다.The loop-shaped portion may form a closed loop. Optionally, the loop-shaped portion may have one or more cutouts.
상기 하우징 결합부는, 상기 배터리 하우징의 내주면에 결합되는 접촉부; 및 상기 접촉부와 상기 루프 형상부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.The housing coupling portion includes a contact portion coupled to the inner peripheral surface of the battery housing; And it may include a connection part connecting the contact part and the loop-shaped part.
상기 접촉부는 상기 배터리 하우징의 내주면의 원주 방향과 대응하는 방향으로 연장될 수 있다.The contact portion may extend in a direction corresponding to the circumferential direction of the inner peripheral surface of the battery housing.
상기 연결부는 원심 방향 및 축방향으로 연장될 수 있다.The connection portion may extend centrifugally and axially.
상기 연결부는 하나 이상의 벤딩부를 구비할 수 있다. 상기 벤딩부는 상기 전극조립체의 구심 방향 또는 축방향으로 돌출될 수 있다.The connection part may have one or more bending parts. The bending portion may protrude in a centripetal or axial direction of the electrode assembly.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리를 복수 개 포함할 수 있다.Meanwhile, the battery pack according to an embodiment of the present invention may include a plurality of cylindrical batteries according to the embodiment of the present invention as described above.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.A vehicle according to an embodiment of the present invention may include a battery pack according to an embodiment of the present invention as described above.
본 발명에 따르면, 전극조립체와 배터리 하우징 사이를 전기적으로 연결함에 있어서 저항을 크게 낮출 수 있다.According to the present invention, resistance can be greatly reduced when electrically connecting between the electrode assembly and the battery housing.
또한, 본 발명에 따르면, 집전체와 배터리 하우징과의 결합 부위의 결합력을 향상시킬 수 있다.Additionally, according to the present invention, the bonding strength of the coupling portion between the current collector and the battery housing can be improved.
아울러, 본 발명에 따르면, 원통형 배터리의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the energy density of a cylindrical battery can be improved.
또한, 본 발명에 따르면, 원통형 배터리를 제조함에 있어서, 배터리 하우징과 집전체의 전기적 연결을 위한 용접 공정의 편의성을 높이고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, when manufacturing a cylindrical battery, the convenience of the welding process for electrically connecting the battery housing and the current collector is increased, thereby improving productivity.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리의 사용 가정에서 진동 및 충격이 가해지더라도 집전체와 전극조립체 간의 용접 부위 및/또는 집전체와 배터리 하우징 간의 용접 부위에 파손이 발생될 가능성을 크게 낮출 수 있다.In addition, according to the present invention, even if vibration and impact are applied during use of the battery, the possibility of damage to the welded area between the current collector and the electrode assembly and/or the welded area between the current collector and the battery housing can be greatly reduced.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention are described below while explaining specific details for carrying out the invention.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 배터리의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 배터리의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 10은 각각 본 발명의 일 실시예의 집전체의 하우징 결합부들의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 또 다른 실시예의 집전체의 하우징 결합부들의 측면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16의 집전체의 평면도이다.
도 18은 도 16의 집전체의 변형예의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention to be described later. Therefore, the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a cross-sectional view showing the internal structure of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a current collector according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a current collector according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of a cylindrical battery according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a current collector according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view showing the internal structure of a cylindrical battery according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing a current collector according to another embodiment of the present invention.
8 to 10 are side views of housing coupling portions of a current collector according to an embodiment of the present invention, respectively.
Figure 11 is a diagram showing a current collector according to another embodiment of the present invention.
Figure 12 is a diagram showing a current collector according to another embodiment of the present invention.
13 and 14 are side views of housing coupling portions of a current collector according to another embodiment of the present invention, respectively.
Figure 15 is a diagram showing a current collector according to another embodiment of the present invention.
Figure 16 is a diagram showing a current collector according to another embodiment of the present invention.
Figure 17 is a plan view of the current collector of Figure 16.
Figure 18 is a plan view of a modified example of the current collector of Figure 16.
Figure 19 is a diagram showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
Figure 20 is a diagram showing a car according to an embodiment of the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail later with reference to the attached drawings, so that those skilled in the art will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the drawings, identical reference numerals are used to indicate identical or similar components.
비록 제1, 제2등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1구성요소는 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component, and unless specifically stated to the contrary, the first component may also be the second component.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.Throughout the specification, unless otherwise stated, each element may be singular or plural.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.Hereinafter, the “top (or bottom)” of a component or the arrangement of any component on the “top (or bottom)” of a component means that any component is placed in contact with the top (or bottom) of the component. Additionally, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.Additionally, when a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but the other component is “interposed” between each component. It should be understood that “or, each component may be “connected,” “combined,” or “connected” through other components.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or steps may include It may not be included, or it should be interpreted as including additional components or steps.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, as used herein, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or steps may include It may not be included, or it should be interpreted as including additional components or steps.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.Throughout the specification, when referred to as “A and/or B”, this means A, B or A and B, unless specifically stated to the contrary, and when referred to as “C to D”, this means unless specifically stated to the contrary. Unless there is one, it means that it is C or higher and D or lower.
설명의 편의상 본 명세서에서 젤리롤 형태로 감기는 전극조립체의 권취축의 길이방향을 따르는 방향을 축방향(Y)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축을 둘러싸는 방향을 원주방향 또는 둘레방향(X)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축에 가까워지거나 권취축으로부터 멀어지는 방향을 반경방향 또는 방사방향(Z)이라 지칭한다. 이들 중 특히 권취축에 가까워지는 방향을 구심방향, 권취축으로부터 멀어지는 방향을 원심방향이라 지칭한다.For convenience of explanation, in this specification, the direction along the longitudinal direction of the winding axis of the electrode assembly wound in the form of a jelly roll is referred to as the axial direction (Y). And the direction surrounding the winding axis is referred to as the circumferential direction or circumferential direction (X). And the direction approaching or moving away from the winding axis is referred to as the radial direction or radial direction (Z). Among these, the direction approaching the winding axis is called the centripetal direction, and the direction moving away from the winding axis is called the centrifugal direction.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는 전극조립체(10), 배터리 하우징(20), 집전체(제1집전체)(30), 하우징 커버(40) 및 단자(50)를 포함한다. 상기 원통형 배터리(1)는, 그 밖에도 실링가스켓(G1) 및/또는 절연가스켓(G2) 및/또는 집전체(제2집전체)(P) 및/또는 인슐레이터(S)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly 10, a battery housing 20, a current collector (first current collector) 30, a housing cover 40, and Includes terminal 50. The cylindrical battery 1 may further include a sealing gasket (G1) and/or an insulating gasket (G2) and/or a current collector (second current collector) (P) and/or an insulator (S). .
상기 전극조립체(10)는, 제1전극탭(11) 및 제2전극탭(12)을 구비한다.The electrode assembly 10 includes a first electrode tab 11 and a second electrode tab 12.
좀 더 구체적으로는, 상기 전극조립체(10)는 제1전극, 제1분리막, 제2전극, 제2분리막을 순차적으로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 Y축을 중심으로 원주 방향(X 방향)으로 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 전극조립체(10)는, 젤리롤 타입의 전극조립체일 수 있다. 이 경우, 상기 전극조립체(10)의 외주면 상에는 배터리 하우징(20)과의 절연을 위해 제1분리막 및/또는 제2분리막이 구비되거나 추가적인 분리막이나 절연필름이 구비될 수 있다.More specifically, the electrode assembly 10 is a laminate formed by sequentially stacking a first electrode, a first separator, a second electrode, and a second separator at least once in a circumferential direction (X direction) about the Y axis. It can be manufactured by winding. That is, the electrode assembly 10 applied to the present invention may be a jelly roll type electrode assembly. In this case, a first separator and/or a second separator may be provided on the outer peripheral surface of the electrode assembly 10 to insulate it from the battery housing 20, or an additional separator or insulating film may be provided.
상기 제1전극은, 제1전극 집전체 및 제1전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제1전극 활물질을 포함한다. 상기 제1전극 집전체의 폭 방향(도 1에 도시된 원통형 배터리(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제1 및 제2분리막의 외부로 연장되어 노출되며 제1전극탭(11)으로서 기능한다. 상기 제1전극탭(11)은, 배터리 하우징(20) 내에 수용된 전극조립체(10)의 높이 방향(도 1에 도시된 원통형 배터리(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 상부에 구비된다. 상기 제1전극탭(11)은, 예를 들어 음극 탭일 수 있다.The first electrode includes a first electrode current collector and a first electrode active material applied on one or both sides of the first electrode current collector. At one end of the first electrode current collector in the width direction (a direction parallel to the height direction of the cylindrical battery 1 shown in FIG. 1), there is an uncoated portion where the first electrode active material is not applied. The uncoated portion extends and is exposed to the outside of the first and second separators and functions as the first electrode tab 11. The first electrode tab 11 is provided on the upper part of the electrode assembly 10 accommodated in the battery housing 20 in the height direction (a direction parallel to the height direction of the cylindrical battery 1 shown in FIG. 1). The first electrode tab 11 may be, for example, a negative electrode tab.
상기 제2전극은, 제2전극 집전체 및 제2전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제2전극 활물질을 포함한다. 상기 제2전극 집전체의 폭 방향(도 1에 도시된 원통형 배터리(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제1 및 제2분리막의 외부로 연장되어 노출되며 제2전극탭(12)으로서 기능한다. 상기 제2전극탭(12)은, 배터리 하우징(20) 내에 수용된 전극조립체(10)의 높이 방향 하부에 구비된다. 상기 제2전극탭(12)은, 예를 들어 양극 탭일 수 있다.The second electrode includes a second electrode current collector and a second electrode active material applied on one or both sides of the second electrode current collector. At the other end of the second electrode current collector in the width direction (a direction parallel to the height direction of the cylindrical battery 1 shown in FIG. 1), there is an uncoated portion where the second electrode active material is not applied. The uncoated portion extends and is exposed to the outside of the first and second separators and functions as a second electrode tab 12. The second electrode tab 12 is provided at the lower portion of the electrode assembly 10 accommodated in the battery housing 20 in the height direction. The second electrode tab 12 may be, for example, a positive electrode tab.
본 발명에 있어서, 양극에 포함된 전극 집전체에 코팅되는 양극 활물질과 음극에 포함된 음극 집전체에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.In the present invention, the positive electrode active material coated on the electrode current collector included in the positive electrode and the negative electrode active material coated on the negative electrode current collector included in the negative electrode may be used without limitation as long as they are active materials known in the art.
일 예에서, 양극 활물질은 일반 화학식 A[AxMy]O2+z(A는 Li, Na 및 K 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M은 Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, 및 Cr에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포 함; 0≤x, 1≤x+y≤2, 0.1≤z≤2; x, y, z 및 M에 포함된 성분의 화학 량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨)로 표시되는 알칼리 금 속 화합물을 포함할 수 있다.In one example, the positive electrode active material has the general formula A [ A Contains at least one element selected from Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, and Cr; 0.1≤z≤2; the stoichiometric coefficients of the components included in x, y, z, and M are selected so that the compound remains electrically neutral.
다른 예에서, 양극 활물질은 US6,677,082, US6,680,143 등에 개시된 알칼리금속 화합물 xLiM1O2(1x)Li2M2O3(M1은 평균 산화 상태 3을 갖는 적어도 하나 이상 의 원소를 포함; M2는 평균 산화 상태 4를 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; 0≤x≤1)일 수 있다.In another example, the positive electrode active material includes an alkali metal compound M 2 may include at least one element with an average oxidation state of 4; 0≤x≤1).
또 다른 예에서, 양극 활물질은, 일반 화학식 LiaM1 xFe1-xM2 yP1yM3 z O4-z(M1은 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si, Ge, V 및 S에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M3는 F를 선택적으로 포함하는 할로겐족 원소를 포함; 0 < a ≤ 2, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ z < 1; a, x, y, z, M1, M2, 및 M3에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전 기적 중성을 유지하도록 선택됨), 또는 Li3M2(PO4)3[M은 Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함]로 표시되는 리튬 금속 포스페이트일 수 있다.In another example, the positive electrode active material has the general formula Li a M 1 x Fe 1-x M 2 y P 1y M 3 z O 4-z (M 1 is Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, M 2 includes at least one element selected from Mo, Ni, Nd, Al, Mg, and Al; , M 3 includes at least one element selected from Sb, Si, Ge, V and S; 0 < a ≤ 2, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y <1; , 0 ≤ z <1; the stoichiometric coefficients of the components included in a, x, y, z, M 1 , M 2 , and M 3 are chosen so that the compound remains electrically neutral), or Li 3 M 2 ( PO 4 ) 3 may be lithium metal phosphate represented by [M includes at least one element selected from Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg and Al].
바람직하게, 양극 활물질은 1차 입자 및/또는 1차 입자가 응집된 2차 입자를 포함할 수 있다.Preferably, the positive electrode active material may include primary particles and/or secondary particles in which primary particles are aggregated.
일 예에서, 음극 활물질은 탄소재, 리튬금속 또는 리튬금속화합물, 규소 또는 규소화합물, 주석 또는 주석 화합물 등을 사용할 수 있다. 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 음극 활물질로 사용 가능하다. 탄소재로는 저결정 탄소, 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다.In one example, the negative electrode active material may be carbon material, lithium metal or lithium metal compound, silicon or silicon compound, tin or tin compound, etc. Metal oxides such as TiO 2 and SnO 2 with a potential of less than 2V can also be used as negative electrode active materials. As carbon materials, both low-crystalline carbon and high-crystalline carbon can be used.
분리막은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공 중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있다. 다른 예시로서, 분리막은 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있다.The separator is a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of polyolefin polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, ethylene/methacrylate copolymer, etc. Alternatively, they can be used by stacking them. As another example, the separator may be a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, etc.
분리막의 적어도 한 쪽 표면에는 무기물 입자의 코팅층을 포함할 수 있다. 또한 분리막 자체가 무기물 입자의 코팅층으로 이루어지는 것도 가능하다. 코팅층 을 구성하는 입자들은 인접하는 입자 사이 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 존재하도록 바인더와 결합된 구조를 가질 수 있다.At least one surface of the separator may include a coating layer of inorganic particles. It is also possible that the separator itself is made of a coating layer of inorganic particles. The particles constituting the coating layer may have a structure combined with a binder such that an interstitial volume exists between adjacent particles.
