KR20120006389A - 전극조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 탭의 구조를 개선하여 내부 스트레스를 최소화한 전극조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 세퍼레이터를 권취하여 젤리-롤로 형성된다. 또한, 상기 제1 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제1 무지부와, 상기 각각의 제1 무지부 상에 부착되어 상기 젤리-롤의 일측으로 돌출된 제1 탭 및 제2 탭을 포함한다. 이 때, 상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제1 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 가까이 위치한 상기 제2 탭의 폭보다 작게 형성된다.

Description

전극조립체 및 이를 포함하는 이차 전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND RECHARGEABLE BATTERY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전극조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원 및 전력 저장용 전지 등으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 이차 전지는 양극, 음극 및 그 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체를 포함한다. 전극조립체는 그 사용 용도 및 목적에 따라 양극, 세퍼레이터 및 음극이 순차적으로 적층되는 스택(stack) 구조 또는 양극, 세퍼레이터 및 음극을 권취하여 형성한 젤리-롤(jelly-roll) 구조 등을 가질 수 있다.
이 중 젤리-롤 구조의 전극조립체는 원통형, 각형 또는 파우치형 등의 케이스에 내장되어 사용될 수 있다. 젤리-롤 구조의 전극조립체는 단면이 원형 또는 타원형 등으로 형성될 수 있고, 양극 및 음극에 형성된 각각의 전극 탭을 포함할 수 있다. 최근 고출력 이차 전지에 대한 수요가 증가함에 따라, 전극 탭을 복수로 형성하는 멀티 탭(multi tab)이 적용될 수 있다.
한편, 젤리-롤의 형상에 따라 젤리-롤의 중심부와 외주부의 곡률의 차이가 발생하게 되고, 이에 따라 전극조립체의 중심부에 내부 스트레스(stress)가 인가될 수 있다. 특히, 고출력의 요구에 따라 멀티 탭이 적용되는 경우, 전극조립체의 중심부에 전극 탭이 배치됨에 따라 내부 스트레스가 증가할 수 있다. 또한, 경우에 따라 전극조립체의 변형까지 발생하는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부 스트레스를 최소화하도록 전극 탭의 구조를 개선하여 복수의 전극 탭이 서로 다른 폭을 갖도록 형성된 전극조립체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 서로 다른 폭의 전극 탭을 구비한 전극조립체를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 세퍼레이터를 권취하여 젤리-롤로 형성된다. 또한, 상기 제1 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제1 무지부와, 상기 각각의 제1 무지부 상에 부착되어 상기 젤리-롤의 일측으로 돌출된 제1 탭 및 제2 탭을 포함한다. 이 때, 상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제1 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 가까이 위치한 상기 제2 탭의 폭보다 작게 형성된다.
상기 제1 전극은 띠 형상으로 형성되고, 상기 2개의 제1 무지부는 상기 제1 전극의 양 단변부에 위치하거나, 상기 제1 전극의 일 단변부 및 중간 부분에 위치할 수 있다.
젤리-롤의 밑면 반지름을 r이라 할 때, 상기 제1 탭의 폭 w1은, w1 = 2πr x 0.065를 만족할 수 있다.
젤리-롤의 밑면 반지름을 r이라 할 때, 상기 제2 탭의 폭 w2는, w2 = 2πr x 0.07을 만족할 수 있다.
상기 제1 탭의 폭은 2.8mm 내지 7mm로 형성될 수 있고, 상기 제2 탭의 폭은 5.1mm 내지 11mm로 형성될 수 있다.
상기 제1 탭의 두께는 상기 제2 두께보다 작게 형성될 수 있다.
상기 제1 탭의 두께는 0.05mm 내지 0.15m로 형성될 수 있고, 상기 제2 탭의 두께는 0.1mm 내지 0.2mm로 형성될 수 있다.
상기 제1 전극은 양극일 수 있다.
