KR20140051885A - 신규한 구조의 이차전지 - Google Patents

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KR20140051885A
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오경수
구자훈
김성종
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 양극집전체의 적어도 일면에 양극활물질 코팅부를 포함하는 양극과 음극집전체의 적어도 일면에 음극활물질 코팅부를 포함하는 음극이 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 젤리-롤형 전극조립체("젤리-롤"), 및 전해액이 전지 케이스에 내장되어 있으며, 양극 무지부에 결합된 양극리드 및 음극 무지부에 결합된 음극리드 중의 적어도 하나는, 전극 무지부에 대한 결합 및/또는 전지 케이스에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층의 결합으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

Description

신규한 구조의 이차전지 {Secondary Battery of Novel Structure}
본 발명은 신규한 구조의 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극집전체의 적어도 일면에 양극활물질 코팅부를 포함하는 양극과 음극집전체의 적어도 일면에 음극활물질 코팅부를 포함하는 음극이 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 젤리-롤형 전극조립체("젤리-롤"), 및 전해액이 전지 케이스에 내장되어 있으며, 양극 무지부에 결합된 양극리드 및 음극 무지부에 결합된 음극리드 중의 적어도 하나는, 전극 무지부에 대한 결합 및/또는 전지 케이스에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층의 결합으로 이루어져 있는 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.
전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.
이와 관련하여, 도 1에는 일반적인 원통형 전지의 수직 단면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 원통형 전지(100)는 젤리-롤형(권취형) 전극조립체(120)를 원통형 캔(130)에 수납하고, 원통형 캔(130) 내에 전해액을 주입한 후에, 원통형 캔(130)의 개방 상단에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자; 도시하지 않음)가 형성되어 있는 탑 캡(140)을 결합하여 제작한다.
전극조립체(120)는 양극(121)과 음극(122), 및 이들 사이에 분리막(123)을 개재한 후 둥근 형태로 감은 구조로서, 그것의 권심(젤리-롤의 중심부)에는 원통형의 센터 핀(150)이 삽입되어 있다. 센터 핀(150)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 중공형의 원통형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(150)은 전극조립체를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다.
한편, 리튬 이차전지는 안전성이 낮다는 단점을 가지고 있다. 예를 들어, 전지가 대략 4.5 V 이상으로 과충전되는 경우에는 양극 활물질의 분해반응이 일어나고, 음극에서 리튬 금속의 수지상(dendrite) 성장과, 전해액의 분해반응 등이 일어난다. 이러한 과정에서 열이 수반되어 상기와 같은 분해반응과 다수의 부반응들이 급속히 진행되며, 급기야는 전지의 발화 및 폭발이 유발되기도 한다.
따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 일반적인 원통형 전지에는 전지의 비정상적인 작동시 전류를 차단하고 내압을 해소하기 위한 전류차단부재(Current Interruptive Device; CID)와 안전벤트(vent)가 전극조립체(120)와 탑 캡(140) 사이의 공간에 장착되어 있다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 탑 캡(10)은 돌출된 형태로 양극 단자를 형성하고 배기구가 천공되어 있으며, 그것의 하부에 전지 내부의 온도 상승시 전지 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(positive temperature coefficient element: 20), 정상적인 상태에서는 하향 돌출된 형상으로 되어 있고 전지 내부의 압력 상승시 형상이 상향 역전되면서 파열되어 가스를 배기하는 안전벤트(30), 및 상단 일측 부위가 안전벤트(30)에 결합되어 있고 하단 일측이 전극조립체(40)의 양극에 연결되어 있는 접속 플레이트(50)가 순차적으로 위치되어 있다.
따라서, 정상적인 작동조건에서 전극조립체(40)의 양극은 양극리드(42), 접속 플레이트(50), 안전벤트(30) 및 PTC 소자(20)를 경유하여 탑 캡(10)에 연결되어 통전을 이룬다.
