KR20070096651A - 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형리튬 이차전지 - Google Patents

원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형리튬 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극조립체의 하부로 돌출되는 전극탭을 연장 형성하고 이를 대략 ㄷ자 형상으로 절곡하여 전극조립체의 외주면까지 이르게 함으로써, 전극조립체의 외주면과 캔의 내주면 사이의 유격을 줄여 전극조립체의 회전에 의해 전극탭 용접부위가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형 리튬 이차전지에 관한 것이다.
원통형 리튬 이차전지, 전극조립체, 음극탭, 전동공구용, 실링 테이프

Description

원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형 리튬 이차전지{Electrode assembly for cylinderical lithium rechargeable battery and Cylinderical lithium rechargeable battery using the same}
도 1은 일반적인 원통형 리튬 이차전지의 수직 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 수직 단면도
도 3a는 도 2 중 전극탭들이 절곡되기 전의 전극조립체의 사시도
도 3b는 도 2 중 전극탭들이 절곡된 후의 전극조립체의 사시도
도 3c는 용접에 의해 연장된 제 2전극탭을 구비하는 전극조립체의 사시도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체의 사시도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
200 - 리튬 이차전지 205, 305 - 전극조립체
210, 310 - 제 1전극판(양극판) 215, 315 - 제 1전극탭(양극탭)
220, 320 - 제 2전극판(음극판) 225, 325 - 제 2전극탭(음극탭)
230, 330 - 세퍼레이터 240 - 캔
241 - 측면판 242 - 하면판
280 - 캡조립체
본 발명은 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극조립체의 하부로 돌출되는 전극탭을 연장 형성하고 이를 대략 ㄷ자 형상으로 절곡하여 전극조립체의 외주면까지 이르게 함으로써, 전극조립체의 외주면과 캔의 내주면 사이의 유격을 줄여 전극조립체의 회전에 의해 전극탭 용접부위가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형 리튬 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 원통형 리튬 이차전지의 수직 단면도를 나타낸다.
원통형 리튬 이차전지(100)는, 도 1을 참조하면, 전극조립체(105)와, 상기 전극조립체(105)와 전해액을 수용하는 원통형 캔(140)과, 상기 원통형 캔(140) 상부에 조립되어 상기 원통형 캔(140)을 밀봉하며 상기 전극조립체(105)에서 발생되는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡조립체(180)를 포함하여 형성된다.
상기 전극조립체(105)는 양극집전체의 표면에 양극활물질층이 코팅된 양극판(110)과 음극집전체의 표면에 음극활물질층이 코팅된 음극판(120)과 상기 양극판(110) 및 음극판(120) 사이에 위치하여 상기 양극판(110)과 음극판(120)을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터(130)가 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성된다. 상기 양극판(110)은, 도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극집전체와, 그 양면에 코팅된 양극활물질층을 포함하고 있다. 상기 양극판(110)의 양 말단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극집전체 영역, 즉, 양극무지부가 형성된다. 상기 양극무지부의 일단에는 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며, 전극조립체(105)의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극 탭(115)이 접합되어 있다. 또한, 상기 음극판(120)은 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극집전체와, 그 양면에 코팅된 음극활물질층을 포함하고 있다. 상기 음극판(120)의 양 말단은 음극활물질층이 형성되지 않은 음극집전체 영역, 즉 음극무지부가 형성된다. 상기 음극무지부의 일단에는 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며, 전극조립체(105)의 하부로 일정 길이 돌출된 음극 탭(125)이 접합되어 있다. 더불어 상기 전극조립체(105)의 상부 및 하부에는 각각 캡조립체(180) 또는 원통형 캔(140)과의 접촉을 방지하기 위한 절연 플레이트(134, 132)가 더 포함되어 형성될 수 있다.
