KR20160083689A - 탑 캡 안착부가 형성된 각형 캔을 포함하고 있는 전지셀 - Google Patents

탑 캡 안착부가 형성된 각형 캔을 포함하고 있는 전지셀 Download PDF

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KR20160083689A
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Abstract

본 발명은 양극과 음극 및 분리막을 포함하고 있는 전극조립체; 상기 전극조립체가 내장되는 각형의 금속 캔(can); 및 상기 금속 캔의 개방 상단에 장착되는 탑 캡(top cap);을 포함하고 있고, 상기 금속 캔은, 개방 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 장변 축에서 서로 대면하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽과, 단변 축에서 서로 대면하는 제 3 측벽 및 제 4 측벽을 포함하고 있고, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 내면에는 전극조립체의 외면에 접촉하는 내향 돌출형 구조의 탑 캡 압착부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.

Description

탑 캡 안착부가 형성된 각형 캔을 포함하고 있는 전지셀 {Battery Cell Comprising Prismatic Can With Top-Cap Receiving Holder}
본 발명은 탑 캡 안착부가 형성된 각형 캔을 포함하고 있는 전지셀에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
한편, 최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지, 및 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
일반적으로, 각형 전지는 젤리-롤형 또는 스택형의 양극/분리막/음극 전극조립체를 각형의 전지케이스에 넣고 개방 상단을 탑 캡으로 덮으며 탑 캡 상의 전해액 주입구를 통해 전해액을 주입한 뒤 밀봉하는 과정으로 제작된다.
도 1에는 종래의 젤리-롤형 전극조립체를 내장하고 있는 각형 전지의 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 각형 전지(50)는 젤리-롤(10)이 각형의 금속 케이스(20)에 내장되어 있고, 케이스(20)의 개방 상단에 돌출형 전극단자(예를 들어, 음극단자: 32)가 형성되어 있는 탑 캡(30)이 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다.
젤리-롤(10)의 음극은 음극 탭(12)을 통해 탑 캡(30) 상의 음극단자(32)의 하단에 전기적으로 연결되며, 그러한 음극단자(32)는 절연부재(34)에 의해 탑 캡(30)으로부터 절연되어 있다. 반면에, 젤리-롤(10)의 또 다른 전극(예를 들어, 양극)은 그것의 양극 탭(14)이 알루미늄 및 스테인리스 스틸 등과 같은 도전성 소재로 되어 있는 탑 캡(30)에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다.
또한, 전극 탭들(12, 14)을 제외하고 젤리-롤(10)과 탑 캡(30)의 전기적 절연 상태를 보장하기 위하여, 각형 케이스(20)와 젤리-롤(10) 사이에 시트형 절연부재(40)를 삽입한 뒤, 탑 캡(30)을 장착하고, 탑 캡(30)과 케이스(20)의 접촉면을 따라서 용접으로 이들을 결합한다. 그런 다음, 전해액 주입구(43)를 통해 전해액을 주입한 후 금속 볼(도시하지 않음)을 용접하여 밀봉하고, 에폭시 등으로 용접 부위를 도포함으로써 전지가 완성된다.
한편, 전지의 소형화, 박형화의 추세에 따라 전지 용량을 극대화하면서도 전지 크기를 최소화하기 위한 설계가 요구되고 있고, 그 일환으로서 전지케이스의 두께를 가능한 얇게 구성하려는 시도가 행해지고 있다. 그러나, 이러한 얇은 두께의 전지케이스를 사용하는 경우, 전지의 제조 과정에서, 전지케이스를 이루는 금속 판재가 내측으로 만입되면서 두께가 얇아져 기계적 강도가 저하될 뿐만 아니라, 전지의 내압에 의해 쉽게 변형됨으로써 밀봉성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 전지의 소형화, 박형화는 제조과정의 높은 정밀성을 요구하게 되었고, 예를 들면, 전지셀에 전해액을 주액하는 공정에서는 주입되는 전해액의 양을 정밀히 맞추는 것이 전지셀의 성능에 커다란 영향을 미쳤다. 그러나, 소형화된 전지케이스와 같이 협소한 공간에 전해액을 주입할 경우 주액양을 조절하는 것이 매우 어려웠고, 이에 따라, 목표한 전해액 주입량 보다 적게 주입되어 전지의 성능이 나뻐지거나, 반대로 주입량이 넘쳐 주액 작업을 지연시키는 문제가 발생하기 쉬웠다.
