KR20150015077A - 냉각 성능이 개선된 원통형 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 권취형 전극조립체(‘젤리-롤’)가 전지 캔에 내장되어 있는 구조의 이차전지로서, 상기 젤리-롤은 중공이 형성되어 있는 파이프(pipe)에 권취되어 내장되고, 상기 젤리-롤의 상면과 하면에 장착되는 상부 절연체 및 하부 절연체와; 상기 전지 캔의 개방 상단부에 탑재되는 탑 커버; 및 젤리-롤이 내장되는 전지 캔의 바닥부;는, 중앙에 상기 파이프의 크기에 대응되는 관통구들이 형성되어 있어 상하로 관통되는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

Description

냉각 성능이 개선된 원통형 이차전지 {Secondary Battery Having Improved Cooling Performance}
본 발명은 냉각 성능이 개선된 원통형 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. 이 중, 원통형 전지는, 형상적인 특징에 기인하여, 다양한 디바이스에 적용되어 사용되고 있다.
일반적으로 원통형 전지에 내장되는 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 후, 권심을 기준으로 권취한 젤리-롤 형태로 이루어진다.
이러한, 젤리-롤 형태의 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.
그러나, 원통형 전지는 중대형 전지로 제작될 경우, 원통형 전지의 중심부의 열이 외부로 배출되기 어려운 구조이므로, 반복적인 충방전을 수행하면, 중심부로부터 발열이 촉진되어, 이차전지의 수명이 단축될 수 있고, 나아가 이차전지의 발화 또는 폭발의 원인이 될 수 있다.
따라서, 원통형 전지의 전반적인 냉각 효율성을 크게 개선할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 이차전지가 상단에서 하단까지 연통된 중공구조로 이루어지는 경우, 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 따른 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 권취형 전극조립체(‘젤리-롤’)가 전지 캔에 내장되어 있는 구조의 이차전지로서,
상기 젤리-롤은 중공이 형성되어 있는 파이프(pipe)에 권취되어 내장되고,
상기 젤리-롤의 상면과 하면에 장착되는 상부 절연체 및 하부 절연체와; 상기 전지 캔의 개방 상단부에 탑재되는 탑 커버; 및 젤리-롤이 내장되는 전지 캔의 바닥부;는, 중앙에 상기 파이프의 크기에 대응되는 관통구들이 형성되어 있어 상하로 관통되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 이차전지는 상단의 탑 커버로부터 상부 절연체, 파이프, 하부 절연체 및 바닥부를 거쳐 상하로 관통되는 중공구조로 이루어질 수 있는 바, 냉매가 이차전지의 외부 및 중공으로 동시에 흐를 수 있어, 중심부의 냉각 효율성이 높다.
더욱이, 이차전지 내부에서 발생한 가스는 별도의 부재 없이도, 파이프를 통해 손쉽게 방출할 수 있어, 매우 간편한 구조로 이차전지의 설계가 가능하다.
하나의 비제한적인 예에서, 상기 파이프(pipe)는 전극 단자의 역할을 수행할 수 있다.
상기 전극 단자는 양극 단자 또는 음극 단자일 수 있다.
상기 파이프는 전지 캔의 바닥부에서 전지 캔과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 파이프는 전지 캔의 개방 상단부에서 외부 입출력 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
하나의 비제한적인 예에서, 상기 전기적 연결은 접속부재들에 의해 이루어질 수 있고, 상기 접속부재들은 금속 플레이트로 이루어질 수 있다.
하나의 비제한적인 예에서, 상기 파이프는 원통형 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 파이프는 열전도성 및 전기전도성이 좋은 소재라면 한정되지 않으나, 상세하게는SUS(stainless use steel), 니켈(nickel), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다.
하나의 비제한적인 예에서, 상기 상부 절연체와 하부 절연체는 파이프와 상호 결합될 수 있는 체결부를 포함할 수 있고, 상기 체결부는 후크 구조일 수 있다.
하나의 비제한적인 예에서, 상기 전지 캔은 금속 캔일 수 있다.
하나의 비제한적인 예에서, 상기 전지 캔의 외면에는 전기적 절연을 위한 외장 필름이 부착될 수 있다.
한편, 상기 양극은 양극 활물질로서, 하기 화학식 2 또는 3으로 표현되는 리튬 전이금속 산화물을 포함할 수 있다.
LixMyMn2-yO4-zAz (2)
상기 식에서,
M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;
A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이고;
0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이다.
(1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (3)
상기 식에서,
M’은 MnaMb이고;
M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;
0<x<1, 0<y≤0.02, 0<y’≤0.02, 0.5≤a≤1.0, 0≤b≤0.5, a + b = 1이다.
상기 음극은 음극 활물질로서, 탄소계 물질 및/또는 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.
본 발명은, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩, 및 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
이 때, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템일 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 상단의 탑 커버로부터 상부 절연체, 파이프, 하부 절연체 및 바닥부를 거쳐 상하로 관통되는 중공구조로 이루어질 수 있는 바, 냉매가 이차전지의 외부 및 중공으로 동시에 흐를 수 있어, 냉각 효율성이 높다.
도 1는 본 발명의 파이프의 모식도이다;
도 2은 도 1의 파이프를 중심으로 권취 된 전극조립체의 모식도이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해도이다;
도 4는 도 3의 이차전지가 조립된 모식도이다.
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 1에는 본 발명에 따른 전해액 주입장치가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 상기 파이프를 중심으로 권취 된 전극조립체가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 파이프(100)는 상단부터 하단까지 중공(102)이 형성된 원통형태로 이루어져있고, 파이프(100)의 일측에는 젤리-롤(200)에서 발생한 가스가 파이프(100) 내부로 유입될 수 있도록, 흡입구(101)가 형성되어 있다.
파이프(100)는 높은 강도와 전기 전도성을 가지는 금속 소재로 이루어져 있으며, 파이프(100)의 중공(102)의 크기는, 이차전지의 체적 및 이에 따른 발열량을 고려하여 설정할 수 있으며, 상세하게는, 젤리-롤(200) 상단면의 면적 대비 30% 내지 70%의 크기로 이루어 질 수 있다.