무기물 입자는 유전율이 5이상인 무기물로 이루어질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 상기 무기물 입자는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.The inorganic particles may be made of an inorganic material with a dielectric constant of 5 or more. As a non-limiting example, the inorganic particles include Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB(Mg 3 Nb 2/3 )O 3 PbTiO 3 (PMN-PT), BaTiO 3 , hafnia(HfO 2 ), SrTiO 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, CaO, ZnO and Y 2 O 3 It may contain at least one substance selected from the group.
원통형 배터리(1)는 전해질을 포함할 수 있다. 전해질은 A+B-와 같은 구조를 갖는 염일 수 있다. 여기서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함한다. 그리 고 B-는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, AlO4 -, AlCl4 -, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -, BF2C2O4 -, BC4O8-, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -,SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 음이온을 포함한다.The cylindrical battery 1 may contain an electrolyte. The electrolyte may be a salt with a structure such as A + B - . Here, A + includes alkali metal cations such as Li + , Na + , K + or ions consisting of a combination thereof. And B - is F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , AlO 4 - , AlCl 4 - , PF 6 - , SbF 6 - , AsF 6 - , BF 2 C 2 O 4 - , BC 4 O8 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , C 4 F9SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N - and one or more anions selected from the group consisting of.
전해질은 또한 유기 용매에 용해시켜 사용할 수 있다. 유기 용매로는, 프로필렌 카보네이트 (propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트 (ethylenecarbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카 보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드 (dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로 퓨란(tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸 메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γ- butyrolactone) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.The electrolyte can also be used by dissolving it in an organic solvent. Organic solvents include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and dipropyl carbonate. DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (N- methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone (γ-butyrolactone), or mixtures thereof may be used.
상기 배터리 하우징(20)은, 일 측에 개방부가 형성된 대략 원통형의 수용체로서, 도전성을 갖는 금속 재질이다. 일 예에서, 배터리 하우징(51)은 스틸 또는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 배터리 하우징(20)의 측면, 그리고 상기 개방부의 반대 편에 위치하는 하면(도 1을 기준으로 아래쪽 면)은 일체로 형성된다. 즉, 상기 배터리 하우징(20)은, 그 높이 방향 상단은 개방되어 있고, 하단은 폐쇄된 형태를 갖는다. 상기 배터리 하우징(51)은 판금을 프레스로 드로잉 가공하여 측벽과 바닥부를 일체로 성형할 수 있다.The battery housing 20 is a substantially cylindrical receptor with an opening formed on one side, and is made of a conductive metal material. In one example, the battery housing 51 may be made of steel or aluminum, but the present invention is not limited thereto. The side of the battery housing 20 and the lower surface located on the opposite side of the opening (lower surface with respect to FIG. 1) are formed as one piece. That is, the battery housing 20 has an open top in the height direction and a closed bottom. The battery housing 51 can be formed by drawing sheet metal with a press and forming the side walls and bottom into one piece.
상기 배터리 하우징(20)의 하면은 대략 플랫한 형태를 가질 수 있다. 상기 배터리 하우징(20)은, 그 높이 방향 일 측에 형성된 개방부를 통해 전극조립체(10)를 수용한다. 상기 배터리 하우징(20)은, 상기 개방부를 통해 전해질도 함께 수용할 수 있다.The lower surface of the battery housing 20 may have a substantially flat shape. The battery housing 20 receives the electrode assembly 10 through an opening formed on one side in the height direction. The battery housing 20 can also accommodate electrolyte through the opening.
상기 배터리 하우징(20)은, 그 상단부에 형성되는 비딩부(21)를 구비할 수 있다.The battery housing 20 may include a beading portion 21 formed at its upper end.
상기 배터리 하우징(20)은, 비딩부(21)보다 더 상부에 형성되는 크림핑부(22)를 더 구비할 수 있다. 상기 비딩부(21)는, 배터리 하우징(20)의 외주면 둘레가 구심방향으로 소정 깊이 압입된 형태를 갖는다. 상기 비딩부(21)는, 전극조립체(10)의 상부에 형성된다. 상기 비딩부(21)가 형성된 영역에서의 배터리 하우징(20)의 내경은, 전극조립체(10)의 직경보다 더 작게 형성된다.The battery housing 20 may further include a crimping portion 22 formed higher than the beading portion 21. The beading portion 21 has a shape in which the circumference of the outer peripheral surface of the battery housing 20 is press-fitted to a predetermined depth in the centripetal direction. The beading portion 21 is formed on the upper part of the electrode assembly 10. The inner diameter of the battery housing 20 in the area where the beading portion 21 is formed is smaller than the diameter of the electrode assembly 10.
상기 비딩부(21)는, 하우징 커버(40)가 안착될 수 있는 지지 면을 제공한다. 또한, 상기 비딩부(21)는, 후술할 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부가 안착 및 결합될 수 있는 지지 면을 제공할 수 있다. 즉, 상기 비딩부(21)의 상면에는, 본 발명의 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부 및/또는 본 발명의 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레가 안착될 수 있다. 도 1과 같이, 상기 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부 및/또는 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레를 안정적으로 지지할 수 있도록 하기 위해, 상기 비딩부(21)의 상면은 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향을 따라, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.The beading portion 21 provides a support surface on which the housing cover 40 can be seated. In addition, the beading portion 21 may provide a support surface on which at least a portion of the edge of the current collector 30, which will be described later, can be seated and coupled. That is, at least a portion of the edge of the current collector 30 of the present invention and/or the edge of the housing cover 40 of the present invention may be seated on the upper surface of the beading portion 21. As shown in FIG. 1, in order to stably support at least a portion of the edge of the current collector 30 and/or the edge of the housing cover 40, at least a portion of the upper surface of the beading portion 21 is It may have a shape extending along a direction approximately parallel to the lower surface of the battery housing 20, that is, in a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20.
상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 형성된다. 상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 배치되는 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레를 감싸도록 연장 및 벤딩(bending)된 형태를 갖는다. 이러한 크림핑부(22)의 형상에 의해 하우징 커버(40)는 비딩부(21) 상에 고정된다. 물론, 이러한 크림핑부(22)가 생략되고 다른 고정구조를 통해 하우징 커버(40)가 배터리 하우징(20)의 개방부를 커버하면서 고정되도록 하는 것도 가능 하다.The crimping part 22 is formed on the upper part of the beading part 21. The crimping portion 22 has a shape that is extended and bent to surround the edge of the housing cover 40 disposed on the top of the beading portion 21. The housing cover 40 is fixed on the beading portion 21 by the shape of the crimping portion 22. Of course, it is also possible to omit the crimping portion 22 and have the housing cover 40 cover the open portion of the battery housing 20 and be fixed through another fixing structure.
다음은, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(제1집전체)(30)을 상세히 설명하기로 한다.Next, with reference to FIGS. 2 and 3, the current collector (first current collector) 30 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(30)은, 배터리 하우징(20) 내부에 수용되며, 전극조립체(10)와 전기적으로 연결되고, 또한 배터리 하우징(20)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 집전체(30)은, 전극조립체(10)와 배터리 하우징(20) 사이를 전기적으로 연결한다.First, referring to FIG. 2, the current collector 30 according to an embodiment of the present invention is accommodated inside the battery housing 20, is electrically connected to the electrode assembly 10, and is also connected to the battery housing 20. is electrically connected to That is, the current collector 30 electrically connects the electrode assembly 10 and the battery housing 20.
바람직하게, 상기 집전체(30)의 적어도 일부는 상기 전극조립체(10)의 제1전극탭(11)과 면대면으로 접촉하고, 상기 집전체(30)의 적어도 다른 일부는 상기 배터리 하우징(20)의 내주면과 면대면으로 접촉한다.Preferably, at least a part of the current collector 30 is in face-to-face contact with the first electrode tab 11 of the electrode assembly 10, and at least another part of the current collector 30 is in contact with the battery housing 20. ) is in face-to-face contact with the inner circumferential surface of the
상기 집전체(30)은, 루프 형상부(31), 루프 형상부(31)로부터 연장되어 제1전극탭(11)과 결합되는 적어도 하나의 탭결합부(32) 및 상기 탭결합부(32)의 단부로부터 연장되어 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33)를 포함한다.The current collector 30 includes a loop-shaped portion 31, at least one tab coupling portion 32 extending from the loop-shaped portion 31 and coupled to the first electrode tab 11, and the tab coupling portion 32. ) and includes at least one first housing coupling portion 33 that extends from the end and is coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20.
상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)의 개수는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는, 둘레방향을 따라 3개 내지 6개가 등간격으로 배치될 수 있다.The number of the tab coupling portion 32 and the first housing coupling portion 33 may be one or two or more, and preferably, three to six tab coupling portions 32 and the first housing coupling portion 33 may be arranged at equal intervals along the circumferential direction.
상기 루프 형상부(31) 및 적어도 하나의 탭결합부(32)는 전극조립체(10)의 상부에 배치되며, 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서 비딩부(21)보다 하부에 위치할 수 있다.The loop-shaped portion 31 and the at least one tab coupling portion 32 are disposed on the upper part of the electrode assembly 10, and when the beading portion 21 is formed in the battery housing 20, the beading portion 21 ) may be located lower than the
상기 루프 형상부(31)는 상기 집전체(30)의 중심에 마련될 수 있다. 이에, 상기 루프 형상부(31)를 중심부라 지칭할 수도 있다.The loop-shaped portion 31 may be provided at the center of the current collector 30. Accordingly, the loop-shaped portion 31 may be referred to as the center.
상기 루프 형상부(31)는, 전극조립체(10)의 중심부에 형성되는 권취홀(H1)과 대응되는 위치에 형성되는 집전체홀(H2)을 구비한다. 서로 연통되는 권취홀(H1) 및 집전체홀(H2)은, 후술할 단자(50)와 집전체(제2집전체)(P) 간의 용접 또는 단자(50)와 리드 탭(미도시) 간의 용접을 위한 용접봉의 삽입 또는 레이저의 조사를 위한 통로로서 기능할 수 있다.The loop-shaped portion 31 includes a current collector hole H2 formed at a position corresponding to a winding hole H1 formed at the center of the electrode assembly 10. The winding hole (H1) and the current collector hole (H2) that communicate with each other are welded between the terminal 50 and the current collector (second current collector) (P), which will be described later, or between the terminal 50 and the lead tab (not shown). It can function as a passage for inserting a welding electrode for welding or irradiating a laser.
상기 루프 형상부(31)는 대략 원형의 판 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 루프 형상부(31)는 그 중심에 집전체홀(H2)이 구비되어 있는 링 형태의 판 형상을 가질 수 있다.The loop-shaped portion 31 may have a substantially circular plate shape. For example, referring to FIG. 2, the loop-shaped portion 31 may have a ring-shaped plate shape with a current collector hole H2 at its center.
상기 적어도 하나의 탭결합부(32)는 집전체(30)의 루프 형상부(31)로부터 대략 방사상으로 배터리 하우징(20)의 내측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 탭결합부(32)는, 예를 들어 복수 개 구비될 수도 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 복수의 탭결합부(32)들 각각은 루프 형상부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 원통형 배터리(1)가 복수의 탭결합부(32)를 구비함으로써, 상기 제1전극탭(11)과의 결합 면적이 증대될 수 있다. 이에 따라, 제1전극탭(11)과 탭결합부(32) 사이의 결합력이 확보되고 전기 저항이 감소될 수 있다.The at least one tab coupling portion 32 may have a shape extending approximately radially from the loop-shaped portion 31 of the current collector 30 toward the inner wall of the battery housing 20. For example, the tab coupling portion 32 may be provided in plural numbers. For example, referring to FIG. 2 , each of the plurality of tab coupling portions 32 may be positioned spaced apart from each other along the circumference of the loop-shaped portion 31 . As the cylindrical battery 1 of the present invention includes a plurality of tab coupling portions 32, the coupling area with the first electrode tab 11 can be increased. Accordingly, the coupling force between the first electrode tab 11 and the tab coupling portion 32 can be secured and the electrical resistance can be reduced.
상기 탭결합부(32)의 길이 방향 단부는, 배터리 하우징(20)에 형성되는 비딩부(21)의 최 내측부보다 더 내측에 위치할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)의 경계 영역은, 배터리 하우징(20)에 형성된 비딩부(21)의 최내측부보다 귄취홀(H1)을 향하는 방향으로 더 내측에 위치할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1하우징 결합부(33)의 단부를 비딩부(21) 상에 위치시키기 위해 집전체(30)을 과도하게 절곡시킴에 따라 발생될 수 있는 부품 간의 결합부위 손상을 방지할 수 있다.The longitudinal end of the tab coupling portion 32 may be located further inside than the innermost portion of the beading portion 21 formed in the battery housing 20. More specifically, the boundary area between the tab coupling portion 32 and the first housing coupling portion 33 is directed toward the winding hole H1 rather than the innermost portion of the beading portion 21 formed in the battery housing 20. It can be located further medially. According to this structure, damage to the joint area between parts that may occur when the current collector 30 is excessively bent to position the end of the first housing coupling portion 33 on the beading portion 21 is prevented. can do.
한편, 상기 집전체(30)과 전극조립체(10) 간의 결합 면적 증대를 통한 결합력 확보 및 전기저항 감소를 위해, 상기 탭결합부(32) 뿐만 아니라 루프 형상부(31) 역시 제1전극탭(11)과 결합할 수도 있다. 상기 제1전극탭(11)의 단부는 탭결합부(32)와 나란하도록 벤딩된 형태로 포밍될 수 있다. 이처럼 제1전극탭(11)의 단부가 포밍되어 탭결합부(32)와 나란하게 벤딩된 상태로 탭결합부(32)와 결합되는 경우, 결합 면적을 증대시켜 결합력 향상 및 전기 저항 감소 효과를 얻을 수 있으며, 또한 전극조립체(10)의 총고를 최소화하여 에너지 밀도 향상 효과를 얻을 수 있다.Meanwhile, in order to secure bonding force and reduce electrical resistance by increasing the bonding area between the current collector 30 and the electrode assembly 10, not only the tab coupling portion 32 but also the loop-shaped portion 31 is also connected to the first electrode tab ( 11) can also be combined. The end of the first electrode tab 11 may be formed in a bent shape to be parallel to the tab coupling portion 32. In this way, when the end of the first electrode tab 11 is formed and bent parallel to the tab coupling portion 32 and coupled to the tab coupling portion 32, the coupling area is increased to improve bonding strength and reduce electrical resistance. In addition, by minimizing the total height of the electrode assembly 10, an energy density improvement effect can be obtained.