상기 원통형 캔(140)은 상기 원통형 전극조립체(105)가 수용될 수 있는 소정 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통형 측면판(141)과 상기 원통형 측면판(141)의 하부를 밀폐하는 하면판(142)을 포함하여 형성되며, 상기 원통형 측면판 (141)의 상부는 상기 전극조립체(105)를 삽입하기 위하여 개구(開口)되어 있다. 상기 원통형 캔(140)의 하면판(142) 중앙에 상기 전극조립체(105)의 음극 탭(125)이 접합됨으로써, 상기 원통형 캔(140) 자체는 음극 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 원통형 캔(140)은 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성된다. 더불어 상기 원통형 캔(140)은 상부의 개구에 결합되는 상기 캡조립체(180)의 상부를 압박하도록 상단에서 내부로 휘어진 크리핑(clipping)부(143)가 형성된다. 또한, 상기 원통형 캔(140)은 상기 크리핑부(143)로부터 하방으로 상기 캡조립체의 두께에 대응되는 거리만큼 이격된 위치에 상기 캡조립체(180)의 하부를 압박하도록 안쪽으로 움푹 파인 비딩(beading)부(144)가 더 형성되어 있다.
상기 캡조립체(180)는 안전밴트(161), 전류차단수단(172)과 이차보호소자 (173)및 캡업(174)을 포함하여 형성된다. 상기 안전밴트(161)는 판상으로 중앙에 하부로 돌출되는 돌출부가 형성되어 상기 캡조립체(180)의 하부에 위치하며, 이차전지의 내부에서 발생한 압력에 의하여 돌출부가 상부 방향으로 변형하게 된다. 상기 안전밴트(161)의 하면 소정위치에는 전극조립체(105)의 양극판(110) 및 음극판(120) 중에서 한 전극판 예를 들어, 양극판(110)에서 인출한 양극탭(115)이 용접되어 상기 안전밴트(161)와 전극조립체(105)의 양극판(110)이 전기적으로 연결된다. 여기서 양극판(110) 및 음극판(120) 중 나머지 전극판, 예를 들어 음극은 도시하지 않은 탭 혹은 직접 접촉 방식에 의해 캔(140)과 전기적으로 연결된다. 상기 안전 밴트(161)는 캔(140) 내부의 압력 상승시 변형되거나 파열되어 상기 전류차단수단(172)을 파손시키는 역할을 한다.
통상적으로 원통형 리튬 이차전지에서 양극탭은 전극조립체의 상부로 돌출되고, 음극탭은 전극조립체의 하부로 돌출되도록 형성된다. 이 때, 전극조립체의 하부로 돌출된 음극탭은 캔 하면판의 상면에 저항 용접 등의 방식에 의해 용접된다. 리튬 이차전지는 낙하 등의 외부충격을 받게 되면 캔 내부의 전극조립체가 변형 또는 회전할 수 있다. 더욱이 전동공구용으로 사용되는 리튬 이차전지는 전동공구의 사용시 많은 진동을 받게 되어 전극조립체가 회전할 수 있는 가능성이 커지게 된다. 전극조립체가 변형 또는 회전하게 되면 전극조립체의 하부로 돌출된 음극탭이 캔의 하면판으로부터 탈리하게 된다는 문제점이 발생할 수 있다. 음극탭이 캔의 하면판으로부터 탈리하면 접촉저항이 증가하여 전지 전체로 볼 때 내부저항(IR)이 증가하게 되므로 발열 등의 문제점이 발생할 수 있다. 한편, 전지의 안전성 테스트 중에 드럼테스트라는 것이 있다. 드럼테스트는 대략 팔각형 형상의 드럼 내부에 전지를 넣고 상하좌우 유동을 시킨 후에 내부저항을 측정하여 전극조립체의 회전 여부를 판별하는 것이다. 통상적인 리튬 이차전지는 드럼테스트를 거치게 되면 내부저항이 상당 정도로 증가하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 특히 전극조립체의 하부로 돌출되는 전극탭을 연장 형성하고 이를 대략 ㄷ자 형상으로 절곡하여 전극조립체의 외주면까지 이르게 함으로써, 전극조립체의 외주면과 캔의 내주면 사이의 유격을 줄여 전극조립체의 회전에 의해 전극탭 용접부위가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형 리튬 이 차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체는 제 1전극탭을 구비하는 제 1전극판, 제 2전극탭을 구비하는 제 2전극판 및 상기 제 1전극판과 상기 제 2전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체에 있어서, 상기 제 2전극탭은 상기 전극조립체의 하부로 돌출되도록 형성되며, 일측 단부가 상기 제 1전극판에 부착되고, 타측 단부가 상기 전극조립체의 외주면에 위치하도록 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2전극탭은 ㄷ자 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2전극탭의 타측 단부는 상기 전극조립체의 하단부로부터 상기 전극조립체 외주면 높이의 적어도 20%되는 지점에 위치하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 2전극탭은 일체형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2전극탭은 상기 제 2전극판에 연결되는 제 1부분과, 상기 제 1부분과 전기적으로 연결되는 제 2부분을 포함하여 이루어질 수도 있다.