따라서, 전지의 크기를 최소화하면서 용량을 극대화하려는 추세에 맞추어 전지케이스의 내부공간을 보다 효과적으로 활용하여 안전성을 유지하면서도 전지케이스의 내부 용량을 증대시켜 전해액 주액 공정성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 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, 금속 캔이 개방 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 장변 축에서 서로 대면하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽과, 단변 축에서 서로 대면하는 제 3 측벽 및 제 4 측벽을 포함하고 있는 구조로 형성되고, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 내면에 전극조립체의 외면에 접촉하는 내향 돌출형 구조의 탑 캡 압착부를 각각 형성시킬 경우, 전지케이스의 내부 용량을 증대시켜 전해액 주액 공정성이 향상되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전극조립체가 각형 캔에 내장되어 있는 전지셀은,
양극과 음극 및 분리막을 포함하고 있는 전극조립체;
상기 전극조립체가 내장되는 각형의 금속 캔(can); 및
상기 금속 캔의 개방 상단에 장착되는 탑 캡(top cap);
을 포함하고 있고,
상기 금속 캔은, 개방 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 장변 축에서 서로 대면하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽과, 단변 축에서 서로 대면하는 제 3 측벽 및 제 4 측벽을 포함하고 있고, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 내면에는 전극조립체의 외면에 접촉하는 내향 돌출형 구조의 탑 캡 압착부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, “내향 돌출형 구조의 탑 캡 압착부”라 함은, 상기 탑 캡을 금속 캔의 개방 상단에 탑재하기 위해 탑 캡을 압입하는 과정에서 탑 캡이 과압입되어 금속 캔 내부로 매몰되는 것을 방지하기 위해 금속 캔 내부에 내부 방향으로 돌출되어 있는 구조를 의미한다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 금속 캔이 개방 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 장변 축에서 서로 대면하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽과, 단변 축에서 서로 대면하는 제 3 측벽 및 제 4 측벽을 포함하고 있는 구조로 형성되어 있고, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 내면에 전극조립체의 외면에 접촉하는 내향 돌출형 구조의 탑 캡 압착부가 각각 형성되어 있는 바, 상기 탑 캡 압착부가 탑 캡을 압입하는 과정에서 탑 캡이 과압입되어 금속 캔 내부로 매몰되는 것을 안정적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 탑 캡의 과압입을 방지하기 위한 구조에 비해 금속 캔 내부에 차지하는 부피를 획기적으로 줄일 수 있어, 금속 캔의 내부 용량을 증대시키고 전해액을 추가 수용할 수 있는 여유 공간을 확보할 수 있으며, 그에 따라, 금속 캔 내부의 협소한 공간으로 인해 발생되었던 종래기술의 문제들을 해결하여 전해액 주액 공정성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 탑 캡에는 전해액 주입구와 돌출형 전극단자가 형성되어 있을 수 있고, 구체적으로, 상기 전해액 주입구에는 밀봉부재가 압입되어 있을 수 있으며, 상기 밀봉부재는 예를 들면, 금속 볼일 수 있고, 상기 돌출형 전극단자는 탑 캡의 중앙에 형성되어 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽은 수평 단면 상으로 원호 형상으로 이루어진 구조일 수 있고, 상기 원호의 중심이 금속 캔의 중심축 방향으로 위치하고 있는 구조일 수 있다. 이러한 원호 형상은 외부 충격으로 발생한 응력을 효과적으로 분산시키므로써, 금속 캔의 변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 탑 캡 안착부는 탑 캡이 금속 캔 상부 개방 상단으로 압입될 경우 탑 캡이 내부로 지나치게 매몰되어 불량이 발생되지 않는 위치에 형성될 수 있고, 상세하게는, 상기 탑 캡 안착부의 상단 높이는 탑 캡의 두께에 대응하는 높이만큼 금속 캔의 개방 상단보다 낮게 형성될 수 있으며, 더욱 상세하게는, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽에 대응하는 탑 캡의 양측 단부가 탑 캡 안착부의 상단에 탑재되어 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 탑 캡 안착부에서 전극조립체의 외면에 접하는 내향 돌출형 구조는 수평 단면 상으로, 반원형, 사각형 또는 삼각형의 돌기로 이루어질 수 있다. 상세하게는, 상기 돌기의 양 측면은 전극조립체의 외면에 접하는 단부로부터 제 1 측벽 또는 제 2 측벽 방향으로 폭이 증가하는 테이퍼 경사면을 이루고 있는 구조로 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 돌기의 돌출 길이는 제 1 측벽 또는 제 2 측벽의 두께를 기준으로 50% 내지 200%의 범위일 수 있고, 상세하게는 80% 내지 120%일 수 있다.