상기 제2 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제2 무지부, 상기 각각의 제2 무지부 상에 형성되어 상기 제1 탭 및 상기 제2 탭이 돌출된 일측의 반대측으로 돌출된 제3 탭 및 제4 탭을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제3 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 인접하여 위치한 상기 제4 탭의 폭보다 작게 형성될 수 있다.
젤리-롤의 밑면 반지름을 r이라 할 때, 상기 제3 탭의 폭 w3은, w3 = 2πr x 0.065를 만족할 수 있고, 상기 제4 탭의 폭 w4는, w4 = 2πr x 0.07을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 내장하는 케이스 및 상기 케이스와 결합되며 상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 캡 조립체를 포함한다. 상기 전극조립체는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 세퍼레이터를 권취하여 원통형의 젤리-롤로 형성된다. 또한, 상기 제1 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제1 무지부, 상기 각각의 제1 무지부 상에 형성되어 상기 젤리-롤의 일측으로 돌출된 제1 탭 및 제2 탭을 포함한다. 이 때, 상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제1 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 인접하여 위치한 상기 제2 탭의 폭보다 작게 형성된다.
젤리-롤의 밑면 반지름을 r이라 할 때, 상기 제1 탭의 폭 w1은, w1 = 2πr x 0.065를 만족할 수 있고, 상기 제2 탭의 폭 w2는, w2 = 2πr x 0.07을 만족할 수 있다.
상기 제1 탭의 폭은 2.8mm 내지 7mm로 형성될 수 있고, 상기 제2 탭의 폭은 5.1mm 내지 11mm로 형성될 수 있다.
상기 제1 탭의 두께는 상기 제2 탭의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
상기 제2 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제2 무지부, 상기 각각의 제2 무지부 상에 형성되어 상기 제1 탭 및 상기 제2 탭이 돌출된 일측의 반대측으로 돌출된 제3 탭 및 제4 탭을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제3 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 인접하여 위치한 상기 제4 탭의 폭보다 작게 형성될 수 있다.
젤리-롤의 밑면 반지름을 r이라 할 때, 상기 제3 탭의 폭 w3은, w3 = 2πr x 0.065를 만족할 수 있고, 상기 제4 탭의 폭 w4는, w4 = 2πr x 0.07을 만족할 수 있다.
상기 제3 탭의 두께는 상기 제4 탭의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 탭의 구조를 개선함으로써 저저항 및 고출력을 유지함과 동시에, 전극조립체의 내부 스트레스를 최소화할 수 있다.
또한, 내부 스트레스로 인하여 발생할 수 있는 전극조립체의 변형을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 양극 탭의 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예 따른 전극조립체를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양극 탭의 배치를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자기 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타내고, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 절개 사시도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전류를 발생시키는 전극조립체(110), 전극조립체(11)를 내장하는 케이스(120) 및 케이스(120)와 결합되어 전극조립체(110)에 전기적으로 연결되는 캡 조립체(140)를 포함한다.
전극조립체(110)는 제1 전극, 제2 전극 및 이들 사이에 배치되는 세퍼레이터(114)를 포함한다. 여기서는 제1 전극을 양극(112)으로 하고 제2 전극을 음극(113)으로 설명하지만 상기 제1 전극 및 제2 전극의 극성은 서로 바뀌어 구현될 수 있다. 상기 양극(112), 음극(113) 및 세퍼레이터(114)는 일 방향으로 이어진 띠 형상으로 이루어지는데, 전극조립체(110)는 이러한 양극(112), 세퍼레이터(114) 및 음극(113)을 순차적으로 적층한 후 권취한 젤리-롤로 형성된다. 본 실시예에서는 젤리-롤의 횡단면이 원형인 원통형으로 형성된다.
양극(112)은 알루미늄 등으로 이루어진 집전체에 양극 활물질이 도포된 코팅부 및 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부(112a)를 포함한다. 또한, 음극(113)은 구리 또는 알루미늄 등으로 이루어진 집전체에 음극 활물질이 도포된 코팅부 및 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부(113a)를 포함한다. 양극 무지부(112a)에는 제1 양극 탭(135a) 및 제2 양극 탭(135b)이 형성되고, 음극 무지부(113a)에는 제1 음극 탭(136a) 및 제2 음극 탭(136b)이 형성된다.