상기 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33)는 상기 탭결합부(32)의 단부로부터 연장되어 상기 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33)는 상기 탭결합부(32)의 단부로부터 배터리 하우징(20)의 내측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 제1하우징 결합부(33)는, 예를 들어 복수 개 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 복수의 제1하우징 결합부(33)들 각각은 루프 형상부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 복수의 제1하우징 결합부(33)들은, 배터리 하우징(20)의 내주면 중, 비딩부(21)에 결합될 수 있다. 도 1과 같이, 비딩부(21)의 상면이 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 하고 제1하우징 결합부(33) 역시 동일한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 함으로써 제1하우징 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉하도록 할 수 있다. 또한, 이처럼 상기 제1하우징 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉됨에 따라 두 부품 간의 용접이 원활하게 이루어질 수 있고, 이로써 두 부품 간의 결합력 향상 및 결합 부위에서의 저항 증가를 최소화할 수 있다. 또한, 이와 같이 집전체(30)이 배터리 하우징(20)의 원통부 내주면이 아닌 배터리 하우징(20)의 비딩부(21) 상에 결합되는 구조에 의해, 집전체(30)과 비딩부(21) 사이의 거리가 감소될 수 있다. 따라서, 배터리 하우징(20) 내부의 데드 스페이스가 최소화되어 원통형 배터리(1)의 에너지 밀도가 향상될 수 있다.The at least one first housing coupling portion 33 may extend from an end of the tab coupling portion 32 and be coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20. For example, the at least one first housing coupling portion 33 may have a shape extending from an end of the tab coupling portion 32 toward the inner wall of the battery housing 20. For example, a plurality of first housing coupling portions 33 may be provided. For example, referring to FIG. 2 , each of the plurality of first housing coupling parts 33 may be positioned to be spaced apart from each other along the circumference of the loop-shaped part 31 . Referring to FIG. 1, the plurality of first housing coupling parts 33 may be coupled to the beading part 21 on the inner peripheral surface of the battery housing 20. As shown in Figure 1, the upper surface of the beading portion 21 has a shape extending along a direction approximately parallel to the lower surface of the battery housing 20, that is, a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20, and is coupled to the first housing. The part 33 also has a shape extending along the same direction, so that the first housing coupling part 33 can stably contact the beading part 21. In addition, as the first housing coupling portion 33 is in stable contact with the beading portion 21, welding between the two parts can be performed smoothly, thereby improving the bonding force between the two parts and increasing resistance at the coupling portion. It can be minimized. In addition, due to the structure in which the current collector 30 is coupled to the beading portion 21 of the battery housing 20 rather than the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the battery housing 20, the current collector 30 and the beading portion 21 ) can be reduced. Accordingly, the dead space inside the battery housing 20 can be minimized and the energy density of the cylindrical battery 1 can be improved.
도 2를 참조하면, 상기 제1하우징 결합부(33)는 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 접촉부(33a) 및 탭결합부(32)와 접촉부(33a) 사이를 연결하는 연결부(33b)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the first housing coupling portion 33 includes a contact portion 33a coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20 and a connection portion 33b connecting the tab coupling portion 32 and the contact portion 33a. Includes.
상기 접촉부(33a)는, 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합된다. 상기 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 상기 접촉부(33a)는 상술한 바와 같이 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 안정적인 접촉 및 결합을 위해 비딩부(21) 및 접촉부(33a)는 모두 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.The contact portion 33a is coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20. When the beading portion 21 is formed in the battery housing 20, the contact portion 33a may be coupled to the beading portion 21 as described above. In this case, as described above, for stable contact and coupling, both the beading portion 21 and the contact portion 33a are oriented approximately parallel to the lower surface of the battery housing 20, that is, approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20. It may have a shape that extends along a direction.
도 2를 참조하면, 상기 연결부(33b)는, 루프 형상부(31)와 접촉부(33a) 사이에서 그 연장 방향이 전환되는 벤딩부(B)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 즉, 상기 연결부(33b)는, 일정 범위 내에서 수축 및 신장이 가능한, 예를 들어 스프링 유사 구조 또는 자바라 유사 구조를 가질 수 있다. 이러한 연결부(33b)의 구조는, 일정 범위내에서 전극조립체(10)의 높이 산포가 존재하더라도, 집전체(30)이 결합된 전극조립체(10)를 배터리 하우징(20) 내에 수용시키는 과정에서 접촉부(33a)가 비딩부(21) 상에 밀착될 수 있도록 한다.Referring to FIG. 2, the connecting portion 33b may include at least one bending portion B whose extension direction is switched between the loop-shaped portion 31 and the contact portion 33a. That is, the connection portion 33b may have, for example, a spring-like structure or a bellows-like structure capable of contracting and expanding within a certain range. The structure of this connection portion 33b is such that, even if there is a height distribution of the electrode assembly 10 within a certain range, the contact portion is formed in the process of accommodating the electrode assembly 10 to which the current collector 30 is coupled within the battery housing 20. (33a) is made to be in close contact with the beading portion (21).
본 발명의 도면에서는 상기 벤딩부(B)가 하나 구비된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수개 구비될 수 있음은 물론이다.In the drawing of the present invention, only one bending portion (B) is shown, but the present invention is not limited thereto, and of course, a plurality of bending portions (B) may be provided.
예를 들어, 상기 집전체(30)에 외부 힘이 가해지지 않아 변형이 없는 상태에서의 상기 접촉부(33a)와 루프 형상부(31) 사이의 연직 방향 거리(D; 도 8 내지 도 10 참조)는, 집전체(30)이 결합된 상태의 전극조립체(10)가 배터리 하우징(20) 내에 안착되었을 때의 비딩부(21)의 상면과 루프 형상부(31) 사이의 연직 방향 거리와 동일하거나 연결부(33b)의 신장 가능범위 내에서 더 작게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 연결부(33b)가 이와 같은 조건을 충족하도록 구성되는 경우, 배터리 하우징(20) 내에 집전체(30)이 결합된 전극조립체(10)를 안착시켰을 때 접촉부(33a)는 전극조립체(10)의 무게에 의해 비딩부(21) 상에 자연스럽게 밀착될 수 있다.For example, the vertical distance (D; see FIGS. 8 to 10) between the contact portion 33a and the loop-shaped portion 31 in a state in which no external force is applied to the current collector 30 and no deformation occurs. Is equal to the vertical distance between the upper surface of the beading portion 21 and the loop-shaped portion 31 when the electrode assembly 10 with the current collector 30 coupled is seated in the battery housing 20. It is preferable that the connection portion 33b be formed smaller within the stretchable range. When the connection portion 33b is configured to meet these conditions, when the electrode assembly 10 to which the current collector 30 is coupled is seated in the battery housing 20, the contact portion 33a is connected to the electrode assembly 10. It can naturally come into close contact with the beading portion 21 due to its weight.
뿐만 아니라, 이러한 연결부(33b)의 수축 및 신장 가능한 구조는 원통형 배터리(1)(도 1 참조)의 사용 과정에서 진동 및/또는 충격이 발생하여 전극조립체(10)가 상하로 움직이더라도 일정 범위 내에서는 전극조립체(10)의 움직임에 따른 충격이 완화되도록 한다.In addition, the contractible and expandable structure of the connection portion 33b allows the electrode assembly 10 to move up and down due to vibration and/or impact within a certain range during use of the cylindrical battery 1 (see FIG. 1). In this way, the impact caused by the movement of the electrode assembly 10 is alleviated.
한편, 상기 연결부(33b)가 벤딩부(B)를 하나만 구비하는 경우에 있어서, 벤딩부(B)는 도면에 도시된 것과는 달리 전극조립체(10)의 권취 중심을 향하는 방향, 구심 방향으로 돌출될 수도 있다(도 13 참조). 이러한 연결부(33b)의 벤딩 방향은, 사이징(sizing) 공정진행 시에 집전체(제1집전체)(30)과 전극조립체(10)의 결합 부위 및/또는 집전체(제1집전체)(30)과 배터리 하우징(20)의 결합 부위에 손상이 발생되는 것을 방지하기 위함이다. 사이징(sizing) 공정이란, 원통형 배터리(1)를 제조함에 있어서, 원통형 배터리(1)의 총고를 감소시키기 위해 배터리 하우징(20)의 비딩부(21) 영역이 차지하는 높이를 축소시키기 위한 압축 공정이다. 상기 벤딩부(B) 형성 여부 및 벤딩부(B)의 돌출 방향을 달리하여 사이징 공정 이후의 용접부의 손상 정도를 확인해본 결과, 전극조립체(10)의 구심 방향으로 벤딩부(B)가 돌출되도록 연결부(33b)를 벤딩시킨 구조를 갖는 원통형 배터리(1)에서는 거의 손상이 발생되지 않는다는 것이 확인되었다.Meanwhile, in the case where the connection portion 33b includes only one bending portion B, the bending portion B may protrude in a centripetal direction toward the winding center of the electrode assembly 10, unlike what is shown in the drawing. It may also be possible (see Figure 13). The bending direction of this connection portion 33b is determined by the coupling portion of the current collector (first current collector) 30 and the electrode assembly 10 and/or the current collector (first current collector) ( This is to prevent damage to the joint area between 30) and the battery housing 20. The sizing process is a compression process for reducing the height occupied by the beading portion 21 area of the battery housing 20 in order to reduce the total height of the cylindrical battery 1 when manufacturing the cylindrical battery 1. . As a result of checking the degree of damage to the welded portion after the sizing process by varying the formation of the bending portion (B) and the protruding direction of the bending portion (B), it was found that the bending portion (B) protrudes in the centripetal direction of the electrode assembly (10). It was confirmed that almost no damage occurred in the cylindrical battery 1 having a structure in which the connection portion 33b was bent.
다음으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(30)이 나타나 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(30)은, 앞서 설명된 도 2의 집전체(30)과 비교하여 접촉부(33a)의 형태에 있어서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전체(30)의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.Next, referring to Figure 3, a current collector 30 according to another embodiment of the present invention is shown. The current collector 30 according to another embodiment of the present invention differs from the current collector 30 of FIG. 2 described above only in the shape of the contact portion 33a, and other than that, it is similar to the current collector 30 described above ( The structure of 30) can be applied practically in the same way.
도 3을 참조하면, 접촉부(33a)는 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 내주면을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 접촉부(33a)는, 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부를 따라 원주 방향으로 연장된 호 형태를 가질 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 접촉 면적의 극대화를 위해, 상기 집전체(30)은, 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33) 각각의 접촉부(33a)의 최외측 가장자리를 따라 측정한 연장된 길이의 합이 배터리 하우징(20)의 내주 둘레 길이와 대략 동일하도록 구성될 수도 있다. 이에 따라, 결합 면적의 극대화로 인한 결합력 향상 및 전기 저항 감소 효과를 가질 수 있다.Referring to FIG. 3 , the contact portion 33a may have at least a portion extending along the inner peripheral surface of the battery housing 20 . For example, the contact portion 33a may have an arc shape extending in the circumferential direction along the beading portion of the battery housing 20. In addition, although not shown in the drawing, in order to maximize the contact area, the current collector 30 extends as measured along the outermost edge of each contact portion 33a of at least one first housing coupling portion 33. The sum of the lengths may be configured to be approximately equal to the inner circumferential length of the battery housing 20. Accordingly, the effect of improving bonding force and reducing electrical resistance can be achieved by maximizing the bonding area.
다음으로, 도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(30)이 나타나 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(30)은, 도 3의 집전체(30)과 비교하여, 연결부(33b)의 형태에 있어서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전체(30)의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.Next, referring to Figures 4 and 5, a current collector 30 according to another embodiment of the present invention is shown. The current collector 30 according to another embodiment of the present invention differs from the current collector 30 in FIG. 3 only in the shape of the connecting portion 33b, and other than that, it is similar to the current collector 30 described above. )'s structure can be applied substantially the same.
도 4 및 도 5를 참조하면, 연결부(33b)는 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 내주면을 따라 원주 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 접촉부(33a)는, 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부의 내주면을 따라 원주 방향으로 연장된 호 형태를 가질 수 있고, 상기 연결부(33b) 또한 상기 접촉부(33a)와 연결된 상태로 원주 방향을 따라 연장된 호 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 도 3에 도시된 집전체(30)에 비해 집전체(30)의 면적이 추가적으로 증가되므로, 전기 저항 감소 효과가 극대화될 수 있다. 한편, 도 5를 참조하면, 상기 집전체(30)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 집전체(30)과는 다르게, 벤딩부(B)를 구비하지 않을 수 있다. 이와 같이 벤딩부(B)를 구비하지 않을 경우, 집전체(30) 제작에 필요한 원재료를 절감할 수 있다. 이에 따라 집전체(30)의 제작 비용을 절약할 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5 , at least a portion of the connection portion 33b may have a shape extending in the circumferential direction along the inner peripheral surface of the battery housing 20 . For example, the contact portion 33a may have an arc shape extending in the circumferential direction along the inner peripheral surface of the beading portion of the battery housing 20, and the connecting portion 33b may also be connected to the contact portion 33a. It may have an arc shape extending along the circumferential direction. According to this structure, the area of the current collector 30 is additionally increased compared to the current collector 30 shown in FIG. 3, so the effect of reducing electrical resistance can be maximized. Meanwhile, referring to Figure 5, the current collector 30, unlike the current collector 30 shown in Figures 1 to 3, may not be provided with a bending portion (B). In this way, when the bending portion B is not provided, the raw materials needed to manufacture the current collector 30 can be reduced. Accordingly, the manufacturing cost of the current collector 30 can be saved.
이하 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 집전체(30)에 대해 도 6 내지 도 15를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the current collector 30 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 15.