상기 돌출 길이가 50% 미만인 경우, 상기 탑 캡의 압입시에 돌기의 돌출 길이가 부족하여 탑 캡을 안정적으로 지지할 수 없어 탑 캡이 매몰되기 쉬울 수 있어 적합하지 않으며, 반대로 상기 돌출 길이가 200% 초과인 경우, 상기 탑 캡 안착부가 금속 캔 내부에 차지하는 부피가 늘어나, 주액 공정성을 향상시키기 어렵다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 내향 돌출형 구조는 탑 캡 안착부의 전체 높이를 따라 동일하게 형성되어 있을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 탑 캡 안착부의 내향 돌출형 구조를 금속 캔의 전체 높이를 따라 동일한 형상으로 형성시킬 경우, 상기 탑 캡 안착부를 1 방향으로 가하는 압착 성형을 통해 형성시킬 수 있으므로, 금속 캔의 제조 공정이 단순하여 공정 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 탑 캡은 금속 캔에 다양한 방법으로 결합될 수 있으며, 예를 들어 용접, 솔더링, 기계적 체결 등으로 결합될 수 있고, 상세하게는, 레이저 용접에 의해 결합될 수 있으며, 더욱 상세하게는, 상기 탑 캡과 금속 캡의 접착면 부위를 레이저 용접으로 밀봉한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있으나 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 리튬 이차전지는 상기 전극조립체와 선택적으로 리튬염 함유 비수계 전해질을 포함할 수 있다.
상기 리튬함유 비수계 전해질은 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수 전해액으로는, 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, 디메틸 포름아미드, 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 중합체 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, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 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 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스의 구체적인 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 스마트폰, 휴대폰, 노트북, 테블릿 PC, 웨어러블 전자기기 등을 포함하는 포터블 전자기기; 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.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 금속 캔이 개방 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 장변 축에서 서로 대면하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽과, 단변 축에서 서로 대면하는 제 3 측벽 및 제 4 측벽을 포함하고 있는 구조로 형성되어 있고, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 내면에 전극조립체의 외면에 접촉하는 내향 돌출형 구조의 탑 캡 압착부가 각각 형성되어 있는 바, 상기 탑 캡 압착부가 탑 캡을 압입하는 과정에서 탑 캡이 과압입되어 금속 캔 내부로 매몰되는 것을 안정적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 탑 캡의 과압입을 방지하기 위한 구조에 비해 금속 캔 내부에 차지하는 부피를 획기적으로 줄일 수 있어, 금속 캔의 내부 용량을 증대시키고 전해액을 추가 수용할 수 있는 여유 공간을 확보할 수 있으며, 그에 따라, 전해액 주액 공정성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 각형 전지팩의 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 나타낸 분해 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도이다;
도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전지셀들을 나타낸 수평 단면도들이다.