본 실시예에서 케이스(120)는 원통형의 전극조립체(110)를 삽입할 수 있도록 일측이 개방된 원통형으로 형성된다. 케이스(120)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸(steel)과 같은 도전성 금속으로 이루어지고, 음극 탭(136a, 136b)에 연결되어 이차 전지(100)에서 음극 단자로 작용한다.
캡 조립체(140)는 일측이 개방된 케이스(120)에 끼운 후 클램핑하여 고정시킨다. 이 과정에서 케이스(120) 상부의 둘레를 따라 비딩부(123)와 클램핑부(125)가 형성된다. 또한, 캡 조립체(140)는 캡 플레이트(143), 벤트 플레이트(160), 개스킷(144) 및 안전 플레이트(141)를 포함한다.
캡 플레이트(143)에는 상부로 돌출된 돌기(143a)와 케이스(120) 내부와 관통된 배기구(143b)가 형성된다. 또한, 캡 플레이트(143)의 하부에 배치되는 벤트 플레이트(160)에는 노치(161)가 형성된다. 노치(161)는 케이스(120) 내부의 압력이 설정된 압력을 초과하는 경우 찢어지도록 설계되어, 이차 전지(100)의 내압이 과도하게 증가하여 폭발 등이 발생하는 위험을 억제하는 역할을 한다. 한편, 벤트 플레이트(160)는 양극 탭(135a, 135b)을 통해 양극(112)과 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서 양극 탭(135a, 135b)이 벤트 플레이트(160)에 직접 연결되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 벤트 플레이트(160)에 중간 부재 등이 설치되어 이를 매개로 양극 탭(135a, 135b)과 연결될 수도 있다.
캡 플레이트(143)와 벤트 플레이트(160) 사이에 배치된 안전 플레이트(141)는 양성온도소자(positive temperature coefficient element)로 이루어진다. 양성온도소자는 일정 온도를 넘으면 전기 저항이 급격히 증가하는 소자로서, 이차 전지(100)의 온도가 설정된 온도를 초과할 때, 충전 및 방전 전류의 흐름을 차단시키는 역할을 한다.
개스킷(144)은 캡 플레이트(143), 벤트 플레이트(160) 및 안전 플레이트(141)의 둘레를 감싸도록 설치된다. 개스킷(144)은 절연재로 형성되어 캡 조립체(140)를 케이스(120)와 절연시킨다.
상기한 캡 조립체(140)와 그 주변부의 구조는 예시적인 구조를 설명한 것으로, 본 발명은 상기 구조에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(110)를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체의 양극(112)을 전개한 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(110)를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 이들을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(110)에 대하여 구체적으로 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전극조립체(110)는 세퍼레이터(114), 양극(112), 세퍼레이터(114) 및 음극(113)을 순차적으로 적층한 후 권취한 젤리-롤로 형성된다. 또한, 본 실시예에서의 전극조립체(110)는 원통형으로 형성된다.
본 실시예에서는 젤리-롤을 형성하기 전의 양극(112) 및 음극(113)이 일방향으로 이어진 띠 형상으로 길게 형성된다. 양극(112) 및 음극(113)은 각각 활물질이 도포된 코팅부와 활물질이 도포되지 않은 무지부(112a, 113a)를 포함하고, 무지부 상에 형성되어 전극조립체(110)의 일측으로 돌출되는 양극 탭(135a, 135b) 및 음극 탭(136a, 136b)을 더 포함한다. 양극 탭(135a, 135b) 및 음극 탭(136a, 136b)은 각각 도전성 금속으로 형성될 수 있고, 구체적으로 알루미늄 또는 니켈 등으로 형성될 수 있다. 한편, 양극 탭(135a, 135b)과 음극 탭(136a, 136b)은 각각 전극조립체(110)의 반대 측면으로 돌출되도록 형성되지만, 본 발명이 이러한 양극 탭(135a, 135b) 및 음극 탭(136a, 136b)의 돌출 방향으로 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 양극(112)과 음극(113)은 그 구조가 유사하므로, 이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 양극(112) 및 양극 탭(135a, 135b)을 중심으로 설명한다.