상기 집전체(30)은, 그 루프 형상부(31)로부터 연장되어 제1전극탭(11)과 결합되는 복수의 탭결합부(32) 및 상기 루프 형상부(31)로부터 연장되어 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 복수의 제1하우징 결합부(33)를 포함한다. 상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)는, 루프 형상부(31)를 통해 간접적으로 연결되며, 서로 직접 연결되지 않는다. 따라서, 본 발명의 원통형 배터리(1)에 외부 충격이 가해졌을 때, 집전체(30)과 전극조립체(10)의 결합 부위 및 집전체(30)과 배터리 하우징(20)의 결합 부위에 손상 발생 가능성을 최소화할 수 있다.The current collector 30 includes a plurality of tab coupling portions 32 extending from the loop-shaped portion 31 and coupled to the first electrode tab 11, and extending from the loop-shaped portion 31 to form a battery housing ( It includes a plurality of first housing coupling portions 33 coupled to the inner peripheral surface of 20). The tab coupling portion 32 and the first housing coupling portion 33 are indirectly connected through the loop-shaped portion 31 and are not directly connected to each other. Therefore, when an external impact is applied to the cylindrical battery 1 of the present invention, damage occurs at the coupling portion between the current collector 30 and the electrode assembly 10 and the coupling portion between the current collector 30 and the battery housing 20. The possibility can be minimized.
상기 루프 형상부(31) 및 복수의 탭결합부(32)는 전극조립체(10)의 상부에 배치되며, 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서 비딩부(21)보다 하부에 위치한다.The loop-shaped portion 31 and the plurality of tab coupling portions 32 are disposed on the upper part of the electrode assembly 10, and when the beading portion 21 is formed in the battery housing 20, the beading portion 21 It is located lower.
상기 루프 형상부(31)는, 전극조립체(10)의 중심부에 형성되는 권취홀(H1)과 대응되는 위치에 형성되는 집전체홀(H2)을 구비한다. 서로 연통되는 권취홀(H1) 및 집전체홀(H2)은, 후술할 단자(50)와 집전체(제2집전체)(P) 간의 용접 또는 단자(50)와 리드 탭(미도시) 간의 용접을 위한 용접봉의 삽입 또는 레이저의 조사를 위한 통로로서 기능할 수 있다.The loop-shaped portion 31 includes a current collector hole H2 formed at a position corresponding to a winding hole H1 formed at the center of the electrode assembly 10. The winding hole (H1) and the current collector hole (H2) that communicate with each other are welded between the terminal 50 and the current collector (second current collector) (P), which will be described later, or between the terminal 50 and the lead tab (not shown). It can function as a passage for inserting a welding rod for welding or irradiating a laser.
상기 복수의 탭결합부(32)들은 집전체(30)의 루프 형상부(31)로부터 대략 방사상으로 배터리 하우징(20)의 측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 탭결합부(32)들 각각은 루프 형상부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 한편, 상기 집전체(30)과 전극조립체(10) 간의 결합 면적 증대를 통한 결합력 확보 및 전기저항 감소를 위해, 상기 탭결합부(32) 뿐만 아니라 루프 형상부(31) 역시 제1전극탭(11)과 결합할 수도 있다. 상기 제1전극탭(11)의 단부는 탭결합부(32)와 나란하도록 벤딩된 형태로 포밍될 수 있다. 이처럼 제1전극탭(11)의 단부가 포밍되어 탭결합부(32)와 나란하게 벤딩된 상태로 탭결합부(32)와 결합되는 경우, 결합 면적을 증대시켜 결합력 향상 및 전기 저항 감소 효과를 얻을 수 있으며, 또한 전극조립체(10)의 총고를 최소화하여 에너지 밀도 향상 효과를 얻을 수 있다.The plurality of tab coupling portions 32 may have a shape extending approximately radially from the loop-shaped portion 31 of the current collector 30 toward the side wall of the battery housing 20. Each of the plurality of tab coupling portions 32 may be positioned spaced apart from each other along the circumference of the loop-shaped portion 31. Meanwhile, in order to secure bonding force and reduce electrical resistance by increasing the bonding area between the current collector 30 and the electrode assembly 10, not only the tab coupling portion 32 but also the loop-shaped portion 31 is also connected to the first electrode tab ( 11) can also be combined. The end of the first electrode tab 11 may be formed in a bent shape to be parallel to the tab coupling portion 32. In this way, when the end of the first electrode tab 11 is formed and bent parallel to the tab coupling portion 32 and coupled to the tab coupling portion 32, the coupling area is increased to improve bonding strength and reduce electrical resistance. In addition, by minimizing the total height of the electrode assembly 10, an energy density improvement effect can be obtained.
상기 복수의 제1하우징 결합부(33)들은 집전체(30)의 루프 형상부(31)로부터 대략 방사상으로 배터리 하우징(20)의 내측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 제1하우징 결합부(33)들 각각은 루프 형상부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 서로 이웃하는 탭결합부(32) 사이에는 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33)가 위치할 수 있다. 상기 복수의 제1하우징 결합부(33)들은, 배터리 하우징(20)의 내주면 중, 예를 들어 비딩부(21)에 결합될 수 있다. 상기 제1하우징 결합부(33)들은, 특히 비딩부(21)의 상면에 결합될 수 있다. 본 발명의 원통형 배터리(1)에 있어서, 이러한 구조를 적용하는 경우, 집전체(30)이 결합된 상태의 전극조립체(10)를 배터리 하우징(20) 내에 수용시키는 공정을 통해 제1하우징 결합부(33)가 자연스럽게 비딩부(21) 상에 안착될 수 있다. 따라서, 배터리 하우징(20)과 집전체(30)의 용접 공정이 수월하게 진행될 수 있다. 또한, 비딩부(21)의 상면이 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 하고 제1하우징 결합부(33) 역시 동일한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 함으로써 제1하우징 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉하도록 할 수 있다. 또한, 이처럼 상기 제1하우징 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉됨에 따라 두 부품 간의 용접이 원활하게 이루어질 수 있고, 이로써 두 부품 간의 결합력 향상 및 결합 부위에서의 저항 증가를 최소화할 수 있다.The plurality of first housing coupling portions 33 may have a shape extending approximately radially from the loop-shaped portion 31 of the current collector 30 toward the inner wall of the battery housing 20 . Each of the plurality of first housing coupling portions 33 may be positioned spaced apart from each other along the circumference of the loop-shaped portion 31 . At least one first housing coupling part 33 may be located between adjacent tab coupling parts 32. The plurality of first housing coupling parts 33 may be coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20, for example, to the beading part 21. The first housing coupling parts 33 may be particularly coupled to the upper surface of the beading part 21. In the cylindrical battery 1 of the present invention, when applying this structure, the electrode assembly 10 with the current collector 30 coupled thereto is accommodated in the battery housing 20 through a process of accommodating the first housing coupling portion. (33) can be naturally seated on the beading portion (21). Accordingly, the welding process of the battery housing 20 and the current collector 30 can proceed easily. In addition, the upper surface of the beading portion 21 is formed to extend in a direction approximately parallel to the lower surface of the battery housing 20, that is, in a direction approximately perpendicular to the side wall of the battery housing 20, and the first housing coupling portion 33 ) Also, by having a shape extending along the same direction, the first housing coupling portion 33 can be stably contacted on the beading portion 21. In addition, as the first housing coupling portion 33 is in stable contact with the beading portion 21, welding between the two parts can be performed smoothly, thereby improving the bonding force between the two parts and increasing resistance at the coupling portion. It can be minimized.
다음으로, 상기 제1하우징 결합부(33)는 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 제1접촉부(33a) 및 루프 형상부(31)와 제1접촉부(33a) 사이를 연결하는 제1연결부(33b)를 포함한다.Next, the first housing coupling portion 33 includes a first contact portion 33a coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20 and a first connection portion connecting the loop-shaped portion 31 and the first contact portion 33a. Includes (33b).
상기 제1접촉부(33a)는, 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합된다. 상기 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 상기 제1접촉부(33a)는 상술한 바와 같이 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 안정적인 접촉 및 결합을 위해 비딩부(21) 및 제1접촉부(33a)는 모두 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.The first contact portion 33a is coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20. When the beading portion 21 is formed in the battery housing 20, the first contact portion 33a may be coupled to the beading portion 21 as described above. In this case, as described above, for stable contact and coupling, both the beading portion 21 and the first contact portion 33a are aligned in a direction approximately parallel to the lower surface of the battery housing 20, that is, approximately on the side wall of the battery housing 20. It may have a shape extending along a vertical direction.
도 8 내지 도 10을 참조하면 상기 제1연결부(33b)는, 루프 형상부(31)와 제1접촉부(33a) 사이에서 그 연장 방향이 전환되는 제1벤딩부(B1)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 즉, 상기 제1연결부(33b)는, 일정 범위 내에서 수축 및 신장이 가능한, 예를 들어 스프링 유사 구조 또는 자바라 유사 구조를 가질 수 있다. 이러한 제1연결부(33b)의 구조는, 일정 범위 내에서 전극조립체(10)의 높이 산포가 존재하더라도, 집전체(30)이 결합된 전극조립체(10)를 배터리 하우징(20) 내에 수용시키는 과정에서 전극조립체(10)의 무게에 의해 제1접촉부(33a)가 비딩부(21) 상에 밀착될 수 있도록 한다.8 to 10, the first connection portion 33b may include at least one first bending portion B1 whose extension direction is switched between the loop-shaped portion 31 and the first contact portion 33a. You can. That is, the first connection portion 33b may have, for example, a spring-like structure or a bellows-like structure capable of contracting and expanding within a certain range. The structure of the first connection portion 33b allows the process of accommodating the electrode assembly 10 to which the current collector 30 is combined within the battery housing 20 even if the height of the electrode assembly 10 is distributed within a certain range. The first contact part 33a is brought into close contact with the beading part 21 by the weight of the electrode assembly 10.
예를 들어, 상기 집전체(30)에 외부 힘이 가해지지 않아 변형이 없는 상태에서의 상기 제1접촉부(33a)와 루프 형상부(31) 사이의 연직 방향 거리(D)는, 집전체(30)이 결합된 상태의 전극조립체(10)가 배터리 하우징(20) 내에 안착되었을 때의 비딩부(21)의 상면과 루프 형상부(31) 사이의 연직 방향 거리와 동일하거나 제1연결부(33b)의 신장 가능 범위 내에서 더 작게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1연결부(33b)가 이와 같은 조건을 충족하도록 구성되는 경우, 배터리 하우징(20) 내에 집전체(30)이 결합된 전극조립체(10)를 안착시켰을 때 제1접촉부(33a)는 전극 조립체(10)의 무게에 의해 비딩부(21) 상에 자연스럽게 밀착될 수 있다.For example, the vertical distance D between the first contact portion 33a and the loop-shaped portion 31 in a state in which no external force is applied to the current collector 30 and no deformation is present, is the current collector ( 30) is the same as the vertical distance between the upper surface of the beading portion 21 and the loop-shaped portion 31 when the electrode assembly 10 is seated in the battery housing 20, or the first connection portion 33b ) is preferably formed smaller within the stretchable range. When the first connection portion 33b is configured to meet these conditions, when the electrode assembly 10 to which the current collector 30 is coupled is seated in the battery housing 20, the first contact portion 33a is the electrode assembly. Due to the weight of (10), it can naturally come into close contact with the beading portion (21).
뿐만 아니라, 이러한 제1연결부(33b)의 수축 및 신장 가능한 구조는 원통형 배터리(1)(도 1 참조)의 사용 과정에서 진동 및/또는 충격이 발생하여 전극조립체(10)가 상하로 움직이더라도 일정 범위 내에서는 전극조립체(10)의 움직임에 따른 충격이 완화되도록 한다. 즉, 상기 제1연결부(33b)의 수축 및 신장 가능한 구조는, 제1접촉부(33a)와 배터리 하우징(20) 간의 결합 부위 및 탭결합부(32)와 제1전극탭(11) 간의 결합 부위에 충격이 전달되지 않도록 완충 작용을 할 수 있다.In addition, the contractible and expandable structure of the first connection portion 33b keeps the electrode assembly 10 constant even if vibration and/or shock occurs during use of the cylindrical battery 1 (see FIG. 1) and the electrode assembly 10 moves up and down. Within this range, the impact caused by the movement of the electrode assembly 10 is alleviated. That is, the contractible and expandable structure of the first connection portion 33b includes the coupling portion between the first contact portion 33a and the battery housing 20 and the coupling portion between the tab coupling portion 32 and the first electrode tab 11. It can act as a buffer to prevent shock from being transmitted to the body.
다음으로, 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(30)이 나타나 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(30)은, 앞서 설명된 집전체(30)(도 7을 예시적으로 참조하여 설명한 집전체)과 비교하여 제1접촉부(33a)의 형태에 있어서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전체(30)의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.Next, referring to Figure 11, a current collector 30 according to another embodiment of the present invention is shown. The current collector 30 according to another embodiment of the present invention has a difference in the shape of the first contact portion 33a compared to the previously described current collector 30 (the current collector illustrated with reference to FIG. 7). Other than that, the structure of the current collector 30 described above can be applied substantially the same.
상기 제1접촉부(33a)는 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 내주면을 따라 원호 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 접촉 면적의 극대화를 위해, 상기 집전체(30)은, 복수의 제1하우징 결합부(33) 각각의 제1접촉부(33a)의 최외측 가장자리를 따라 측정한 연장된 길이의 합이 배터리 하우징(20)의 내주와 대략 동일하도록 구성될 수 있다.At least a portion of the first contact portion 33a may have a shape extending in an arc direction along the inner peripheral surface of the battery housing 20. In this case, in order to maximize the contact area, the current collector 30 has the sum of the extended lengths measured along the outermost edge of the first contact portion 33a of each of the plurality of first housing coupling portions 33. It may be configured to be approximately the same as the inner circumference of the battery housing 20.
다음으로, 도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(30)이 나타나 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(30)은, 앞선 실시예들에 따른 집전체(30)들(도 7 및 도 11을 예시적으로 참조하여 설명한 집전체)과 비교하여 제2하우징 결합부(34)가 더 구비된다는 점에서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전체(30)들의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.Next, referring to Figure 12, a current collector 30 according to another embodiment of the present invention is shown. The current collector 30 according to another embodiment of the present invention has a second housing compared to the current collectors 30 according to the previous embodiments (the current collector illustrated with reference to FIGS. 7 and 11). The only difference is that a coupling portion 34 is further provided, but other than that, the structures of the current collectors 30 described above can be applied substantially the same.