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 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀(100)을 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀(100)의 수직 단면도가 도시되어 있다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체(130)가 각형 캔에 내장되어 있는 전지셀(100)은 양극과 음극 및 분리막을 포함하고 있는 전극조립체(130), 전극조립체(130)가 내장되는 각형의 금속 캔(120), 및 금속 캔(120)의 개방 상단에 장착되는 탑 캡(140)을 포함하고 있다.
이러한 탑 캡(140)에는 전해액 주입구(145)와 돌출형 전극단자(150)가 형성되어 있고, 또한, 전해액 주입구(145)에는 밀봉부재가 압입되어 있으며, 돌출형 전극단자(150)는 탑 캡(140)의 중앙에 형성되어 있다.
또한, 금속 캔(120)은, 개방 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 장변 축에서 서로 대면하는 제 1 측벽(121) 및 제 2 측벽(122)과, 단변 축에서 서로 대면하는 제 3 측벽(123) 및 제 4 측벽(124)을 포함하고 있다.
또한, 제 1 측벽(121) 및 제 2 측벽(122)은 수평 단면 상으로 원호 형상으로 이루어진 구조이고, 원호의 중심이 금속 캔의 중심축(P) 방향으로 위치하고 있는 구조로 형성되어 있다.
도 3을 참고하면, 제 1 측벽(121) 및 제 2 측벽(122)의 내면에는 전극조립체(130)의 외면에 접촉하는 내향 돌출형 구조(126)의 탑 캡 압착부(125)가 각각 형성되어 있다.
이러한 내향 돌출형 구조(126)의 탑 캡 압착부(125)는 탑 캡(140)을 금속 캔(120)의 개방 상단에 압입하는 과정에서 탑 캡(140)이 과압입될 경우, 금속 캔(120) 내부로 매몰되는 것을 방지하기 위해 금속 캔(120) 내부에 내부 방향으로 돌출되어 있다.
또한, 탑 캡 안착부(125)는 탑 캡(140)이 금속 캔(120) 상부 개방 상단으로 압입될 경우 탑 캡(140)이 내부로 지나치게 매몰되어 불량이 발생되지 않는 위치에 형성되어 있고, 탑 캡 안착부(125)의 상단 높이는 탑 캡(140)의 두께에 대응하는 높이만큼 금속 캔(120)의 개방 상단보다 낮게 형성되어 있으며, 제 1 측벽(121) 및 제 2 측벽(122)에 대응하는 탑 캡(140)의 양측 단부가 탑 캡 안착부(125)의 상단에 탑재되어 있다.
또한, 내향 돌출형 구조(126)는 탑 캡 안착부(125)의 전체 높이를 따라 동일하게 형성되어 있다. 이러한 구조는, 탑 캡 안착부(125)를 1 방향으로 가하는 압착 성형을 통해 형성시킬 수 있으므로, 금속 캔(120)의 제조 공정이 단순하여 공정 효율을 높일 수 있다.
도 4에는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전지셀들을 나타낸 수평 단면도들이 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전지셀A 내지 전지셀D(100A, 100B, 100C, 100D)의 각각의 돌기들의 양 측면은 전극조립체의 외면에 접하는 단부로부터 제 1 측벽 또는 제 2 측벽 방향으로 폭이 증가하는 테이퍼 경사면을 이루고 있는 구조로 형성되어 있다.