한편, 전동 공구용 이차전지는 사용 환경이 다른 전지에 비해 열악한 환경 하에서 구동되어야 하기 때문에 전지 내부의 저항을 감소시켜 발열을 최소화하는 것이 무엇보다 중요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 양극리드의 크기를 크게 하거나, 음극리드를 2개 사용하는 등의 방법을 고안해서 적용하고 있는 실정이다.
특히, 기존의 음극리드의 경우 니켈과 같은 단일 재질을 사용하고 단일 크기를 가지고 있다. 또한, 음극리드로서 구리와 같이 니켈보다 저항이 작은 물질을 사용해도 되지만, 전극 호일이나 캔과의 용접에 대한 공정성 확보가 어렵기 때문에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결하면서 사용 중 저항 및 발열을 감소시킬 수 있는 이차전지에 대한 기술의 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 양극 무지부에 결합된 양극리드 및 음극 무지부에 결합된 음극리드 중의 적어도 하나는, 전극 무지부에 대한 결합 및/또는 전지 케이스에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층과, 제 1 금속층보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층의 결합으로 이루어지도록 구성할 경우, 이차전지의 사용 중 저항이 낮은 제 2 금속층에 의해 저항 및 발열을 감소시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 양극집전체의 적어도 일면에 양극활물질 코팅부를 포함하는 양극과 음극집전체의 적어도 일면에 음극활물질 코팅부를 포함하는 음극이 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 젤리-롤형 전극조립체("젤리-롤"), 및 전해액이 전지 케이스에 내장되어 있으며,
양극 무지부에 결합된 양극리드 및 음극 무지부에 결합된 음극리드 중의 적어도 하나는, 전극 무지부에 대한 결합 및/또는 전지 케이스에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층의 결합으로 이루어져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지에서, 양극 무지부에 결합된 양극리드 및 음극 무지부에 결합된 음극리드 중의 적어도 하나는, 전극 무지부에 대한 결합 및/또는 전지 케이스에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층과, 제 1 금속층보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층의 결합으로 이루어져 있어서, 상대적으로 저항이 큰 제 1 금속층에 의해 전극 무지부, 전지 케이스에 대한 소정의 결합력을 확보하면서, 저항이 낮은 제 2 금속층에 의해 양극리드 및/또는 음극리드의 저항이 감소하여 이차전지의 사용 중 전극 리드에서 발생하는 저항 및 발열을 감소시킬 수 있다.
상기 전지 케이스는 형상에 따라 원통형 캔, 각형 캔, 또는 파우치형 케이스일 수 있으며, 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정한 원통형 전지를 제조하기 위해서는 원통형 캔으로 이루어지는 것이 바람직하다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 제 1 금속층은 전극 무지부 또는 전지 케이스에 용접 방식으로 결합되는 구조일 수 있다. 상기 용접 방식은 바람직하게는 저항 용접일 수 있으며, 제 1 금속층의 상대적으로 높은 저항은 이러한 저항 용접에서 전극 무지부 또는 전지 케이스에 대해 높은 결합력을 제공한다.
상기 제 2 금속층의 저항은 제 1 금속층의 저항에 대해 10 내지 70% 크기를 가지는 것이 바람직하다.
구체적으로, 제 2 금속층의 저항이 제 1 금속층의 저항에 대해 10% 미만이면 본 발명에서 소망하는 효과를 발휘하기 어려울 수 있고, 반대로 70%를 초과하면 금속층 간의 높은 저항 차로 인해 전지의 성능 저하가 초래될 수 있으므로 바람직하지 않다.
예를 들어, 제 1 금속층과 제 2 금속층의 결합으로 이루어진 상기 전극리드는 전체적으로 2.0 ~ 5.0 mΩ의 저항 값을 가질 수 있으며, 이는 동일한 단면적을 가지는 단일 금속층(예를 들어, 제 1 금속층 소재로 이루어짐)으로 이루어진 전극리드의 저항이 대략 7.5 mΩ을 나타내는 것과 비교하여 저항이 50% 정도 감소한 수치이다.