상기 제2하우징 결합부(34)는, 탭결합부(32)의 단부로부터 연장되어 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합된다. 복수의 상기 탭결합부(32)들 중 적어도 하나의 단부에는 이러한 제2하우징 결합부(34)가 구비된다. 상기 제2하우징 결합부(34)는 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 제2접촉부(34a) 및 루프 형상부(31)와 제2접촉부(34a) 사이를 연결하는 제2연결부(34b)를 포함한다. The second housing coupling portion 34 extends from the end of the tab coupling portion 32 and is coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20. The second housing coupling portion 34 is provided at an end of at least one of the plurality of tab coupling portions 32. The second housing coupling portion 34 includes a second contact portion 34a coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20 and a second connection portion 34b connecting the loop-shaped portion 31 and the second contact portion 34a. Includes.
상기 제2접촉부(34a)는, 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합된다. 상기 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 제2접촉부(34a)는 전술한 제1접촉부(33a)와 마찬가지로 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 안정적인 접촉 및 결합을 위해, 비딩부(21) 및 제2접촉부(34a)는 모두 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.The second contact portion 34a is coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20. In the case where the beading portion 21 is formed in the battery housing 20, the second contact portion 34a may be coupled to the beading portion 21 in the same manner as the first contact portion 33a described above. In this case, as described above, for stable contact and coupling, both the beading portion 21 and the second contact portion 34a are located in a direction approximately parallel to the lower surface of the battery housing 20, that is, on the side wall of the battery housing 20. It may have a shape extending along an approximately vertical direction.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 도 11에 도시된 제1접촉부(33a)의 형태처럼, 제2접촉부(34a) 역시 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 내주면을 따라 원호 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 집전체(30)과 배터리 하우징(20) 간의 접촉 면적 극대화를 위해, 상기 집전체(30)은, 복수의 제2하우징 결합부(34) 각각의 제2접촉부(34a)의 최외측 가장자리를 따라 측정한 연장된 길이의 합이 배터리 하우징(20)의 내주와 대략 동일하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, like the shape of the first contact portion 33a shown in FIG. 11, the second contact portion 34a also has a shape in which at least a portion of the second contact portion 34a extends in an arc direction along the inner peripheral surface of the battery housing 20. You can have it. In this case, in order to maximize the contact area between the current collector 30 and the battery housing 20, the current collector 30 is located on the outermost side of the second contact portion 34a of each of the plurality of second housing coupling portions 34. The sum of the extended lengths measured along the edge may be configured to be approximately equal to the inner circumference of the battery housing 20.
도 13 및 도 14를 참조하면 상기 제2연결부(34b)는, 앞서 설명한 제1연결부(33b)와 마찬가지로, 탭결합부(32)와 제2접촉부(34a) 사이에서 그 연장 방향이 전환되는 제2벤딩부(B2)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 상기 제2벤딩부(B2)의 형성으로 인해 제2연결부(34b)가 수축 및 신장이 가능한 구조를 가지며, 이에 따라 원통형 배터리(1)의 조립 공정 상의 장점 및 완충 효과를 갖는다는 점은 앞서 설명한 바와 동일하다. 상기 제2벤딩부(B2)는 도 13과 같이 전극조립체(10)의 구심 방향으로 돌출되거나, 도 14와 같이 전극조립체(10)의 중심축 방향으로 돌출될 수 있다.13 and 14, the second connection portion 34b, like the first connection portion 33b described above, is a second connection portion whose extension direction is switched between the tab coupling portion 32 and the second contact portion 34a. 2. At least one bending portion (B2) may be provided. As explained above, due to the formation of the second bending portion B2, the second connecting portion 34b has a structure capable of contracting and expanding, and thus has an advantage and a buffering effect in the assembly process of the cylindrical battery 1. Same as bar. The second bending portion B2 may protrude in the centripetal direction of the electrode assembly 10 as shown in FIG. 13 or may protrude in the direction of the central axis of the electrode assembly 10 as shown in FIG. 14 .
본 발명의 도면에서는 상기 제2벤딩부(B2)가 하나 구비된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 앞서 설명한 제1연결부(33b)와 마찬가지로, 제2벤딩부(B2) 역시 복수개 구비될 수 있다.In the drawing of the present invention, only the case where the second bending portion (B2) is provided is shown, but the present invention is not limited thereto, and like the first connecting portion (33b) described above, the second bending portion (B2) Also, a plurality of them may be provided.
도 15를 참조하면, 본 발명의 집전체(제1집전체)(30)은 적어도 하나의 주액홀(H3)을 구비할 수 있다. 상기 주액홀(H3)은, 예를 들어 탭결합부(32)에 구비될 수 있다. 상기 탭결합부(32)가 복수개 구비되는 경우에 있어서, 적어도 하나의 탭결합부(32)에 상기 주액홀(H3)이 구비될 수 있다. 상기 주액홀(H3)은, 예를 들어 탭결합부(32) 상에 형성되는 적어도 하나의 웰딩 라인(W)의 일 측에 구비되거나 또는 양 측에 각각 구비될 수 있다. Referring to FIG. 15, the current collector (first current collector) 30 of the present invention may be provided with at least one liquid injection hole (H3). The liquid injection hole (H3) may be provided, for example, in the tab coupling portion (32). In the case where a plurality of tab coupling portions 32 are provided, the liquid injection hole H3 may be provided in at least one tab coupling portion 32. For example, the liquid injection hole H3 may be provided on one side or both sides of at least one welding line W formed on the tab coupling portion 32.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리(1)를 제조함에 있어서, 전극조립체(10)와 집전체(제1집전체)(30)을 포함하는 결합체를 배터리 하우징(20) 내에 수용시킨 후 전해액을 주액할 수 있다. 이 때, 상기 주액홀(H3)로 인해 주액성이 향상될 수 있다.In manufacturing the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention, the assembly including the electrode assembly 10 and the current collector (first current collector) 30 is accommodated in the battery housing 20 and then the electrolyte can be injected. At this time, the liquid injection ability can be improved due to the liquid injection hole (H3).
도 14를 참조하면, 본 발명의 제1하우징 결합부(33)의 제1연결부(33b) 및/또는 제2하우징 결합부(34)의 제2연결부(34b)는 1회 벤딩된 형태를 가질 수 있으며, 도 8 및 도 13에 도시된 것과는 다른 방향으로 벤딩된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제1연결부(33b)에 형성되는 제1벤딩부(B1) 및/또는 제2연결부(34b) 상에 형성되는 제2벤딩부(B2)는 원통형 배터리(1)(도 1 참조)의 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 이러한 제1연결부(33b) 및/또는 제2연결부(34b)의 벤딩 방향은 사이징(sizing) 공정 진행 시에 집전체(제1집전체)(30)과 전극조립체(10)의 결합 부위 및/또는 집전체(제1집전체)(30)과 배터리 하우징(20)의 결합 부위에 손상이 발생되는 것을 방지하기 위함이다. 사이징(sizing)이란, 원통형 배터리(1)를 제조함에 있어서, 원통형 배터리(1)의 총고를 감소시키기 위해 배터리 하우징(20)의 비딩부(21) 영역이 차지하는 높이를 축소시키기 위한 압축 공정이다. 상기 벤딩부(B1, B2) 형성 여부 및 벤딩부(B1, B2)의 돌출 방향을 달리하여 사이징 공정 이후의 용접부 손상 정도를 확인해 본 결과, 전극조립체(10)의 구심 방향 또는 전극조립체(10)의 중심축 방향을 향하는 방향으로 벤딩부(B1, B2)가 돌출된 구조를 갖는 원통형 배터리(1)에서는 거의 손상이 발생되지 않는다는 것이 확인되었다.Referring to FIG. 14, the first connection portion 33b of the first housing connection portion 33 and/or the second connection portion 34b of the second housing connection portion 34 of the present invention have a shape that is bent once. and may have a shape bent in a different direction from that shown in FIGS. 8 and 13. That is, the first bending portion (B1) formed on the first connecting portion (33b) and/or the second bending portion (B2) formed on the second connecting portion (34b) of the cylindrical battery 1 (see FIG. 1). It may have a protruding shape in the direction toward the central axis. The bending direction of the first connection portion 33b and/or the second connection portion 34b is determined by the coupling portion of the current collector (first current collector) 30 and the electrode assembly 10 and/or during the sizing process. Alternatively, this is to prevent damage to the joint area between the current collector (first current collector) 30 and the battery housing 20. Sizing is a compression process for reducing the height occupied by the beading portion 21 area of the battery housing 20 in order to reduce the total height of the cylindrical battery 1 when manufacturing the cylindrical battery 1. As a result of checking the degree of damage to the weld zone after the sizing process by varying the formation of the bending portions (B1, B2) and the protrusion direction of the bending portions (B1, B2), the centripetal direction of the electrode assembly 10 or the electrode assembly 10 It was confirmed that almost no damage occurred in the cylindrical battery 1 having a structure in which the bending portions B1 and B2 protrude in the direction toward the central axis.
이하 도 16 내지 도 18을 참조하여, 원통형 배터리에 사용할 수 있는 집전체의 또 다른 실시예를 설명한다. 또 다른 실시예의 집전체(30)은, 원통형 배터리(1)에 적용되는 전극조립체(10)와 배터리 하우징(20) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.Hereinafter, with reference to FIGS. 16 to 18, another embodiment of a current collector that can be used in a cylindrical battery will be described. The current collector 30 in another embodiment may electrically connect the electrode assembly 10 applied to the cylindrical battery 1 and the battery housing 20.
상기 집전체(30)은, 상기 전극조립체(10)의 제1전극탭(11)을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체(10)의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부(31)를 포함한다.The current collector 30 includes a loop-shaped portion 31 surrounding the central axis of the electrode assembly 10 to define an opening area exposing the first electrode tab 11 of the electrode assembly 10. Includes.
상기 루프 형상부(31)는, 둘레방향으로 연장되는 부분뿐만 아니라 반경방향으로 연장되는 부분을 함께 포함할 수 있다. 상기 루프 형상부(31)는 상기 제1전극탭(11)의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향으로 연장되는 복수의 제1부분(31a), 상기 제1반경 위치보다 외측의 제2반경 위치에서, 원주 방향으로 인접하는 제1부분(31a) 사이에 배치된 복수의 제2부분(31b); 그리고 원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분(31a)과 그들 사이에 위치한 제2부분(31b)을 연결하여 상기 탭결합부(32)가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분(31c)을 포함할 수 있다. 제3부분(31c)은 대략 반경 방향으로 연장될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제3부분(31c)은 직선 형상으로 연장되거나, 도시된 것과 달리 호 형상 또는 직선 형상과 호 형상이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.The loop-shaped portion 31 may include a portion extending in the radial direction as well as a portion extending in the circumferential direction. The loop-shaped portion 31 includes a plurality of first portions 31a extending in the circumferential direction from a first radius position of the exposed area of the first electrode tab 11, and a second radius outside the first radius position. In position, a plurality of second portions (31b) disposed between circumferentially adjacent first portions (31a); And it may include a third part (31c) connecting the first part (31a) adjacent in the circumferential direction and the second part (31b) located between them to define a space where the tab coupling portion (32) extends. You can. The third portion 31c may extend approximately in the radial direction, but the present invention is not limited thereto. The third part 31c may extend in a straight line, or, unlike shown, in an arc shape or a combination of a straight line and an arc.
상기 제1부분(31a), 상기 제2부분(31b) 및 상기 제3부분(31c)은 상기 제1전극탭(11)과 면대면으로 접촉한다. 따라서, 전극조립체(10)의 제1전극탭(11)과 집전체(30)가 서로 접촉하는 면적을 더욱 증가시킬 수 있다.The first part (31a), the second part (31b), and the third part (31c) contact the first electrode tab 11 face to face. Accordingly, the contact area between the first electrode tab 11 and the current collector 30 of the electrode assembly 10 can be further increased.
상기 루프 형상부(31)는 전극조립체(10)의 중심축 또는 이와 대응하는 위치에 마련된 집전체홀(H2)을 둘러싸는 폐루프 형상을 가질 수 있다. 이러한 폐루프 형상은, 도 17에 도시된 바와 같이 제1부분(31a), 제2부분(31b) 및 제3부분(31c)이 완전히 연결된 폐루프일 수 있다.The loop-shaped portion 31 may have a closed loop shape surrounding the current collector hole H2 provided at the central axis of the electrode assembly 10 or a position corresponding thereto. This closed loop shape may be a closed loop in which the first part 31a, the second part 31b, and the third part 31c are completely connected, as shown in FIG. 17.
대안적으로, 상기 루프 형상부(31)는, 실질적으로 루프 형상을 가지는 형상일 수 있다. 즉 도 18에 도시된 바와 같이, 제1부분(31a)의 특정 위치에 절개부(31d)가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 루프 형상부(31)는 정확하게는 개루프 형태이지만, 전체적으로 폐루프 형태로 인식될 수 있는 형태를 가진다. 절개부(31d)는 제1부분(31a)뿐만 아니라 제2부분(31b) 및/또는 제3부분(31c)에 형성될 수 있음은 당업자에게 자명하다.Alternatively, the loop-shaped portion 31 may be substantially loop-shaped. That is, as shown in FIG. 18, a cutout portion 31d may be formed at a specific location of the first portion 31a. In this case, the loop-shaped portion 31 is precisely in the form of an open loop, but has a shape that can be recognized as a closed loop as a whole. It is obvious to those skilled in the art that the cutout portion 31d can be formed not only in the first portion 31a but also in the second portion 31b and/or the third portion 31c.
상기 집전체(30)은, 상기 루프 형상부(31)와 연결되는 탭결합부(32)를 포함한다. 상기 탭결합부(32)는 상기 제2부분(31b)로부터 상기 전극조립체(10)의 구심 방향으로 연장될 수 있다. 상기 탭결합부(32)는 직선 형상으로 연장되거나, 도시된 것과 달리 호 형상 또는 직선 형상 및 호 형상이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.The current collector 30 includes a tab coupling portion 32 connected to the loop-shaped portion 31. The tab coupling portion 32 may extend from the second portion 31b in the centripetal direction of the electrode assembly 10. The tab coupling portion 32 may extend in a straight line, or, unlike shown, in an arc shape or a combination of a straight line shape and an arc shape.