본 실시예에서 양극 무지부(112a)는 양극(112)의 양 단변부에 형성되고, 각각의 양극 무지부(112a) 상에 제1 양극 탭(135a) 및 제2 양극 탭(135b)이 형성된다. 양극(112)이 음극(113) 및 세퍼레이터(114)와 함께 권취되어 젤리-롤 형태의 전극조립체가 형성될 때, 제1 양극 탭(135a)이 전극조립체(110)의 중심부에 배치되고, 제2 양극 탭(135)이 전극조립체(110)의 외주부에 배치된다.
한편, 본 실시예에서 전극조립체(110)가 원통형의 젤리-롤로 형성됨에 따라, 전극조립체(110)의 중심부가 외주부보다 큰 곡률을 갖게 된다. 이와 같이 큰 곡률이 형성됨에 따라 전극조립체(110)의 중심부에 내부 스트레스가 인가될 수 있다. 게다가, 전극조립체(110)의 중심부에 제1 양극 탭(135a)이 배치됨에 따라 이러한 내부 스트레스가 더욱 증가할 수 있다. 큰 곡률과 전극 탭이 형성됨에 따라 발생하는 내부 스트레스는 심한 경우 전극조립체(110)를 변형시킬 수도 있다.
이에 따라, 본 실시예에서는 전극조립체(110)의 중심부에 배치되는 제1 양극 탭(135a)의 폭(w1)을 상대적으로 전극조립체(110)의 외주부에 배치되는 제2 양극 탭(135b)의 폭(w2)보다 작게 형성한다. 이와 같이 제1 양극 탭(135a)과 제2 양극 탭(135b)의 폭을 상이하게 형성함으로써, 중심부에서 큰 곡률이 형성됨으로써 발생할 수 있는 내부 스트레스를 최소화하고, 내부 스트레스에 따른 전극조립체의 변형을 억제할 수 있게 된다. 또한, 제2 양극 탭(135b)을 통한 출력 전류를 극대화시켜 고출력을 유지할 수 있게 된다.
이하에서, 양극 탭(135a, 135b)의 폭(w1, w2)의 구체적인 범위를 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 젤리-롤의 밑면 반지름을 r이라 할 때, 제1 양극 탭(135a) 및 제2 양극 탭(135b)의 폭(w1, w2)은 r에 대한 관계식으로 나타낼 수 있고, 구체적으로 2πr x a 와 같이 젤리-롤의 원주에 비례하는 관계식으로 나타낼 수 있다. 이 때, a는 양극 탭(135a, 135b)의 위치에 따라 결정되는 상수로서, 제1 양극 탭(135a)과 제2 양극 탭(135b)의 경우 a값의 범위가 상이하게 된다. 구체적으로 젤리-롤의 중심부에 위치하는 제1 양극 탭(135a)의 경우에는 a가 약 0.065의 값을 갖고, 젤리-롤의 외주부에 위치하는 제2 양극 탭(135b)의 경우에는 a가 약 0.07의 값을 갖는다.
일례로, 제1 양극 탭(135a) 및 제2 양극 탭(135b)을 젤리-롤의 밑면 반지름이 약 7mm 내지 약 10mm인 소형 전지에 적용하는 경우, 제1 양극 탭(135a)은 약 2.8㎜ 내지 약 4㎜의 폭을 가질 수 있고, 제2 양극 탭(135b)은 약 3㎜ 내지 약 4.4㎜의 폭을 가질 수 있다. 또한, 젤리-롤의 밑면 반지름이 약 12.5mm 내지 약 25mm인 대형 전지에 적용하는 경우에는, 제1 양극 탭(135a)은 약 5.1mm 내지 약 10mm의 폭을 가질 수 있고, 제2 양극 탭(135b)은 약 5.5mm 내지 약 11mm의 폭을 가질 수 있다.