또한, 상기 제 1부분과 상기 제 2부분은 저항용접 또는 초음파 용접에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 2전극탭의 타측 단부는 실링 테이프(sealing tape)에 의해 상기 전극조립체의 외주면에 고정될 수 있다. 이 때, 상기 실링 테이프는 상기 전극조립체의 외주면에 적어도 1회 감기도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1전극탭은 양극탭이며, 상기 제 2전극탭은 음극탭일 수 있다.
또한, 본 발명의 원통형 리튬 이차전지는 제 1전극탭을 구비하는 제 1전극판, 제 2전극탭을 구비하는 제 2전극판 및 상기 제 1전극판과 상기 제 2전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 캔 및 상기 캔을 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 이루어지는 원통형 리튬 이차전지에 있어서, 상기 제 2전극탭은 상기 전극조립체의 하부로 돌출되도록 형성되며, 일측 단부가 상기 제 1전극판에 부착되고, 타측 단부가 상기 전극조립체의 외주면에 위치하도록 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2전극탭은 상기에서 언급한 형상들 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1전극탭은 양극탭이며, 상기 제 2전극탭은 음극탭일 수 있다.
또한, 상기 원통형 리튬 이차전지는 전동공구용으로 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 수직 단면도를 나타낸다. 도 3a는 도 2 중 전극탭들이 절곡되기 전의 전극조립체의 사시도를 나타내며, 도 3b는 도 2 중 전극탭들이 절곡된 후의 전극조립체의 사시도를 나타내며, 도 3c는 용접에 의해 연장된 제 2전극탭을 구비하는 전극조립체의 사시도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(200)는, 도 2를 참조하면, 전극조립체(205)와 캔(240)과 캡조립체(280)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 리튬 이차전지(200)는 원통형으로 형성된다. 이하에서는 제 1전극탭(215)이 양극탭이고, 제 2전극탭(225)이 음극탭인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 전지의 설계에 따라 이와 반대로 형성될 수도 있음은 물론이다.
상기 전극조립체(205)는 양극판(210), 음극판(220), 세퍼레이터(230)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 전극조립체(205)는 양극탭(215), 음극탭(225)을 포함하여 형성된다.
상기 양극판(210)은 양극집전체, 양극활물질층 및 양극무지부를 구비한다. 상기 양극집전체는 양극활물질층으로부터 전자를 모아서 외부회로로 이동시킬 수 있도록 도전성있는 금속재질로 형성된다. 상기 양극활물질층은 양극활물질과 도전재 및 바인더를 혼합하여 제조되며, 상기 양극집전체 상에 소정의 두께로 코팅되어 형성된다. 상기 양극무지부는 양극집전체 중 양극활물질층이 형성되지 않은 부분이다. 상기 양극무지부의 일측에는 상기 양극탭(215)이 용접된다.