상기 제 1 금속층과 제 2 금속층의 결합은 상호간의 결합이 용이하게 달성될 수 있는 결합법이면 특별한 제한은 없으나, 예를 들어 이종 재료 결합법에 의해 달성될 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 이종 재료 결합법은 열융착 방법, 압연 방법, 화학적 접착 방법, 레이저 용접, 스팟 용접, 도금 방법, 또는 코팅 방법일 수 있으며, 특히 제조의 공정성 측면에서 압연방법이 바람직하다.
한편, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층의 결합 구조는 다양하게 구성될 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층은 상하로 결합되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 제 2 금속층을 중심으로 양 측면에 각각 제 1 금속층이 결합되어 있는 구조일 수 있다.
일반적으로, 양극리드는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되고, 음극리드는 니켈 또는 니켈 합금으로 형성되는 구조가 주로 사용되고 있다. 그러나, 니켈 또는 니켈 합금으로 형성되는 음극리드는 니켈 자체의 저항이 높아 이차전지의 충방전시 열이 많이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 음극판과 음극리드가 용접되는 부위와 알루미늄인 전지 케이스와 음극리드가 용접되는 부위는 이종금속이 접합되는 부위이므로, 용접이 용이하지 않을 수 있고, 더욱이 충방전 과정에서 높은 내부 저항에 의해 발열이 집중될 수 있는 바, 이는 고온단락을 유발하여 이차전지의 폭발을 초래하는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 하나의 바람직한 예에서 본 발명의 양극리드 및/또는 음극리드에서 제 1 금속층은 니켈층 또는 알루미늄층이고, 제 2 금속층은 구리층 또는 은층으로 이루어질 수 있으며, 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층에 의해 종래의 양극리드 또는 음극리드의 구조와 달리 저항이 증가하여 발열이 발생하는 문제점을 근본적으로 해결할 수 있다.
또한, 상기 양극리드 및/또는 음극리드는 소망하는 저항의 크기에 따라, 니켈층과 구리층의 조합, 니켈층과 은층의 조합, 알루미늄층과 구리층의 조합, 또는 알루미늄층과 은층의 조합 중 선택적으로 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 양극리드 또는 음극리드는 바람직하게는 두께 기준으로 5 ~ 95%의 구리와 95 ~ 5%의 니켈로 이루어질 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 상기 양극리드 또는 음극리드는 두께 기준으로 50%의 구리와 50%의 니켈로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 니켈층이 전체 양극리드 또는 음극리드의 두께 대비 5%의 두께 비율로 형성될 때, 구리층은 95%의 두께 비율로 형성될 수 있으며, 이와는 반대로, 니켈층이 95%의 두께 비율로 형성될 때, 구리층은 5%의 두께 비율로 형성될 수 있다. 여기서, 니켈층이 5% 미만의 두께 비율로 형성되면, 전극 무지부, 전지 케이스 등에 대해 소망하는 수준의 결합력을 제공하기 어려울 수 있다. 반면에 구리가 5% 미만의 두께 비율로 형성되면, 소망하는 만큼의 저항감소 효과를 기대하기 어려운 문제점이 있다.
니켈층 또는 구리층이 95%의 두께 비율을 초과하는 경우에는 상기와 상반되는 결과가 얻어지므로 역시 바람직하지 않다.
구체적인 예로서, 상기 양극리드 또는 음극리드의 두께는 0.05 ~ 0.15 mm로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제 1 금속층의 두께는 제 2 금속층의 두께와 동일한 크기로 형성되거나, 또는 상기 제 1 금속층의 폭은 제 2 금속층의 폭과 동일한 크기로 형성될 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것이 아님은 물론이다.