구체적으로, 전지셀A(100A)는 탑 캡 안착부(125A)에서 전극조립체(130)의 외면에 접하는 내향 돌출형 구조(126)가 수평 단면 상으로 반원형의 돌기로 이루어져 있고, 전지셀B(100B)는 탑 캡 안착부(125B)에서 전극조립체(130)의 외면에 접하는 내향 돌출형 구조(126)가 수평 단면 상으로 사각형의 돌기로 이루어져 있으며, 전지셀C(100C)는 탑 캡 안착부(125C)에서 전극조립체(130)의 외면에 접하는 내향 돌출형 구조(126)가 수평 단면 상으로 삼각형의 돌기로 이루어져 있고, 전지셀D(100D)는 탑 캡 안착부(125D)의 내향 돌출형 구조(126)의 수평 단면 상으로 전극조립체(130)의 외면에 접하는 단부가 평탄선으로 이뤄지고, 돌기의 양 측면은 제 1 측벽(123) 또는 제 2 측벽(124) 방향으로 폭이 증가하는 테이퍼 곡선으로 이루어져 있다.
또한, 이러한 돌기의 돌출 길이(T)는 제 1 측벽(123) 또는 제 2 측벽(124)의 두께를 기준으로 50% 내지 200%의 범위이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 금속 캔이 개방 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 장변 축에서 서로 대면하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽과, 단변 축에서 서로 대면하는 제 3 측벽 및 제 4 측벽을 포함하고 있는 구조로 형성되어 있고, 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 내면에 전극조립체의 외면에 접촉하는 내향 돌출형 구조의 탑 캡 압착부가 각각 형성되어 있는 바, 탑 캡 압착부가 탑 캡을 압입하는 과정에서 탑 캡이 과압입되어 금속 캔 내부로 매몰되는 것을 안정적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 탑 캡의 과압입을 방지하기 위한 구조에 비해 금속 캔 내부에 차지하는 부피를 획기적으로 줄일 수 있어, 금속 캔의 내부 용량을 증대시키고 전해액을 추가 수용할 수 있는 여유 공간을 확보할 수 있으며, 그에 따라, 금속 캔 내부의 협소한 공간으로 인해 발생되었던 종래기술의 문제들을 해결하여 전해액 주액 공정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 양극과 음극 및 분리막을 포함하고 있는 전극조립체;
    상기 전극조립체가 내장되는 각형의 금속 캔(can); 및
    상기 금속 캔의 개방 상단에 장착되는 탑 캡(top cap);
    을 포함하고 있고,
    상기 금속 캔은, 개방 상단의 중심축에 대한 수평 단면 상으로, 장변 축에서 서로 대면하는 제 1 측벽 및 제 2 측벽과, 단변 축에서 서로 대면하는 제 3 측벽 및 제 4 측벽을 포함하고 있고, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽의 내면에는 전극조립체의 외면에 접촉하는 내향 돌출형 구조의 탑 캡 압착부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탑 캡에는 전해액 주입구와 돌출형 전극단자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽은 수평 단면 상으로 원호 형상으로 이루어져 있고, 상기 원호의 중심이 금속 캔의 중심축 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 탑 캡 안착부의 상단 높이는 탑 캡의 두께에 대응하는 높이만큼 금속 캔의 개방 상단보다 낮은 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 측벽 및 제 2 측벽에 대응하는 탑 캡의 양측 단부가 탑 캡 안착부의 상단에 탑재되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 탑 캡 안착부에서 전극조립체의 외면에 접하는 내향 돌출형 구조는 수평 단면 상으로, 반원형, 사각형 또는 삼각형의 돌기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 돌기의 양 측면은 전극조립체의 외면에 접하는 단부로부터 제 1 측벽 또는 제 2 측벽 방향으로 폭이 증가하는 테이퍼 경사면을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 돌기의 돌출 길이는 제 1 측벽 또는 제 2 측벽의 두께를 기준으로 50% 내지 200%의 범위인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 내향 돌출형 구조는 탑 캡 안착부의 전체 높이를 따라 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 탑 캡은 금속 캔에 레이저 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 12 항에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 노트북, 테블릿 PC, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력 저장용 시스템에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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