상기 탭결합부(32)는 상기 루프 형상부(31)와 실질적으로 동일 평면 내에 배치될 수 있다. 상기 탭결합부(32)와 상기 제3부분(31c) 사이에는 갭(g)이 구비될 수 있다. 상기 갭(g)은 직선 형상으로 연장되거나 도시된 것과 달리 호 형상 또는 직선 형상과 호 형상이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.The tab coupling portion 32 may be disposed in substantially the same plane as the loop-shaped portion 31. A gap g may be provided between the tab coupling portion 32 and the third portion 31c. The gap g may extend in a straight line or, unlike shown, in an arc shape or a combination of a straight line and an arc.
실시예의 상기 탭결합부(32)는, 앞서 설명한 다른 실시예의 탭결합부(32)와 달리, 루프 형상부(31)의 제2부분(31b)로부터 구심 방향으로 연장된다. 즉 상기 탭결합부(32)는, 상기 루프 형상부(31)에 의해 정의되는 개구 영역의 내측에 배치될 수 있다. 상기 개구 영역은 상기 전극조립체(10)의 중심으로부터 방사상으로 연장될 수 있고, 상기 탭결합부(32) 또한 개구 영역 내에서 방사상으로 연장될 수 있다. The tab coupling portion 32 of the embodiment extends centripetally from the second portion 31b of the loop-shaped portion 31, unlike the tab coupling portion 32 of other embodiments described above. That is, the tab coupling portion 32 may be disposed inside the opening area defined by the loop-shaped portion 31. The opening area may extend radially from the center of the electrode assembly 10, and the tab coupling portion 32 may also extend radially within the opening area.
상기 루프 형상부(31)의 내측으로부터 상기 전극조립체(10)의 권취홀(H1) 가장자리까지의 거리는 상기 탭결합부(32)의 길이보다 크거나 같을 수 있다.The distance from the inside of the loop-shaped portion 31 to the edge of the winding hole H1 of the electrode assembly 10 may be greater than or equal to the length of the tab coupling portion 32.
상기 탭결합부(32)는 상기 전극조립체(10)의 제1전극탭(11)과 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다. The tab coupling portion 32 may be coupled to the first electrode tab 11 of the electrode assembly 10 by welding or the like.
선택적으로, 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a) 및/또는 제2부분(31b) 및/또는 제3부분(31c)은 제1전극탭(11)과 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다.Optionally, the first part (31a) and/or the second part (31b) and/or the third part (31c) of the loop-shaped portion (31) are coupled to the first electrode tab (11) by welding or the like. It can be.
이처럼, 루프 형상부(31)의 각 부위를 전체적으로, 또는 선택적으로 상기 제1전극탭(11)에 용접할 수 있다.In this way, each part of the loop-shaped portion 31 can be entirely or selectively welded to the first electrode tab 11.
다음으로, 상기 집전체(30)은, 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a)과 연결되는 제1하우징 결합부(33)를 포함한다.Next, the current collector 30 includes a first housing coupling portion 33 connected to the first portion 31a of the loop-shaped portion 31.
상기 제1하우징 결합부(33)는 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a)으로부터 반경방향의 외측으로 연장될 수 있다.The first housing coupling portion 33 may extend outward in the radial direction from the first portion 31a of the loop-shaped portion 31.
상기 제1하우징 결합부(33)의 반경방향 외측 단부는 상기 배터리 하우징(20)의 내주면과 결합할 수 있다.The radially outer end of the first housing coupling portion 33 may be coupled to the inner peripheral surface of the battery housing 20.
상기 제1하우징 결합부(33)가 상기 루프 형상부(31)와 연결되는 부위는, 상기 탭결합부(32)가 상기 루프 형상부(31)와 연결되는 부위와 대비하여 반경방향으로 더 내측에 배치될 수 있다.The portion where the first housing coupling portion 33 is connected to the loop-shaped portion 31 is radially further inward compared to the portion where the tab coupling portion 32 is connected to the loop-shaped portion 31. can be placed in
상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)는 상기 루프 형상부(31)를 경유하여 연결될 수 있다. 즉, 상기 탭결합부(32)는 제2부분(31b)에 연결되고, 상기 제1하우징 결합부(33)는 제1부분(31a)에 연결된다. 상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)는 상기 루프 형상부(31)와 원주 방향으로 서로 다른 위치에 연결되면서, 반경방향으로도 서로 다른 위치에서 상기 루프 형상부(31)와 연결된다.The tab coupling portion 32 and the first housing coupling portion 33 may be connected via the loop-shaped portion 31. That is, the tab coupling part 32 is connected to the second part 31b, and the first housing coupling part 33 is connected to the first part 31a. The tab coupling portion 32 and the first housing coupling portion 33 are connected to the loop-shaped portion 31 at different positions in the circumferential direction, and the loop-shaped portion 31 is connected to the loop-shaped portion 31 at different positions in the radial direction. is connected to
이에 따라, 상기 원통형 배터리에 진동이나 충격이 가해질 때, 상기 제1하우징 결합부(33)를 통해 전달되는 진동이나 충격이 상기 루프 형상부(31)의 기하학적 형상에 의해 흡수되거나 완충될 수 있다. 즉, 상기 루프 형상부(31)의 제3부분(31c)과 탭결합부(32) 사이에 갭이 존재하므로 외부에서 가해지는 진동이나 충격은 제3부분(31c)을 통해서 탭결합부(32)에 전달된다. 이 경우, 진동이나 충격이 전달되는 경로가 증가됨으로써 진동이나 충격이 완화될 수 있다.Accordingly, when vibration or impact is applied to the cylindrical battery, the vibration or impact transmitted through the first housing coupling portion 33 may be absorbed or cushioned by the geometric shape of the loop-shaped portion 31. That is, since there is a gap between the third part (31c) of the loop-shaped portion (31) and the tab coupling part (32), vibration or shock applied from the outside is transmitted to the tab coupling part (32) through the third part (31c). ) is passed on. In this case, the vibration or shock can be alleviated by increasing the path through which the vibration or shock is transmitted.
상기 제1하우징 결합부(33)는, 상기 배터리 하우징(20)의 내주면과 접촉하는 제1접촉부(33a) 및 상기 제1접촉부(33a)와 상기 루프 형상부(31) 사이를 연결하는 제1연결부(33b)를 포함할 수 있다. 제1연결부(33b)는 상기 제1접촉부(33a)보다 반경방향으로 더 내측에 배치되고, 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a)보다 반경방향으로 더 외측에 배치된다.The first housing coupling portion 33 includes a first contact portion 33a contacting the inner peripheral surface of the battery housing 20 and a first contact portion 33a connecting the first contact portion 33a and the loop-shaped portion 31. It may include a connection portion (33b). The first connection portion 33b is disposed radially further inward than the first contact portion 33a and radially outer than the first portion 31a of the loop-shaped portion 31.
즉 상기 제1연결부(33b)의 반경방향 외측 단부는 상기 제1접촉부(33a)와 연결될 수 있고, 상기 제1연결부(33b)의 반경방향 내측 단부는 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a)과 연결될 수 있다.That is, the radially outer end of the first connection portion 33b may be connected to the first contact portion 33a, and the radially inner end of the first connection portion 33b may be connected to the first portion of the loop-shaped portion 31. It can be connected to (31a).
상기 제1접촉부(33a)는 제1하우징 결합부(33)의 반경방향 외측 단부에 마련되고, 원주방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1접촉부(33a)는 상기 제1연결부(33b)의 반경 방향 외측 단부로부터 원주 방향을 따라 양방향으로 연장될 수 있다.The first contact portion 33a is provided at a radially outer end of the first housing coupling portion 33 and may extend in the circumferential direction. The first contact portion 33a may extend in both directions along the circumferential direction from the radially outer end of the first connection portion 33b.
상기 제1접촉부(33a)는 호 형상을 이룰 수 있다. 바람직하게, 상기 제1접촉부(33a)는 상기 제1접촉부(33a)가 접촉할 배터리 하우징(20)의 내주면 및/또는 비딩부(21)와 대응하는 형상을 가질 수 있다.The first contact portion 33a may have an arc shape. Preferably, the first contact portion 33a may have a shape corresponding to the inner peripheral surface and/or the beading portion 21 of the battery housing 20 with which the first contact portion 33a will contact.
호 형상을 가진 상기 제1접촉부(33a)의 최외측 가장자리의 곡률은 상기 배터리 하우징(20)의 내주면의 곡률과 대응할 수 있다.The curvature of the outermost edge of the arc-shaped first contact portion 33a may correspond to the curvature of the inner peripheral surface of the battery housing 20.
상기 제1연결부(33b)는 전극조립체(10)의 반경방향 및 축방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1연결부(33b)는 반경방향 외측으로 갈수록 축방향으로 전극조립체로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다.The first connection portion 33b may extend in the radial and axial directions of the electrode assembly 10. The first connection portion 33b may extend radially outward and away from the electrode assembly in the axial direction.
상기 제1연결부(33b)는 곧게 연장될 수 있다.The first connection portion 33b may extend straight.
상기 제1연결부는 앞서 설명한 하나 또는 둘 이상의 제1벤딩부를 구비할 수 있으나, 실시예에서는 이를 생략하고 단순한 형태의 제1연결부(33b)를 예시한다.The first connection part may include one or more first bending parts described above, but this is omitted in the embodiment and a simple first connection part 33b is illustrated.
한편, 도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 하우징 커버(40)는, 배터리 하우징(20)의 일 측에 형성된 상기 개방부를 커버한다. 상기 하우징 커버(40)는, 배터리 하우징(20) 상단에 형성되는 크림핑부(22)에 의해 고정될 수 있다. 이 경우, 고정력의 향상 및 배터리 하우징(20)의 밀폐성 향상을 위해 배터리 하우징(20)과 하우징 커버(40) 사이에는 실링가스켓(G1)이 개재될 수 있다. 상기 하우징 커버(40)는 전류의 통로로 기능해야 하는 부품이 아닐 수 있다. 따라서, 용접 또는 다른 부품의 적용에 따른 고정을 통해 배터리 하우징(20)과 하우징 커버(40)를 견고히 고정시키고 배터리 하우징(20)의 개방부의 밀폐성을 확보할 수만 있다면, 실링가스켓(G1)의 적용이 필수적인 것은 아니다.Meanwhile, referring to FIGS. 1 and 6 , the housing cover 40 covers the opening formed on one side of the battery housing 20 . The housing cover 40 may be fixed by a crimping portion 22 formed on the top of the battery housing 20. In this case, a sealing gasket G1 may be interposed between the battery housing 20 and the housing cover 40 to improve the fixing force and the airtightness of the battery housing 20. The housing cover 40 may not be a part that must function as a path for electric current. Therefore, as long as the battery housing 20 and the housing cover 40 can be firmly fixed through welding or fixing by applying other parts and the sealing of the open portion of the battery housing 20 can be secured, the sealing gasket (G1) can be applied. This is not essential.
한편, 상기 실링가스켓(G1)이 적용되는 실시예에 따르면, 상기 실링가스켓(G1)은, 상기 하우징 커버(40)의 가장자리를 감싸는 대략 링 형상을 가질 수 있다. 상기 실링가스켓(G1)은, 하우징 커버(40)의 상면, 하면 및 측면을 동시에 커버할 수 있다. Meanwhile, according to an embodiment in which the sealing gasket (G1) is applied, the sealing gasket (G1) may have a substantially ring shape surrounding the edge of the housing cover 40. The sealing gasket (G1) can cover the top, bottom, and side surfaces of the housing cover 40 at the same time.
실링가스켓(G1)의 부위 중에서 하우징 커버(40)의 하면을 커버하는 부위의 반경방향 길이는, 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 상기 하우징 커버(40)의 상면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이보다 작거나 같을 수 있다. 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 하우징 커버(40)의 하면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이가 지나치게 길면, 배터리 하우징(20)을 상하로 압축하는 과정에서 실링가스켓(G1)이 집전체(30)을 가압하여, 집전체(30) 및/또는 배터리 하우징(20)이 변형될 가능성이 있다. 따라서, 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 하우징 커버(40)의 하면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이를 일정 수준으로 작게 설계하면, 집전체(30) 및/또는 배터리 하우징(20)의 변형을 방지할 수 있다. 구체적으로, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 하우징 커버(40)의 하면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이는, 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 상기 하우징 커버(40)의 상면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이보다 작게 형성될 수 있다.The radial length of the portion of the sealing gasket (G1) covering the lower surface of the housing cover 40 is greater than the radial length of the portion of the sealing gasket (G1) covering the upper surface of the housing cover 40. It can be less than or equal to. If the radial length of the portion of the sealing gasket (G1) that covers the lower surface of the housing cover (40) is too long, the sealing gasket (G1) may compress the current collector (30) during the process of compressing the battery housing (20) up and down. By pressing, there is a possibility that the current collector 30 and/or the battery housing 20 may be deformed. Therefore, if the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the lower surface of the housing cover 40 is designed to be small to a certain level, deformation of the current collector 30 and/or the battery housing 20 can be prevented. can do. Specifically, as shown in FIGS. 1 and 6, the radial length of the portion of the sealing gasket G1 that covers the lower surface of the housing cover 40 is the housing cover ( 40) may be formed to be smaller than the radial length of the area covering the upper surface.
한편, 상기 접촉부(33a)는, 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부(21)와 상기 실링가스켓(G1) 사이에 개재되어 고정될 수 있다. 즉, 상기 접촉부(33a)가 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부(21)와 상기 실링가스켓(G1) 사이에 개재된 상태에서 상기 크림핑부(22)의 크림핑 힘으로 인해 상기 접촉부(33a)가 고정될 수 있다.Meanwhile, the contact portion 33a may be interposed and fixed between the beading portion 21 of the battery housing 20 and the sealing gasket G1. That is, when the contact portion 33a is interposed between the beading portion 21 of the battery housing 20 and the sealing gasket G1, the contact portion 33a is crimped due to the crimping force of the crimping portion 22. can be fixed.