상기 음극판(220)은 음극집전체, 음극활물질층 및 음극무지부를 구비한다. 상기 음극집전체는 음극활물질층으로부터 전자를 모아서 외부회로로 이동시킬 수 있도록 도전성있는 금속재질로 형성된다. 상기 음극활물질층은 음극활물질과 도전재 및 바인더를 혼합하여 제조되며, 상기 음극집전체 상에 소정의 두께로 코팅되어 형성된다. 상기 음극무지부는 음극집전체 중 음극활물질층이 형성되지 않은 부분으로, 상기 음극무지부의 일측에는 상기 음극탭(225)이 용접된다.
상기 양극탭(215)과 음극탭(225)은, 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 각각 양극무지부와 음극무지부에 용접되어 전극조립체(205)와 전지의 다른 부분을 전기적으로 연결하는 역할을 하게 된다. 상기 양극탭(215)과 음극탭(225)은 저항용접에 의해 용접되며, 용접부위에는 쇼트와 발열을 방지하기 위해 라미네이션 테이프가 부착될 수 있다. 여기서, 상기 양극탭(215)과 음극탭(225)의 용접 방식을 한정하는 것은 아니다.
상기 음극탭(225)은 전극조립체(205)의 하부로 돌출되도록 형성되며, 일측 단부가 상기 양극판(210) 중 양극무지부에 부착되고, 타측 단부가 상기 전극조립체(205)의 외주면에 위치하도록 연장되어 형성된다. 즉, 상기 음극탭(225)은 대략 전극조립체(205)의 하면과 만나는 위치에서 1회 절곡되어 전극조립체(205)의 하면과 접하도록 형성된다. 또한, 상기 음극탭(225)은 전극조립체(205)의 하면과 외주면이 만나는 위치에서 또 한 번 절곡되어 전극조립체(205)의 외주면과 접하도록 형성된다. 따라서, 상기 음극탭(225)이 타측 단부는 상기 전극조립체(205)의 외주면 상에 위치하게 된다. 이와 같이 상기 음극탭(225)이 2회 절곡되어 형성되는 경우 대략 ㄷ자 형상 또는 각진 U자 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 상기 음극탭(225)의 절곡 횟수가 이와 다르게 형성되는 경우 U자 형상 또는 다른 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다. 물론, 상기 양극탭(215) 역시 적어도 1회 절곡되어 안전밴트(261)의 하면에 용접될 수 있으며, 다만 여기서 상기 양극탭(215)의 절곡 횟수와 용접 부위를 한정하는 것은 아니다. 한편, 상기 음극탭(225) 중 캔(240)의 하면판(242)에 용접되는 부분은 상기 전극조립체(205)의 권심부와 만나는 부분이 적당하 다. 즉, 상기 하면판(242)의 대략 중앙부가 음극탭(225)이 용접되기에 바람직하다. 상기 음극탭(225)의 용접은 일반적으로 전극조립체(205)의 권심부와 캔(240)의 하면판(242) 후면에 서로 반대되는 극성의 용접봉을 접촉한 후 전류를 흘려 용접하는 저항용접이 이루어지기 때문이다. 다만, 상기 음극탭(225)의 용접 방법으로 다른 방식이 사용되는 경우에는 음극탭(225)의 용접 부위가 상기 하면판(242)의 중앙부로 한정될 필요가 없음은 물론이다.