본 발명은 또한, 양극활물질 미코팅부(무지부)와 음극활물질 코팅부가 마주하는 위치의 양극활물질 코팅 경계부에 절연테이프를 부착함으로써 전기절연성을 확보하고 안전성을 향상시킨 이차전지를 제공한다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 양극의 권취 시작부는 양극 집전체 상부와 하부 모두에 양극 활물질 코팅부를 가짐으로써 양극 무지부를 포함하지 않고, 양극 권취 종료부에만 양극리드의 설치를 위한 양극 무지부를 포함하며,
상기 양극 권취 종료부에 위치하고, 상기 음극과 대향하는 양극 활물질 코팅부의 경계면은 절연테이프를 포함하고 있는 구조로 이루어질 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 양극의 권취 시작부는 양극집전체 상부와 하부 모두에 양극활물질 코팅부를 가짐으로써 양극 무지부를 포함하지 않고, 양극 권취 종료부에만 양극리드의 설치를 위한 양극 무지부를 포함하며, 상기 양극 무지부 말단부의 적어도 일면에 양극활물질 코팅부를 더 포함하고, 상기 양극 권취 종료부에 위치하며, 상기 음극과 대향하는 양극활물질 코팅부의 경계면은 절연테이프를 포함하고 있는 구조로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 절연테이프는 절연 특성이 우수한 것이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 200℃까지 열수축되지 않는 재료가 바람직하다. 또한, 열을 받으면 다소간 신축되는 재료를 사용하면, 전극 간에 위치된 분리막에 문제가 생기더라도 그 부분을 해결할 수 있다.
상기 절연테이프로는 폴리이미드 테이프, 아세테이트 테이프, glass cloth 테이프, 폴리에스테르 테이프, 폴리페닐렌설파이드(Polyphenylenesulfide, PPS), 및 폴리프로필렌(polypropylene)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어질 수 있으며, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 바람직하다.
또한, 상기 절연테이프의 두께는 10 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층의 결합은 다양한 방법에 의해 달성될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층은 미리 결합된 상태에서 전극 무지부에 결합될 수 있으며, 이러한 결합 방법은 제조의 공정성 측면에서 바람직하다.
또 다른 예로서, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층은 전극 무지부에 결합되는 과정에서 함께 결합될 수 있다.
본 발명은 또한 상기의 이차전지를 전원으로 포함하는 전동용 공구를 제공한다.
특히, 전동용 공구의 경우 진동이 많은 작업에 사용되기 때문에 이러한 전동용 공구의 전원으로 사용되는 이차전지는 내부의 저항이 작은 구조가 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 종래의 이차전지와 달리 전극리드가 저항이 낮게 구성되어 있으므로 전동용 공구에 용이하게 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지에서 양극의 무지부에 결합된 양극리드 및 음극의 무지부에 결합된 음극리드 중의 적어도 하나는, 전극 무지부에 대한 결합 및/또는 전지 케이스에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층과, 제 1 금속층보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층의 결합으로 이루어지도록 구성되어 있으므로, 전극 무지부 또는 전지 케이스에 대해 소정의 결합력을 제공함과 동시에, 이차전지의 사용 중 전극리드 부위에서 저항 및 발열이 발생하는 것을 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 원통형 전지의 수직 단면 사시도이다;
도 2는 도 1의 부분 단면 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 권취하기 전의 부분 수평 단면 모식도이다;
도 4는 도 3의 양극리드와 음극리드의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양극리드와 음극리드의 사시도이다;
도 6 및 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 권취하기 전의 부분 수평 단면 모식도들이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 권취하기 전의 부분 수평 단면 모식도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 양극리드와 음극리드의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 원통형 전지는 양극집전체(151)의 양면에 양극활물질 코팅부(155)를 포함하는 양극(152)과, 음극집전체(153)의 양면에 음극활물질 코팅부(156)를 포함하는 음극(154)이, 분리막(142)이 개재된 상태로 권취되어 있는 젤리-롤형 전극조립체(200), 및 전해액이 원통형 캔(도시하지 않음)에 내장되어 있다.
또한, 양극 무지부(158)에 결합된 양극리드(114)는, 양극 무지부(158)에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층(1142)과, 제 1 금속층(1142)보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층(1144)이 압연에 의해 상하로 결합되어 있고, 음극 무지부(157)에 결합된 음극리드(112)는, 음극 무지부(157)에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층(1122)과, 제 1 금속층(1122)보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층(1124)이 압연에 의해 상하로 결합되어 있다.