젤리-롤(200)은 파이프(100)를 중심축으로 양극, 분리막 및 음극으로 이루어진 전극 시트가 수회 권취되어 형성된다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 분해도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 상기 이차전지가 조립된 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 이차전지(300)는 전지캔, 하부 절연체(303), 하부 절연체(303)와 밀착되면서 전지 캔(301) 내부에 내장되는 젤리-롤(200), 젤리-롤(200)의 상단에 밀착되는 상부 절연체(302) 및 전지 캔(301)의 개방 상단부에 탑재되는 탑 커버(310)로 이루어져 있다.
상부 절연체(302), 하부 절연체(303), 탑 커버(310) 및 전지 캔(301)의 바닥부는 각각 중앙부에 젤리-롤의 파이프의 크기에 대응되는 관통구들(301a, 302a, 303a, 310a)이 형성되어 있으며, 파이프(100), 상부 절연체(302), 하부 절연체(303), 탑 커버(310) 및 전지 캔(301)은 파이프(100)의 중공(102)과 각각의 관통구들(301a, 302a, 303a, 310a)이 동일하게 위치한 상태로 결합되며, 이차전지(300)의 상단으로부터 하단으로 연통되는 중공(300a)을 형성하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지는 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질을 포함하는 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있는 바, 상기 이차전지의 기타 성분들에 대해 이하에서 자세히 설명한다.
하나의 비제한적인 예에서, 상기 전극은 양극일 수 있다.
일반적으로, 상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물인 전극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1 또는 2로 표현되는 리튬 전이금속 산화물 외에, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2-xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
한편, 탄성을 갖는 흑연계 물질이 도전재로 사용될 수 있고, 상기 물질들과 함께 사용될 수도 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 사용할 수 있고, 상세하게는 탄소계 물질 및/또는 Si을 포함할 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 리튬염 함유 비수 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
본 발명은, 상기 전지셀을 단위전지로 포함하는 전지모듈, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩, 및 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
이 때, 상기 디바이스의 구체적인 예로는, 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 권취형 전극조립체(‘젤리-롤’)가 전지 캔에 내장되어 있는 구조의 이차전지로서,
    상기 젤리-롤은 중공이 형성되어 있는 파이프(pipe)에 권취되어 내장되고,
    상기 젤리-롤의 상면과 하면에 장착되는 상부 절연체 및 하부 절연체와; 상기 전지 캔의 개방 상단부에 탑재되는 탑 커버; 및 젤리-롤이 내장되는 전지 캔의 바닥부;는, 중앙에 상기 파이프의 크기에 대응되는 관통구들이 형성되어 있어 상하로 관통되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파이프(pipe)는 전극 단자의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전극 단자는 양극 단자 또는 음극 단자인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 파이프는 전지 캔의 바닥부에서 전지 캔과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 파이프는 전지 캔의 개방 상단부에서 외부 입출력 단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 전기적 연결은 접속부재들에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 접속부재들은 금속 플레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 파이프는 원통형 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 파이프는 SUS(stainless use steel), 니켈(nickel), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 양극은 양극 활물질로서, 하기 화학식 2 또는 3으로 표현되는 리튬 전이금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지:
    LixMyMn2-yO4-zAz (2)
    상기 식에서,
    M은 Al, Mg, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti, Cu, B, Ca, Zn, Zr, Nb, Mo, Sr, Sb, W, Ti 및 Bi로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 원소이며;
    A는 -1 또는 -2가의 하나 이상의 음이온이고;
    0.9≤x≤1.2, 0<y<2, 0≤z<0.2이다.


    (1-x)LiM’O2-yAy -xLi2MnO3-y’Ay’ (3)
    상기 식에서,
    M’은 MnaMb이고;
    M은 Ni, Ti, Co, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zr, Zn 및 2주기 전이금속들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며;
    A는 PO4, BO3, CO3, F 및 NO3의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고;
    0<x<1, 0<y≤0.02, 0<y’≤0.02, 0.5≤a≤1.0, 0≤b≤0.5, a + b = 1이다.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 음극은 음극 활물질로서, 탄소계 물질 및/또는 실리콘(Si)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 절연체와 하부 절연체는 파이프와 상호 결합될 수 있는 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 체결부는 후크 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 캔은 금속 캔인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 캔의 외면에는 외장 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 이차전지를 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  17. 제 16 항에 따른 전지모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 17 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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