또한, 상기 음극탭(225)의 타측 단부는 상기 전극조립체(205) 외주면 높이의 적어도 20%되는 지점에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 음극탭(225)의 타측 단부가 위치하는 지점이 전극조립체(205) 높이의 20% 미만이면 음극탭(225)이 전극조립체(205) 외주면으로 연장 형성된 부분이 지나치게 미미하여, 캔(240)의 내주면과 전극조립체(205) 외주면 사이의 유격을 감소시키고자 하는 목적이 달성되기 어렵다. 또한, 상기 음극탭(225)는 도 3a와 같이 일체형으로 형성될 수도 있고, 도 3c와 같이 서로 분리된 두 부분이 부착되어 형성될 수도 있다. 상기 음극탭(225)이 일체형으로 형성되는 경우에는 음극탭(225)을 처음부터 연장된 상태로 형성하고, 이를 음극무지부에 용접한 후 권취하게 된다. 한편, 음극탭(225)이 일체형으로 형성되지 않는 경우에는 타측 단부가 전극조립체(205)의 하면에 위치할 정도의 제 1부분(225a)이 음극무지부에 용접된 후 전극조립체(205)가 권취된다. 그 후, 상기 제 1부분(225a)과 동일한 재질의 제 2부분(225b)이 상기 제 1부분(225a)과 전기적으로 연결되어 전체적으로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 제 1부분(225a)과 제 2부분(225b)의 연결은 저항용접 또는 초음파용접에 의해 이루어질 수 있으며, 여기 서 상기 제 1부분(225a)과 제 2부분(225b)의 연결 방법을 한정하는 것은 아니다.
상기 세퍼레이터(230)는 상기 양극판(210)과 음극판(220) 사이에 개재되며 상기 전극조립체(205)의 외주면을 둘러 싸도록 연장되어 형성될 수도 있다. 상기 세퍼레이터(230)는 상기 양극판(210)과 음극판(220)의 단락을 방지하며, 리튬 이온을 통과시킬 수 있도록 다공막 고분자물질로 형성된다.
상기 캔(240)은 측면판(241), 하면판(242)을 포함하여 원통형으로 형성된다. 또한, 상기 측면판(241)은 대략 서로 동심원을 이루는 외주면과 내주면을 구비하며, 상기 하면판(242)은 대략 서로 평행한 전면과 후면을 구비한다. 상기 캔(240)의 상단은 개구되어 상단개구부를 이루고 있으며, 상기 상단개구부를 통해 전극조립체(205)가 삽입되고, 전해액이 주입된다. 상기 캔(240)의 하면판(242)과 상기 전극조립체(205) 사이에는 캔(240)과 전극조립체(205)의 절연을 위해 하절연판(232)이 삽입될 수 있다. 상기 캔(240)의 상부는 전극조립체(205)의 삽입 후 상기 전극조립체(205)가 캔(240) 내부에서 유동하는 것을 방지하고, 캡조립체(280)의 안착을 위해 비딩부(244)가 형성되며, 캡조립체(280)의 삽입 후 전지의 밀폐를 위해 크리핑부(243)가 형성된다. 상기 전극조립체(205)의 상단과 캡조립체(280) 사이에는 전극조립체(205)와 캡조립체(280) 사이의 절연을 위해 상절연판(234)이 삽입될 수 있다. 상기 캔(240)은 가볍고 연성이 우수한 알루미늄 또는 그 합금 재질로 형성되며, 여기서 상기 캔(240)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 캔(240)은 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 방식으로 제조되며, 여기서 상기 캔(240)의 제조 방법을 한정하는 것은 아니다.
상기 캡조립체(280)는 안전밴트(261)와 전류차단수단(272)과 이차보호소자(273)및 캡업(274)을 포함하여 형성된다.