음극리드(112)의 제 1 금속층(1122)은 음극 무지부(157)에 저항 용접 방식으로 결합되어 있고, 제 2 금속층(1124)의 저항은 제 1 금속층(1122)의 저항에 대해 약 50% 크기를 가지고 있다.
또한, 양극리드(114)의 제 1 금속층(1142)은 양극 무지부(158)에 저항 용접 방식으로 결합되어 있고, 제 2 금속층(1144)의 저항은 제 1 금속층(1142)의 저항에 대해 약 50% 크기를 가지고 있다.
한편, 양극리드(114)와 음극리드(112)는 두께 기준으로 50%의 구리와 50%의 니켈로 이루어져 있고, 제 1 금속층들(1142, 1122)의 두께는 제 2 금속층들(1144, 1124)의 두께와 동일한 크기로 형성되어 있다.
또한, 제 1 금속층들(1142, 1122)의 폭은 제 2 금속층들(1144, 1124)의 폭과 동일한 크기로 형성되어 있고, 제 1 금속층들(1142, 1122)은 니켈층 또는 알루미늄층이고, 제 2 금속층들(1144, 1124)은 구리층 또는 은층으로 이루어져 있다.
한편, 제 1 금속층들(1142, 1122)과 제 2 금속층들(1144, 1124)은 미리 결합된 상태에서 양극 무지부(114)와 음극 무지부(112)에 결합되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 4의 구조는 예시적인 구조이므로, 제 1 금속층(a) - 제 2 금속층(b) - 제 1 금속층(c) 등의 다층 구조도 가능함은 물론이다. 또한, 이러한 구조에서 제 1 금속층(a)와 제 1 금속층(c)의 성분, 두께, 폭 등이 동일하지 않을 수도 있음은 물론이다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양극리드와 음극리드의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 양극리드(114a)와 음극리드(112a)는 제 2 금속층들(1144a, 1124a)을 중심으로 양 측면에 각각 제 1 금속층들(1142a, 1122a)이 결합되어 있다.
또한, 제 1 금속층들(1142a, 1122a)의 두께 및 폭은 제 2 금속층들(1144a, 1124a)의 두께 및 폭과 동일한 크기로 형성되어 있다.
도 6 및 도 7에는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 권취하기 전의 부분 수평 단면 모식도들이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 도 6의 젤리-롤형 전극조립체(200a)에서, 양극(252)의 권취 시작부는 양극 집전체(258)의 상부와 하부 모두에 양극 활물질 코팅부(220a, 220b)를 가짐으로써 양극 무지부를 포함하지 않고, 양극(252)의 권취 종료부에만 양극리드(214)의 설치를 위한 양극 무지부(258')를 포함하고 있다.
또한, 절연 테이프(216a, 216b)가 양극(252)의 권취 종료부에 위치하고, 음극(254)과 대향하는 양극 활물질 코팅부(220a)의 경계면에 부착되어 있다.
음극(254)은 음극집전체(256)의 양면에 음극활물질 코팅부(240a, 240b)를 포함하고, 음극집전체(256)의 권취 종료부에는 음극활물질 코팅부를 포함하지 않는 음극 무지부(256')를 포함하여, 여기에 외부단자와 접속하기 위한 음극 리드(212)가 접속되어 있다.
또한, 분리막(242a, 242b)은 음극(254)의 종료부보다 보다 길게 연장되어 위치하도록 설계하여, 분리막(242a, 242b)이 열에 의해 수축되더라도 음극(254)을 차단시키도록 되어 있다.
권취 종료부인 음극집전체(256) 상부의 음극활물질 코팅부(240a)는 분리막(242a)을 사이에 두고, 양극리드(214)가 설치된 쪽의 양극집전체(258) 하부의 양극활물질 코팅 경계면에 접하는 바, 이 때 양극활물질 코팅 경계면에 절연테이프(216b)를 추가하여 양극활물질이 코팅되지 않은 양극무지부(258')와 음극활물질 코팅부(240a)의 단락을 방지한다.