한편, 소형 전지의 경우 제2 양극 탭(135b)을 통한 출력 전류를 극대화하기 위하여 제2 양극 탭(135b)의 폭(w2)을 더 크게 할 수 있고, 대형 전지의 경우 전극조립체의 내부 스트레스를 최소화하기 위하여 제1 양극 탭(135a)의 폭(w1)을 더 작게 형성할 수도 있다. 즉, 제1 양극 탭(135a) 및 제2 양극 탭(135b)의 폭(w1, w2)은 이에 한정되는 것은 아니라, 공정 조건에 따라 적당한 값으로 설정될 수 있는 것으로, 제1 양극 탭(135a)의 폭(w1)은 약 2.8mm 내지 약 10mm, 바람직하게는 약 2.80mm 내지 약 7mm의 범위 내에서 적절한 값으로 설정할 수 있고, 제2 양극 탭(135b)의 폭(w2)은 약 3mm 내지 약 11mm, 바람직하게는 약 5.1mm 내지 약 11mm의 범위 내에서 적절한 값으로 설정될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 제1 양극 탭(135a)의 폭(w1)이 제2 양극 탭(135b)의 폭(w2)보다 작게 형성된다. 또한, 구체적인 폭의 범위는 요구되는 출력에 따른 전극조립체(110)의 크기 및 공정 조건 등을 고려하여 조절할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 제1 양극 탭(135a)과 제2 양극 탭(135b)의 두께를 상이하게 형성할 수도 있다. 구체적으로, 제1 양극 탭(135a)의 두께는 0.05㎜ 내지 0.15㎜로 형성될 수 있고, 제2 양극 탭(135b)의 두께는 0.1㎜ 내지 0.2㎜의 범위에서 제1 양극 탭(135a)보다 큰 값으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 양극 탭(135a)의 두께를 제2 양극 탭(135b)의 두께보다 작게 형성함으로써 전극조립체(110)의 중심부에서 내부 스트레스를 경감시키고, 그에 따른 변형도 억제할 수 있게 된다. 또한, 제2 양극 탭(135b)을 통한 출력 전류를 극대화할 수 있게 된다.
이상에서 양극(112)을 중심으로 양극 탭(135a, 135b)의 구조를 설명하였지만, 이는 음극(113) 및 음극 탭(136a, 136b)에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 젤리-롤 형태의 전극조립체(110)의 중심부에 배치되는 제1 음극 탭(136a)의 폭이 전극조립체(110)의 외주부에 배치되는 제2 음극 탭(136b)보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 제1 음극 탭(136a)의 두께가 제2 음극 탭(136b)의 두께보다 작게 형성될 수 있다. 이 때, 각각의 음극 탭(136a, 136b)의 폭 및 두께의 범위는 양극 탭(135a, 135b)의 폭 및 두께의 범위와 동일하게 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체의 양극(112')을 전개한 도면이다. 제2 실시예에 있어서 제1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 이를 간략히 설명하거나 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서는 양극(112')은 띠 형상으로 길게 형성되고, 활물질이 도포된 코팅부와 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부(112a')를 포함한다. 양극 무지부(112a')는 펼쳐놓은 양극(112')의 일 단변부와 중간부분에 형성되고, 각각의 양극 무지부(112a') 상에 제1 양극 탭(135a') 및 제2 양극 탭(135b')이 형성된다. 양극(112')이 음극 및 세퍼레이터와 함께 권취되어 젤리-롤 형태의 전극조립체가 형성될 때 제1 양극 탭(135a')이 전극조립체의 중심부에 배치되고, 제2 양극 탭(135b')은 상대적으로 전극조립체의 외주부에 가까이 배치된다.