상기 안전밴트(261)는 판상으로 중앙에 하부로 돌출되는 돌출부가 형성되어 상기 캡조립체(280)의 하부에 위치하며, 이차전지의 내부에서 발생한 압력에 의하여 돌출부가 상부 방향으로 변형하게 된다. 상기 안전밴트(261)의 하면 소정위치에는 전극조립체(205)의 양극판(210) 및 음극판(220) 중에서 한 전극판 예를 들어, 양극판(210)에서 인출한 양극탭(215)이 용접되어 상기 안전밴트(261)와 전극조립체(205)의 양극판(210)이 전기적으로 연결된다. 여기서 양극판(210) 및 음극판(220) 중 나머지 전극판, 예를 들어 음극판(220)은, 음극판(220)에서 인출한 음극탭(225)이 캔(240)의 하면판(242)에 용접되어 캔(240)과 전기적으로 연결된다. 상기 안전 밴트(261)는 캔(240) 내부의 압력 상승시 변형되거나 파열되어 상기 전류차단수단(272)을 파손시키는 역할을 한다. 또한, 상기 안전밴트(261)의 상부에는 상기 안전 밴트(261)의 변형시 파손되어 전류가 차단되는 전류차단수단(272)이 더 위치되어 있고, 상기 전류차단수단(272)의 상부에는 과전류시 전류가 차단되는 이차보호소자(273)가 위치되어 있다. 더불어, 상기 이차보호소자(273)의 상부에는 외부에 양극 전압 또는 음극 전압을 제공하는 도전성 캡업(274)이 더 위치되어 있다. 또한, 상기 캡조립체(280)는 가스켓(250)이 더 구비되어 양극 역할을 하는 캡조립체(280)와 음극 역할을 하는 캔(240)을 서로 절연시키게 된다.
이와 같이 함으로써, 상기 리튬 이차전지(200)는 음극탭(225)이 연장형성된 타측 단부와 캔(240) 측면판(241)의 내주면이 서로 유격없이 꽉 끼게 되어 드럼 테 스트 및 전동공구용으로 사용될 때 전극조립체(205)의 회전에 의한 내부저항 증가를 방지할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체의 사시도를 나타낸다. 도 4의 실시예는 음극탭(325)의 타측 단부가 실링 테이프(sealing tape)(336)에 의해 고정된다는 점 이외에는 상기 도 3b의 실시예와 유사하므로, 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이차전지는 전극조립체(305)와 캔 및 캡조립체를 포함하여 형성된다. 상기 캔과 캡조립체는 도 2의 실시예에서 충분히 설명하였으므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
상기 전극조립체(305)는 양극판(310)과 음극판(320) 및 세퍼레이터(330)이 원통형상으로 권취되어 형성된다. 또한, 상기 양극판(310)에는 양극탭(315)이 부착되어 전극조립체(305)의 상부로 돌출되어 있으며, 상기 음극판(320)에는 음극탭(325)이 부착되어 전극조립체(305)의 하부로 돌출되어 있다. 상기 음극탭(325)은 일측 단부가 음극판(320)에 부착되고, 타측 단부가 상기 전극조립체(305)의 외주면 상에 위치하도록 연장 형성된다. 상기 음극탭(325)은 대략 ㄷ자 형상으로 형성될 수 잇으며, 상기 음극탭(325)의 타측 단부는 전극조립체(305) 외주면 높이의 적어도 20% 되는 지점에 위치하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 음극탭(325)은 일체형으로 형성될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
상기 전극조립체(305)의 외주면에는 실링 테이프(336)가 부착되어 형성된다. 이 때, 상기 실링 테이프(336)는 음극탭(325)의 타측 단부가 전극조립체(305)의 외주면 소정위치에 고정될 수 있도록 부착된다. 상기 실링 테이프(336)는 도 4와 같이 외주면의 상단부와 하단부를 제외한 전체에 부착될 수 있다. 또한, 도시되지 않았으나 실링 테이프는 외주면 전체에 부착될 수도 있다. 또한, 상기 실링 테이프(336)는 상기 전극조립체(305)의 외주면에 적어도 1회 감기도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 2회 감기도록 형성될 수 있다. 이는 상기 음극탭(325)의 타측 단부가 전극조립체(305)의 외주면에 보다 견고하게 고정되도록 하며, 상기 타측 단부의 날카로운 모서리에 의해 실링 테이프(336)가 파손되는 것을 방지하기 위함이다. 상기 실링 테이프(336)는 폴리올레핀계 재질로 이루어질 수 있으며, 다만 여기서 상기 실링 테이프(336)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 함으로써, 상기 음극탭(325)은 실링 테이프(336)에 의해 전극조립체(305)의 외주면에 견고하게 고정되어 외부 충격 등에 의해 위치가 변동되는 것을 방지할 수 있으며, 실링 테이프(336)가 감긴 두께만큼 캔의 내주면과 전극조립체(305) 외주면 사이의 유격을 보다 감소시킬 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 작용에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는 도 4의 실시예에 따른 리튬 이차전지를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지는, 도 4를 참조하면, 양극탭(315)과 연장 형성된 음극탭(325)을 구비하는 전극조립체(305)를 포함하여 형성된다. 상기 음극탭(315)의 타측 단부를 포함하여 전극조립체(305)의 외주면에는 실링 테이프(336)가 부착된다.