한편, 권취 종료부인 음극집전체(256) 하부의 음극활물질 코팅부(240b)는 분리막(242b)을 사이에 두고, 양극리드(214)가 설치된 쪽의 양극집전체(258) 상부의 양극활물질 코팅 경계면에 접하는 바, 양극활물질 코팅 경계면에 절연테이프(216a)를 추가하여 양극활물질이 코팅되지 않은 미코팅부인 양극 집전체와 접촉하지 않도록 한다.
도 7의 젤리-롤 전극조립체(200b)에서, 양극(252)의 권취 시작부는 양극집전체(258)의 상부와 하부 모두에 양극활물질 코팅부(219c, 219d)를 가짐으로써 양극 무지부를 포함하지 않고, 양극 권취 종료부에만 양극리드(214)의 설치를 위한 양극 무지부를 포함하고 있다.
또한, 양극 무지부 말단부의 양면에 양극활물질 코팅부(217a, 217b)가 형성되어 있고, 양극활물질 코팅부(217a, 217b)의 상면과 하면에는 제 2 절연테이프(219a, 219b)가 부착되어 있다.
또한, 제 1 절연테이프(216a, 216b)가 양극 권취 종료부에서, 음극(254)과 대향하는 양극활물질 코팅부(219c, 219d)의 경계면에 각각 부착되어 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 양극집전체의 적어도 일면에 양극활물질 코팅부를 포함하는 양극과 음극집전체의 적어도 일면에 음극활물질 코팅부를 포함하는 음극이 분리막이 개재된 상태로 권취되어 있는 젤리-롤형 전극조립체("젤리-롤"), 및 전해액이 전지 케이스에 내장되어 있으며,
    양극 무지부에 결합된 양극리드 및 음극 무지부에 결합된 음극리드 중의 적어도 하나는, 전극 무지부에 대한 결합 및/또는 전지 케이스에 대한 결합에 사용되는 제 1 금속층과, 상기 제 1 금속층보다 상대적으로 저항이 낮은 제 2 금속층의 결합으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 케이스는 원통형 캔인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속층은 전극 무지부 또는 전지 케이스에 용접 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 금속층의 저항은 제 1 금속층의 저항에 대해 10 내지 70% 크기인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층의 결합은 이종 재료 결합법에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 이종 재료 결합법은 열융착 방법, 압연 방법, 화학적 접착 방법, 레이저 용접, 스팟 용접, 도금 방법, 또는 코팅 방법인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층은 상하로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 금속층을 중심으로 양 측면에 각각 제 1 금속층이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속층은 니켈층 또는 알루미늄층이고, 제 2 금속층은 구리층 또는 은층인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 양극리드 또는 음극리드는 두께 기준으로 5 ~ 95%의 구리와 95 ~ 5%의 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 양극리드 또는 음극리드는 두께 기준으로 50%의 구리와 50%의 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 양극리드 또는 음극리드의 두께는 0.05 ~ 0.15mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속층의 두께는 제 2 금속층의 두께와 동일한 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속층의 폭은 제 2 금속층의 폭과 동일한 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 양극의 권취 시작부는 양극 집전체 상부와 하부 모두에 양극 활물질 코팅부를 가짐으로써 양극 무지부를 포함하지 않고, 양극 권취 종료부에만 양극리드의 설치를 위한 양극 무지부를 포함하며,
    상기 양극 권취 종료부에 위치하고, 상기 음극과 대향하는 양극 활물질 코팅부의 경계면에는 절연테이프를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 양극의 권취 시작부는 양극집전체 상부와 하부 모두에 양극활물질 코팅부를 가짐으로써 양극 무지부를 포함하지 않고, 양극 권취 종료부에만 양극리드의 설치를 위한 양극 무지부를 포함하며,
    상기 양극 무지부 말단부의 적어도 일면에 양극활물질 코팅부를 더 포함하고, 상기 양극 권취 종료부에 위치하며, 상기 음극과 대향하는 양극활물질 코팅부의 경계면에는 절연테이프를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층은 미리 결합된 상태에서 전극 무지부에 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층은 전극 무지부에 결합되는 과정에서 함께 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 따른 이차전지를 전원으로 포함하는 전동용 공구.
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