본 실시예에서, 전극조립체의 중심부에 인접하게 배치되는 제1 양극 탭(135a')의 폭(w3)은 상대적으로 전극조립체의 외주부에 가까이 배치되는 제2 양극 탭(135b')의 폭(w4)보다 작게 형성된다. 이 때, 제1 양극 탭(135a')의 폭(w3)의 범위는 제1 실시예에서의 제1 양극 탭(135a)의 폭(w1)의 범위와 유사하게 설정될 수 있다. 또한, 제2 양극 탭(135b')의 폭(w4)의 범위는, 그 배치되는 위치를 고려하여, 제1 실시예에서의 제1 양극 탭(135a)의 폭(w1)의 범위와 제2 양극 탭(135b)의 폭(w2)의 범위의 사이 값으로 설정될 수 있다.
한편, 본 실시예에서도 제1 실시예에서와 마찬가지로 제1 양극 탭(135a')의 두께가 제2 양극 탭(135b')의 두께보다 작게 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1 양극 탭(135a')의 폭 및 두께를 제2 양극 탭(135b')의 폭 및 두께보다 작게 형성함으로써 전극조립체의 중심부에서의 내부 스트레스를 경감시키고, 그에 따른 전극조립체의 변형도 억제할 수 있게 된다. 또한, 제2 양극 탭(135b')을 통한 출력 전류를 극대화시켜 고출력을 유지할 수 있게 된다.
이상에서 양극(112')을 중심으로 제2 실시예에 따른 양극 탭(135a', 135b')의 구조를 설명하였지만, 이는 음극 및 음극 탭에도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 양극이 제1 실시예의 전극 구조를 가질 때 음극이 제2 실시예의 전극 구조를 가질 수도 있고, 반대로 양극이 제2 실시예의 전극 구조를 가질 때, 음극이 제1 실시예의 전극 구조를 가질 수도 있다.
본 실시예들에서는 양극 및 음극에 두 개의 양극 탭 및 음극 탭이 형성되는 경우에 대하여 설명하였으나, 이차 전지의 고출력 요구에 따라 양극 및 음극에 세 개 이상의 양극 탭 또는 음극 탭이 형성될 수도 있다. 세 개 이상의 양극 탭 또는 음극 탭이 형성되는 경우, 전극조립체의 중심부에 가장 인접하여 형성되는 양극 탭 또는 음극 탭의 폭이 가장 작게 형성된다. 전극조립체의 중심부로부터 외주부로 갈수록 양극 탭 또는 음극 탭의 폭이 점진적으로 증가할 수 있고, 이에 따라 전극조립체의 외주부에 가장 인접하여 형성되는 양극 탭 또는 음극 탭의 두께가 가장 크게 형성될 수 있다.
또한, 전극조립체의 외주부로 향할수록 양극 탭 또는 음극 탭의 두께 역시 점진적으로 증가하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 전극조립체의 중심부에 가장 인접하여 형성되는 양극 탭 또는 음극 탭의 두께가 가장 작게 형성되고, 전극조립체의 외주부에 가장 인접하여 형성되는 양극 탭 또는 음극 탭의 두께를 가장 크게 형성될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 설명하였지만, 본 발명이 이들 실시예들에 한정되지는 않는다. 본 발명의 범위는 다음에 기재하는 특허청구범위의 기재에 의하여 결정되는 것으로, 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100: 이차 전지 110: 전극조립체
112: 양극 112a: 양극 무지부
113: 음극 113a: 음극 무지부
114: 세퍼레이터 120: 케이스
123: 비딩부 125: 클램핑부
135a, 135b: 양극 탭 136a, 136b: 음극 탭
140: 캡 조립체 141: 안전 플레이트
143: 캡 플레이트 143a: 외부 단자
143b: 배기구 144: 개스킷
151: 제1 절연판 152: 제2 절연판
161: 노치

Claims (21)

  1. 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 세퍼레이터를 권취하여 젤리-롤로 형성되며,
    상기 제1 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제1 무지부와, 상기 각각의 제1 무지부 상에 부착되어 상기 젤리-롤의 일측으로 돌출된 제1 탭 및 제2 탭을 포함하고,
    상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제1 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 가까이 위치한 상기 제2 탭의 폭보다 작게 형성된, 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 띠 형상으로 형성되고, 상기 2개의 제1 무지부는 상기 제1 전극의 양 단변부에 위치하는, 전극조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 띠 형상으로 형성되고, 상기 2개의 제1 무지부는 상기 제1 전극의 일 단변부 및 중간 부분에 위치하는, 전극조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탭의 폭 w1은,
    Figure pat00001

    을 만족하는, 전극조립체.