또는, 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부(21)와 상기 집전체(30)의 접촉부(33a) 사이에 용접부가 형성될 수도 있다. 예를 들어, 크림핑 힘만으로는 접촉부(33a)의 고정이 확실하게 이루어지지 않을 수 있다. 또는, 실링가스켓(G1)이 열에 의해 수축되거나, 크림핑부(22)가 외부로부터 충격을 받아 변형될 경우, 집전체(10)의 접촉부(33a)와 배터리 하우징(20) 사이의 결합력이 저하될 가능성이 있다. 따라서, 접촉부(33a)가 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부(21) 상에 얹혀진 상태에서 용접을 통해 접촉부(33a)를 배터리 하우징(20)에 고정할 수 있다. 그 후 접촉부(33a) 상단에 실링가스켓(G1)에 의해 감싸진 하우징 커버(40)를 얹고 크림핑부(22)를 형성함으로써 원통형 배터리(1)를 완성할 수 있다. 이 때, 용접 방법으로는 예를 들면 레이저 용접, 저항 용접, 초음파 용접 등이 가능하나, 용접 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.Alternatively, a welding portion may be formed between the beading portion 21 of the battery housing 20 and the contact portion 33a of the current collector 30. For example, the contact portion 33a may not be securely fixed using only crimping force. Alternatively, if the sealing gasket (G1) is contracted by heat or the crimping portion (22) is deformed by external shock, the bonding force between the contact portion (33a) of the current collector (10) and the battery housing (20) may decrease. There is a possibility. Therefore, the contact portion 33a can be fixed to the battery housing 20 through welding while the contact portion 33a is placed on the beading portion 21 of the battery housing 20. Thereafter, the cylindrical battery 1 can be completed by placing the housing cover 40 surrounded by the sealing gasket G1 on the top of the contact portion 33a and forming the crimping portion 22. At this time, welding methods include, for example, laser welding, resistance welding, ultrasonic welding, etc., but the welding method is not limited to these.
상기 하우징 커버(40)는, 배터리 하우징(20)의 내부에 발생된 가스로 인한 내압 증가를 방지하기 위해 형성되는 벤팅부(41)를 구비할 수 있다. 상기 벤팅부(41)는, 하우징 커버(40)의 일부에 형성되며 내부 압력이 가해졌을 때 용이하게 파단될 수 있도록 주변 영역보다 구조적으로 취약한 영역에 해당한다. 상기 벤팅부(41)는, 예를 들어 주변 영역과 더 얇은 두께를 갖는 영역일 수 있다. The housing cover 40 may be provided with a venting portion 41 formed to prevent an increase in internal pressure due to gas generated inside the battery housing 20. The venting portion 41 is formed in a part of the housing cover 40 and corresponds to an area that is structurally weaker than the surrounding area so that it can be easily broken when internal pressure is applied. For example, the venting portion 41 may be an area that has a thinner thickness than the surrounding area.
상기 하우징 커버(40)의 높이는 크림핑부(22)의 높이보다 낮을 수 있다. 이 경우, 원통형 배터리(1)를 180도 회전시켜 원통형 배터리(1)를 소정의 트레이에 장착할 수 있다. 상기 하우징 커버(40)과 크림핑부(22) 사이에 높이차가 있으므로, 크림핑부(22)만 트레이의 표면에 접촉하고, 상기 하우징 커버(40)와 트레이의 표면에는 간극이 존재한다. 간극은 배터리 하우징(20)의 내부에서 가스가 벤트될 때 벤트 공간을 제공할 수 있다.The height of the housing cover 40 may be lower than the height of the crimping portion 22. In this case, the cylindrical battery 1 can be rotated 180 degrees and mounted on a predetermined tray. Since there is a height difference between the housing cover 40 and the crimping part 22, only the crimping part 22 contacts the surface of the tray, and a gap exists between the housing cover 40 and the surface of the tray. The gap may provide a vent space when gases are vented from the interior of the battery housing 20.
상기 단자(50)는, 배터리 하우징(20)의 개방부의 반대 편에서 배터리 하우징(20)을 관통하여 전극조립체(10)의 제2전극탭(12)과 전기적으로 연결된다. 상기 단자(50)는, 배터리 하우징(20)의 하면의 대략 중심부를 관통할 수 있다. 상기 단자(50)는, 예를 들어 제2전극탭(12)에 결합되는 집전체(제2집전체)(P)과 결합되거나 또는 제2전극탭(12)에 결합되는 리드 탭(미도시)과 결합됨으로써 전극조립체(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 단자(50)는 전극조립체(10)의 제2전극과 동일한 극성을 가지며, 제2전극단자(T2)로서 기능할 수 있다. 상기 제2전극탭(12)이 양극 탭인 경우, 단자(50)는 양극 단자로서 기능할 수 있다. 이러한 단자(50)의 극성 및 기능을 고려할 때, 단자(50)는 이와 반대극성을 갖는 배터리 하우징(20)과는 절연 상태를 유지해야 한다. 이를 위해, 단자(50)와 배터리 하우징(20) 사이에는 절연가스켓(G2)이 적용될 수 있다. 이와는 달리, 단자(50)의 표면 중 일부에 절연성 물질로 코팅을 함으로써 절연을 실현할 수도 있다.The terminal 50 penetrates the battery housing 20 on the opposite side of the opening of the battery housing 20 and is electrically connected to the second electrode tab 12 of the electrode assembly 10. The terminal 50 may penetrate approximately the center of the lower surface of the battery housing 20. The terminal 50 is, for example, coupled to a current collector (second current collector) (P) coupled to the second electrode tab 12, or a lead tab (not shown) coupled to the second electrode tab 12. ) can be electrically connected to the electrode assembly 10. Accordingly, the terminal 50 has the same polarity as the second electrode of the electrode assembly 10 and can function as the second electrode terminal T2. When the second electrode tab 12 is a positive tab, the terminal 50 can function as a positive terminal. Considering the polarity and function of the terminal 50, the terminal 50 must remain insulated from the battery housing 20, which has the opposite polarity. For this purpose, an insulating gasket (G2) may be applied between the terminal 50 and the battery housing 20. Alternatively, insulation may be achieved by coating a portion of the surface of the terminal 50 with an insulating material.
마찬가지 이유에서, 제2전극탭(12) 및/또는 집전체(제2집전체)(P)은 배터리 하우징(20)과 절연 상태를 유지해야 한다. 이를 위해, 상기 제2전극탭(12)과 배터리 하우징(20) 사이 및/또는 집전체(제2집전체)(P)과 배터리 하우징(20) 사이에는 인슐레이터(S)가 개재될 수 있다. 상기 인슐레이터(S)가 적용되는 경우, 제2전극탭(12)과의 전기적 연결을 위해 단자(50)는 인슐레이터(S)를 관통할 수 있다.For the same reason, the second electrode tab 12 and/or the current collector (second current collector) P must be maintained in an insulated state from the battery housing 20. To this end, an insulator (S) may be interposed between the second electrode tab 12 and the battery housing 20 and/or between the current collector (second current collector) P and the battery housing 20. When the insulator (S) is applied, the terminal 50 may penetrate the insulator (S) for electrical connection with the second electrode tab 12.
한편, 본 발명에 있어서, 배터리 하우징(20)의 표면 전체는 제1전극단자(T1)로 기능할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극탭(11)이 음극 탭인 경우, 제1전극단자(T1)는 음극 단자일 수 있다. 본 발명에 따른 원통형 배터리(1)는, 이처럼 배터리 하우징(20)의 개방부 반대 편에 위치하는 하면 상에 노출되는 단자(50) 및 배터리 하우징(20)의 하면 중 단자(50)가 차지하는 영역을 제외한 나머지 영역을 각각 제2전극단자(T2) 및 제1전극단자(T1)으로 이용할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 원통형 배터리(1)는, 복수의 원통형 배터리(1)를 전기적으로 연결함에 있어서 일 방향에서 양극/음극을 모두 연결할 수 있어 전기적 연결 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 원통형 배터리(1)는, 배터리 하우징(20)의 개방부 반대 편에 위치한 하면의 대부분을 전극단자로 이용 가능한 구조를 가지므로, 전기적 연결을 위한 부품을 용접할 수 있는 충분한 면적의 확보가 가능한 장점을 갖는다.Meanwhile, in the present invention, the entire surface of the battery housing 20 can function as the first electrode terminal (T1). For example, when the first electrode tab 11 is a negative electrode tab, the first electrode terminal T1 may be a negative electrode terminal. The cylindrical battery 1 according to the present invention has a terminal 50 exposed on the lower surface located opposite to the opening of the battery housing 20 and an area occupied by the terminal 50 among the lower surface of the battery housing 20. It has a structure in which the remaining areas except for can be used as the second electrode terminal (T2) and the first electrode terminal (T1), respectively. Therefore, in the cylindrical battery 1 according to the present invention, when electrically connecting a plurality of cylindrical batteries 1, both anodes and cathodes can be connected in one direction, thereby simplifying the electrical connection structure. In addition, the cylindrical battery 1 according to the present invention has a structure in which most of the lower surface located on the opposite side of the opening of the battery housing 20 can be used as electrode terminals, so that it is sufficient to weld parts for electrical connection. It has the advantage of being able to secure area.
본 발명에 있어서, 실링가스켓(G1) 및 절연가스켓(G2)은 절연성 및 탄성이 있는 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 일 예에서, 실링가스켓(G1) 및 절연가스켓(G2)은 폴리프로필렌, 폴리부틸렌테레프탈레이드, 폴리플루오르화에틸렌 등으로 이루어질 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the sealing gasket (G1) and the insulating gasket (G2) may be made of a polymer resin that has insulating and elastic properties. In one example, the sealing gasket (G1) and the insulating gasket (G2) may be made of polypropylene, polybutylene terephthalate, polyfluoroethylene, etc., but the present invention is not limited thereto.
바람직하게, 원통형 배터리는, 예를 들어 폼 팩터의 비(원통형 배터리의 직경을 높이로 나눈 값, 즉 높이(H) 대비 직경(Φ)의 비로 정의됨)가 대략 0.4 보다 큰 원통형 배터리일 수 있다.Preferably, the cylindrical battery may be, for example, a cylindrical battery with a form factor ratio (defined as the diameter of the cylindrical battery divided by the height, i.e. the ratio of the diameter (Φ) to the height (H)) greater than approximately 0.4. .
여기서, 폼 팩터란, 원통형 배터리의 직경 및 높이를 나타낸 숫자열을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리는, 예를 들어 46110, 4875, 48110, 4880, 4680 등일 수 있다. 폼 팩터를 나타내는 수치에서, 앞의 숫자 2개는 원통형 배터리의 직경을 나타내고, 나머지 숫자들은 원통형 배터리의 높이를 나타낸다.Here, the form factor refers to a string of numbers indicating the diameter and height of the cylindrical battery. The cylindrical battery according to an embodiment of the present invention may be, for example, 46110, 4875, 48110, 4880, 4680, etc. In the numbers representing the form factor, the first two numbers represent the diameter of the cylindrical battery, and the remaining numbers represent the height of the cylindrical battery.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 0.418인 원통형 배터리일 수 있다.The battery according to an embodiment of the present invention may be a cylindrical battery that has an approximately cylindrical shape, a diameter of approximately 46 mm, a height of approximately 110 mm, and a form factor ratio of 0.418.
다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 75mm이고, 폼 팩터의 비는 0.640인 원통형 배터리 일 수 있다.A battery according to another embodiment may be a cylindrical battery that has an approximately cylindrical shape, has a diameter of approximately 48 mm, a height of approximately 75 mm, and a form factor ratio of 0.640.
또 다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 0.436인 원통형 배터리일 수 있다.A battery according to another embodiment may be a cylindrical battery that has an approximately cylindrical shape, a diameter of approximately 48 mm, a height of approximately 110 mm, and a form factor ratio of 0.436.
또 다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 0.600인 원통형 배터리일 수 있다.A battery according to another embodiment may be a cylindrical battery that has an approximately cylindrical shape, a diameter of approximately 48 mm, a height of approximately 80 mm, and a form factor ratio of 0.600.
또 다른 실시예에 따른 배터리은, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 0.575인 원통형 배터리일 수 있다.A battery according to another embodiment may be a cylindrical battery that has an approximately cylindrical shape, a diameter of approximately 46 mm, a height of approximately 80 mm, and a form factor ratio of 0.575.
종래에는, 폼 팩터의 비가 대략 0.4 이하인 배터리들이 이용되었다. 즉, 종래에는, 예를 들어 1865 배터리, 2170 배터리 등이 이용되었다. 1865 배터리의 경우, 그 직경이 대략 18mm이고, 그 높이는 대략 65mm이고, 폼 팩터의 비는 0.277이다. 2170 배터리의 경우, 그 직경이 대략 21mm이고, 그 높이는 대략 70mm이고, 폼 팩터의 비는 0.300이다.Conventionally, batteries with a form factor ratio of approximately 0.4 or less have been used. That is, conventionally, for example, 1865 batteries, 2170 batteries, etc. were used. For the 1865 battery, its diameter is approximately 18 mm, its height is approximately 65 mm, and its form factor ratio is 0.277. For the 2170 battery, its diameter is approximately 21 mm, its height is approximately 70 mm, and the form factor ratio is 0.300.
본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는 하우징 커버(40)가 극성을 갖지 않는다. 그 대신, 제1집전체(30)가 배터리 하우징(51)의 내주면에 연결되어 있어서 배터리 하우징(20)의 바닥부 외부면이 단자(50)와는 반대 극성을 가진다. 따라서, 복수의 원통형 배터리(1)를 직렬 및/또는 병렬 연결하고자 할 때, 배터리 하우징(20)의 바닥부 외부면과 단자(50)를 이용하여 원통형 배터리(1)의 한 쪽 방향에서 버스 바 연결 등의 배선을 수행할 수 있다. 원통형 배터리(1)는 도면에 나타낸 것과 달리 단자(50)가 상부 방향으로 향하고 하우징 커버(20)가 하부 방향을 향하도록 배치된 상태에서 단자(50)와 그 주변의 평평한 표면을 이용하여 전기적 배선이 이루어질 수 있다. 이를 통해, 동일 공간에 탑재할 수 있는 원통형 배터리들의 수를 증가시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.In the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention, the housing cover 40 does not have polarity. Instead, the first current collector 30 is connected to the inner peripheral surface of the battery housing 51, so that the outer surface of the bottom of the battery housing 20 has an opposite polarity to the terminal 50. Therefore, when connecting a plurality of cylindrical batteries 1 in series and/or parallel, the bus bar is connected in one direction of the cylindrical battery 1 using the bottom outer surface of the battery housing 20 and the terminal 50. Wiring, such as connection, can be performed. Unlike shown in the drawing, the cylindrical battery 1 is arranged so that the terminal 50 faces upward and the housing cover 20 faces downward, and electrical wiring is carried out using the terminal 50 and the flat surface surrounding it. This can be done. Through this, energy density can be improved by increasing the number of cylindrical batteries that can be mounted in the same space.