상기 리튬 이차전지가 드럼 테스트를 받거나 전동 공구용으로 사용되는 경우 외부로부터 상당한 회전력과 진동을 받게 된다. 이 때, 캔 내부에 삽입되어 있는 전극조립체(305)에도 회전력과 진동이 전달된다. 상기 캔의 내주면과 상기 전극조립체(305)의 외주면 사이에는 음극탭(315)의 타측 단부와 상기 타측 단부를 덮고 있는 실링 테이프(336)가 위치하게 된다. 따라서, 상기 음극탭(315)의 타측 단부와 실링 테이프(336)의 두께만큼 캔 내주면과 전극조립체(305) 외주면 사이의 공간이 밀(密)하게 채워져서 전극조립체(305)의 회전이 방지된다. 전극조립체(305)의 회전이 방지되면 음극탭(325)의 유동도 방지되므로, 음극탭(325)과 캔 하면판 사이의 용접 부위가 탈리되는 것도 방지될 수 있다. 따라서, 상기 용접 부위의 탈리에 의한 전지의 내부 저항 증가도 방지될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지에 의하면, 전극조립체의 외주면과 캔의 내주면 사이의 유격을 줄여 전극조립체의 회전에 의해 전극탭 용접부위가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 전극탭 용접 부위가 떨어지는 것을 방지함으로써 전지 내부저항 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 동작시 큰 진동이 발생하는 전동공구의 전원용으로 사용되기에 적합하다는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 제 1전극탭을 구비하는 제 1전극판, 제 2전극탭을 구비하는 제 2전극판 및 상기 제 1전극판과 상기 제 2전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체에 있어서,
    상기 제 2전극탭은 상기 전극조립체의 하부로 돌출되도록 형성되며, 일측 단부가 상기 제 1전극판에 부착되고, 타측 단부가 상기 전극조립체의 외주면에 위치하도록 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2전극탭은 ㄷ자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2전극탭의 타측 단부는 상기 전극조립체 외주면 높이의 적어도 20%되는 지점에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2전극탭은 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2전극탭은 상기 제 2전극판에 연결되는 제 1부분과, 상기 제 1부분과 전기적으로 연결되는 제 2부분을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1부분과 상기 제 2부분은 저항용접 또는 초음파 용접에 의해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2전극탭의 타측 단부는 실링 테이프(sealing tape)에 의해 상기 전극조립체의 외주면에 고정되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 실링 테이프는 상기 전극조립체의 외주면에 적어도 1회 감기도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1전극탭은 양극탭이며, 상기 제 2전극탭은 음극탭인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체.
  10. 제 1전극탭을 구비하는 제 1전극판, 제 2전극탭을 구비하는 제 2전극판 및 상기 제 1전극판과 상기 제 2전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 캔 및 상기 캔을 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 이루어지는 원통형 리튬 이차전지에 있어서,
    상기 제 2전극탭은 상기 전극조립체의 하부로 돌출되도록 형성되며, 일측 단부가 상기 제 1전극판에 부착되고, 타측 단부가 상기 전극조립체의 외주면에 위치하도록 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2전극탭은 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1전극탭은 양극탭이며, 상기 제 2전극탭은 음극탭인 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 원통형 리튬 이차전지는 전동공구용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 원통형 리튬 이차전지.
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