    이 때, r은 젤리-롤의 밑면 반지름을 나타낸다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탭의 폭은 2.8mm 내지 7mm인, 전극조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 탭의 폭 w2는
    Figure pat00002

    을 만족하는, 전극조립체.
    이 때, r은 젤리-롤의 밑면 반지름을 나타낸다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 탭의 폭은 5.1mm 내지 11mm인, 전극조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탭의 두께는 상기 제2 두께보다 작은, 전극조립체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 탭의 두께는 0.05mm 내지 0.15mm인, 전극조립체
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 탭의 두께는 0.1mm 내지 0.2mm인, 전극조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 양극인 전극조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제2 무지부, 상기 각각의 제2 무지부 상에 형성되어 상기 제1 탭 및 상기 제2 탭이 돌출된 일측의 반대측으로 돌출된 제3 탭 및 제4 탭을 포함하고,
    상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제3 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 인접하여 위치한 상기 제4 탭의 폭보다 작은, 전극조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 탭의 폭 w3은,
    Figure pat00003

    을 만족하는, 전극조립체.
    이 때, r은 젤리-롤의 밑면 반지름을 나타낸다.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제4 탭의 폭 w4는
    Figure pat00004

    을 만족하는, 전극조립체.
    이 때, r은 젤리-롤의 밑면 반지름을 나타낸다.
  15. 전극조립체, 상기 전극조립체를 내장하는 케이스 및 상기 케이스와 결합되며 상기 전극조립체와 전기적으로 연결된 캡 조립체를 포함하고,
    상기 전극조립체는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 세퍼레이터를 권취하여 원통형의 젤리-롤로 형성되며,
    상기 제1 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제1 무지부, 상기 각각의 제1 무지부 상에 형성되어 상기 젤리-롤의 일측으로 돌출된 제1 탭 및 제2 탭을 포함하고,
    상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제1 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 인접하여 위치한 상기 제2 탭의 폭보다 작게 형성된, 이차 전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 탭의 폭 w1은,
    Figure pat00005
    을 만족하고,
    상기 제2 탭의 폭 w2는,
    Figure pat00006
    을 만족하는, 이차 전지.
    이 때, r은 젤리-롤의 밑면 반지름을 나타낸다.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 탭의 폭은 2.8mm 내지 7mm이고, 상기 제2 탭의 폭은 5.1mm 내지 11mm인, 이차 전지.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 탭의 두께는 상기 제2 탭의 두께보다 얇은, 이차 전지.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제2 전극은 서로 이격되어 형성된 적어도 2개의 제2 무지부, 상기 각각의 제2 무지부 상에 형성되어 상기 제1 탭 및 상기 제2 탭이 돌출된 일측의 반대측으로 돌출된 제3 탭 및 제4 탭을 포함하고,
    상기 젤리-롤의 권취 중심에 인접하여 위치한 상기 제3 탭의 폭은 상기 젤리-롤의 외주에 인접하여 위치한 상기 제4 탭의 폭보다 작은, 이차 전지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제3 탭의 폭 w3은,
    Figure pat00007
    을 만족하고,
    상기 제4 탭의 폭 w4는,
    Figure pat00008
    을 만족하는, 이차 전지.
    이 때, r은 젤리-롤의 밑면 반지름을 나타낸다.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제3 탭의 두께는 상기 제4 탭의 두께보다 얇은, 이차 전지.
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