상술한 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는 배터리 팩을 제조하는데 사용될 수 있다.The cylindrical battery 1 according to the above-described embodiment can be used to manufacture a battery pack.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(3)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 19 is a diagram schematically showing the configuration of the battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(3)은 원통형 배터리(1)들이 전기적으로 연결된 집합체 및 이를 수용하는 팩 하우징(2)을 포함한다. 원통형 배터리(1)는 상술한 실시예에 따른 배터리이다. 도면에서는, 도면 도시의 편의상 원통형 배터리(1)의 전기적 연결을 위한 버스바, 냉각 유닛, 외부 단자 등의 부품의 도시는 생략되었다.Referring to FIG. 19, the battery pack 3 according to an embodiment of the present invention includes an assembly of electrically connected cylindrical batteries 1 and a pack housing 2 accommodating the same. The cylindrical battery 1 is a battery according to the above-described embodiment. In the drawing, for convenience of illustration, parts such as a bus bar, cooling unit, and external terminals for electrical connection of the cylindrical battery 1 are omitted.
배터리 팩(3)은 자동차에 탑재될 수 있다. 자동차는 일 예로 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있다. 자동차는 4륜 자동차 또는 2륜 자동차를 포함한다.The battery pack 3 can be mounted on a vehicle. The vehicle may be, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid vehicle. Motor vehicles include four-wheeled vehicles or two-wheeled vehicles.
도 20은 도 19의 배터리 팩(3)을 포함하는 자동차(50)를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 20 is a diagram for explaining the automobile 50 including the battery pack 3 of FIG. 19.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩(3)을 포함한다. 자동차(5)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)으로부터 전력을 공급받아 동작한다.Referring to FIG. 20, a vehicle 5 according to an embodiment of the present invention includes a battery pack 3 according to an embodiment of the present invention. The vehicle 5 operates by receiving power from the battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The above-described embodiments should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention will be indicated by the claims to be described later rather than the detailed description given above. In addition, the meaning and scope of the patent claims to be described later, as well as all changes and modifications derived from the equivalent concept, should be construed as being included in the scope of the present invention.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrative drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformation can occur. In addition, although the operational effects according to the configuration of the present invention were not explicitly described and explained in the above description of the embodiments of the present invention, it is natural that the predictable effects due to the configuration should also be recognized.
Claims (44)
상기 전극조립체를 수용하는 배터리 하우징; 및
상기 제1전극탭 및 상기 배터리 하우징의 내주면과 접촉하여 상기 제1전극탭과 상기 배터리 하우징을 전기적으로 연결하는 집전체를 포함하고,
상기 집전체는,
상기 제1전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부;
상기 개구 영역과 인접한 상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 제1전극탭과 결합하는 탭결합부; 및
상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부를 포함하는, 원통형 배터리.
An electrode assembly including a first electrode tab consisting of an uncoated portion exposed at one end;
a battery housing accommodating the electrode assembly; and
It includes a current collector that contacts the first electrode tab and an inner peripheral surface of the battery housing to electrically connect the first electrode tab and the battery housing,
The current collector is,
a loop-shaped portion surrounding the central axis of the electrode assembly to define an opening area exposing the first electrode tab;
a tab coupling portion extending from an inside of the loop-shaped portion adjacent to the opening area toward the opening area and coupled to the first electrode tab exposed through the opening area; and
A cylindrical battery comprising a housing coupling portion extending from the outside of the loop-shaped portion toward an inner peripheral surface of the battery housing and coupled to the battery housing.
상기 탭결합부는 상기 제1전극탭과 면대면으로 접촉하고, 상기 하우징 결합부는 상기 배터리 하우징의 내주면과 면대면으로 접촉하는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
The tab coupling part contacts the first electrode tab face to face, and the housing coupling part contacts the inner peripheral surface of the battery housing face to face.
상기 루프 형상부는,
상기 제1전극탭의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 제1부분;
상기 제1반경 위치 외측의 제2반경 위치에서, 원주 방향으로 인접하는 제1부분 사이에 배치된 복수의 제2부분; 및
원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분과 그들 사이에 위치한 제2부분을 연결하여 상기 탭결합부가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분을 포함하는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
The loop-shaped portion,
a plurality of first parts arranged to be spaced apart along a circumferential direction at a first radius position of the exposed area of the first electrode tab;
a plurality of second parts disposed between circumferentially adjacent first parts at a second radial position outside the first radial position; and
A cylindrical battery comprising a third part connecting a first part adjacent in the circumferential direction and a second part located between them to define a space through which the tab coupling portion extends.
상기 제1부분, 상기 제2부분 및 상기 제3부분은 상기 제1전극탭과 면대면으로 접촉하는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 3,
The first part, the second part and the third part are in face-to-face contact with the first electrode tab.
상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 상기 전극조립체의 구심 방향으로 연장되는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 3,
The tab coupling portion extends from the second portion in a centripetal direction of the electrode assembly.
상기 탭결합부는 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
The tab coupling portion is a cylindrical battery extending in a straight shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 탭결합부와 상기 제3부분 사이에 갭이 구비되는 것인, 원통형 배터리.
According to clause 5,
A cylindrical battery having a gap between the tab coupling portion and the third portion.
상기 제3부분은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 원통형 배터리.
In clause 7,
The third portion is a cylindrical battery extending in a straight line shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 갭은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 원통형 배터리.
In clause 7,
A cylindrical battery, wherein the gap extends in a straight line shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 개구 영역은 상기 전극조립체의 중심으로부터 방사상으로 연장되어 있는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
A cylindrical battery, wherein the opening area extends radially from the center of the electrode assembly.
상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 전극 조립체의 권취홀 가장자리까지의 거리는 상기 탭결합부의 길이보다 크거나 같은 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
A cylindrical battery, wherein the distance from the inside of the loop-shaped portion to the edge of the winding hole of the electrode assembly is greater than or equal to the length of the tab coupling portion.
상기 배터리 하우징의 축방향 일측에는 개방부가 마련되고,
상기 하우징 결합부는 상기 개방부가 마련된 상기 배터리 하우징의 내주면에 연결되는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
An opening is provided on one axial side of the battery housing,
The housing coupling portion is connected to the inner peripheral surface of the battery housing where the opening portion is provided.
상기 하우징 결합부는 상기 배터리 하우징의 개방부 부근에 마련되고 구심 방향으로 함몰된 비딩부의 내주면에 연결되는 것인, 원통형 배터리.
According to clause 12,
The housing coupling portion is provided near the opening of the battery housing and is connected to the inner peripheral surface of the beading portion recessed in the centripetal direction.
상기 개방부를 커버하는 하우징 커버; 및
상기 하우징 커버와 상기 배터리 하우징 사이에 개재되는 실링가스켓을 더 포함하고,
상기 하우징 결합부는 상기 실링가스켓과 상기 비딩부 사이에 개재되어 고정되는 것인, 원통형 배터리.
According to clause 13,
a housing cover covering the opening; and
Further comprising a sealing gasket interposed between the housing cover and the battery housing,
A cylindrical battery wherein the housing coupling part is interposed and fixed between the sealing gasket and the beading part.
상기 전극조립체는 무지부로 이루어진 제2전극탭을 더 포함하고,
상기 제2전극탭은 상기 배터리 하우징의 축방향 타측에 마련된 단자와 전기적으로 연결되는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
The electrode assembly further includes a second electrode tab consisting of an uncoated portion,
The second electrode tab is electrically connected to a terminal provided on the other axial side of the battery housing.
상기 전극조립체의 중심에는 권취홀이 마련되고,
상기 루프 형상부의 중심에는 상기 권취홀과 마주하는 집전체홀이 마련된 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
A winding hole is provided at the center of the electrode assembly,
A cylindrical battery having a current collector hole facing the winding hole at the center of the loop-shaped portion.
상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부는 상기 루프 형상부를 경유하여 연결되는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
A cylindrical battery wherein the tab coupling portion and the housing coupling portion are connected via the loop-shaped portion.
상기 루프 형상부는 폐루프를 이루는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
A cylindrical battery in which the loop-shaped portion forms a closed loop.
상기 루프 형상부는 1개소 이상의 절개부를 구비하는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
A cylindrical battery, wherein the loop-shaped portion has one or more cutouts.
상기 하우징 결합부는,
상기 배터리 하우징의 내주면 상에 결합되는 접촉부; 및
상기 접촉부와 상기 루프 형상부 사이를 연결하는 연결부를 포함하는 것인, 원통형 배터리.
According to paragraph 1,
The housing coupling part,
a contact portion coupled to the inner peripheral surface of the battery housing; and
A cylindrical battery comprising a connecting portion connecting the contact portion and the loop-shaped portion.
상기 접촉부는 상기 배터리 하우징의 내주면의 원주 방향과 대응하는 방향으로 연장되는 것인, 원통형 배터리.
According to clause 20,
The contact portion extends in a direction corresponding to the circumferential direction of the inner peripheral surface of the battery housing.
상기 연결부는 원심 방향 및 축방향으로 연장되는 것인, 원통형 배터리.
According to clause 20,
A cylindrical battery, wherein the connection portion extends in a centrifugal direction and an axial direction.
상기 연결부는 하나 이상의 벤딩부를 구비하는 것인, 원통형 배터리.
According to clause 20,
A cylindrical battery, wherein the connection portion includes one or more bending portions.
상기 벤딩부는 상기 전극조립체의 구심 방향 또는 축방향으로 돌출된 것인, 원통형 배터리.
According to clause 23,
A cylindrical battery wherein the bending portion protrudes in a centripetal or axial direction of the electrode assembly.
A battery pack comprising the cylindrical battery of any one of claims 1 to 24.
A motor vehicle containing the battery pack of claim 25.
상기 전극조립체의 일측 단부에서 무지부로 이루어진 전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부;
상기 개구 영역과 인접하는 상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 전극탭과 결합하는 탭결합부; 및
상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부;를 포함하는 것인, 집전체.
As a current collector that electrically connects the electrode assembly included in the cylindrical battery and the battery housing,
a loop-shaped portion surrounding the central axis of the electrode assembly to define an opening area exposing an electrode tab made of an uncoated portion at one end of the electrode assembly;
a tab coupling portion extending from an inside of the loop-shaped portion adjacent to the opening area toward the opening area and engaging the electrode tab exposed through the opening area; and
A current collector comprising a; a housing coupling portion extending from the outside of the loop-shaped portion toward an inner peripheral surface of the battery housing and coupled to the battery housing.
상기 루프 형상부는,
상기 전극탭의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 제1부분;
상기 제1반경 위치 외측의 제2반경 위치에서 원주 방향으로 인접하는 제1부분 사이에 배치된 복수의 제2부분; 및
원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분과 그들 사이에 위치한 제2부분을 연결하여 상기 탭결합부가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분을 포함하는 것인, 집전체.
According to clause 27,
The loop-shaped portion,
a plurality of first parts arranged to be spaced apart in a circumferential direction at a first radius position of the exposed area of the electrode tab;
a plurality of second parts disposed between circumferentially adjacent first parts at a second radial position outside the first radial position; and
A current collector comprising a third part connecting a first part adjacent in the circumferential direction and a second part located between them to define a space through which the tab coupling portion extends.
상기 제1부분, 상기 제2부분 및 상기 제3부분은 동일한 평면 상에 위치하는 것인, 집전체.
According to clause 28,
The first part, the second part and the third part are located on the same plane.
상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 상기 전극조립체의 구심 방향으로 연장되는 것인, 집전체.
According to clause 28,
The tab coupling portion extends from the second portion in a centripetal direction of the electrode assembly.
상기 탭결합부는 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 집전체.
According to clause 27,
The tab coupling portion extends in a straight line shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 탭결합부와 상기 제3부분 사이에 갭이 구비되는 것인, 집전체.
According to clause 30,
A current collector having a gap between the tab coupling portion and the third portion.
상기 제3부분은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 집전체.
According to clause 32,
The third portion is a current collector extending in a straight line shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 갭은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 집전체.
According to clause 32,
The current collector, wherein the gap extends in a straight line shape, an arc shape, or a combination thereof.
상기 개구 영역은 상기 전극조립체의 중심으로부터 방사상으로 연장되어 있는 것인, 집전체.
According to clause 27,
The current collector wherein the opening area extends radially from the center of the electrode assembly.
상기 루프 형상부의 중심에는 집전체홀이 마련된 것인, 집전체.
According to clause 27,
A current collector in which a current collector hole is provided at the center of the loop-shaped portion.
상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부는 상기 루프 형상부를 경유하여 연결되는 것인, 집전체.
According to clause 27,
The tab coupling portion and the housing coupling portion are connected via the loop-shaped portion.
상기 루프 형상부는 폐루프를 이루는 것인, 집전체.
According to clause 27,
The loop-shaped portion forms a closed loop.
상기 루프 형상부는 1개소 이상의 절개부를 구비하는 것인, 집전체.
According to clause 27,
A current collector wherein the loop-shaped portion has one or more cut portions.
상기 하우징 결합부는,
상기 배터리 하우징과 접촉하는 접촉부; 및
상기 접촉부와 상기 루프 형상부 사이를 연결하는 연결부;를 포함하는 것인, 집전체.
According to clause 27,
The housing coupling part,
a contact portion in contact with the battery housing; and
A current collector comprising; a connecting portion connecting the contact portion and the loop-shaped portion.
상기 접촉부는 원주 방향으로 연장되는 것인, 집전체.
According to clause 40,
A current collector wherein the contact portion extends in a circumferential direction.
상기 연결부는 상기 전극조립체의 원심 방향 및 축방향으로 연장되는 것인, 집전체.
According to clause 40,
The current collector extends in the centrifugal and axial directions of the electrode assembly.
상기 연결부는 하나 이상의 벤딩부를 구비하는 것인, 집전체.
According to clause 40,
A current collector wherein the connection portion includes one or more bending portions.
상기 벤딩부는 상기 전극조립체의 구심 방향 또는 축방향으로 돌출되는 것인, 집전체.According to clause 43,
The current collector wherein the bending portion protrudes in the centripetal or axial direction of the electrode assembly.
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| EP22901710.8A EP4362210A1 (en) | 2021-12-01 | 2022-11-28 | Cylindrical battery and current collector applied thereto, and battery pack and vehicle including such cylindrical battery |
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