KR20160108857A - 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지 - Google Patents

복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20160108857A
KR20160108857A KR1020150032174A KR20150032174A KR20160108857A KR 20160108857 A KR20160108857 A KR 20160108857A KR 1020150032174 A KR1020150032174 A KR 1020150032174A KR 20150032174 A KR20150032174 A KR 20150032174A KR 20160108857 A KR20160108857 A KR 20160108857A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
positive electrode
electrode
tabs
negative electrode
cylindrical
Prior art date
Application number
KR1020150032174A
Other languages
English (en)
Inventor
이선우
김성현
남상봉
박성철
박신영
이정규
이현진
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020150032174A priority Critical patent/KR20160108857A/ko
Publication of KR20160108857A publication Critical patent/KR20160108857A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H01M2/046—
    • H01M2/1252—
    • H01M2/263—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/106—PTC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/108—Normal resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 권취되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액을 함침한 상태로 원통형 전지케이스에 내장되어 있으며, 상기 원통형 전지케이스의 개방 상단에 캡 어셈블리가 장착되어 있는 이차전지로서, 상기 전극조립체의 양극은, 양극 집전체 상에 양극 합제가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 양극 무지부들을 포함하고 있고, 상기 양극 무지부에 각각 상향 돌출 형태로 부착된 양극 탭이 캡 어셈블리의 하단에 용접되어 있으며; 상기 전극조립체의 음극은, 음극 집전체 상에 음극 합제가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 음극 무지부들을 포함하고 있고, 상기 음극 무지부에 각각 하향 돌출 형태로 부착된 음극 탭이 전지케이스의 하단 내면에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지를 제공한다.

Description

복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지 {Cylindrical Secondary Battery Having Two More Cathode and Anode Tabs}
본 발명은 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 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 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
도 1에는 종래의 원통형 전지의 수직 단면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 원통형 이차전지(10)는 젤리-롤형(권취형) 전극조립체(12)를 원통형 케이스(13)에 수납하고, 원통형 케이스(13) 내에 전해액을 주입한 후에, 케이스(13)의 개방 상단에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자; 도시하지 않음)가 형성되어 있는 캡 어셈블리(14)를 결합하여 제작한다.
전극조립체(12)는 양극(12a)과 음극(12b), 및 이들 사이에 분리막(12c)을 개재한 후 둥근 형태로 감은 구조로서, 그것의 권심(젤리-롤의 중심부)에는 원통형의 센터 핀(15)이 삽입되어 있다. 센터 핀(15)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 중공형의 원통형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(15)은 전극조립체를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다.
이러한 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있지만, 각종 가연성 물질들이 내장되어 있으므로 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있다.
고출력을 위한 이차전지의 경우에 위와 같은 위험성은 더욱 증가하며, 이를 방지하기 위해 2개의 양극 탭들을 적용하여 제조하기도 한다. 그러나, 2개의 양극 탭들을 용접할 때에 정위치에 위치하도록 조정하거나 용접성 향상을 위해 상호 완전히 겹치도록 조정해서 용접을 수행하여야 하는 어려움이 있다.
더욱이, 2개의 탭을 하나의 탭과 같이 용접을 수행하는 경우에, 전류 집중에 의한 대전류 통전시에 탭 자체의 발열에도 문제가 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 원통형 이차전지는, 전극조립체의 양극이 양극 집전체 상에 양극 합제가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 양극 무지부들을 포함하고 있고, 양극 무지부에 각각 상향 돌출 형태로 부착된 양극 탭이 캡 어셈블리의 하단에 용접되어 있으며, 전극조립체의 음극은, 음극 집전체 상에 음극 합제가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 음극 무지부들을 포함하고 있고, 음극 무지부에 각각 하향 돌출 형태로 부착된 음극 탭이 전지케이스의 하단 내면에 용접되도록 구성함으로써, 복수의 양극 탭을 용접할 때에 위치 조정 및 정렬에 제약을 받지 않고, 복수의 탭에 대해 전류 집중화를 방지하여 전류 집중에 의한 발열 현상을 방지하여 고용량 전지셀의 안전성을 향상시킬 수 있는 원통형 이차전지를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지는,
양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 권취되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액을 함침한 상태로 원통형 전지케이스에 내장되어 있으며, 상기 원통형 전지케이스의 개방 상단에 캡 어셈블리가 장착되어 있는 이차전지로서,
상기 전극조립체의 양극은, 양극 집전체 상에 양극 합제가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 양극 무지부들을 포함하고 있고, 상기 양극 무지부에 각각 상향 돌출 형태로 부착된 양극 탭이 캡 어셈블리의 하단에 용접되어 있으며;
상기 전극조립체의 음극은, 음극 집전체 상에 음극 합제가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 음극 무지부들을 포함하고 있고, 상기 음극 무지부에 각각 하향 돌출 형태로 부착된 음극 탭이 전지케이스의 하단 내면에 용접되어 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지는, 복수의 양극 탭을 용접할 때에 위치 조정 및 정렬에 제약을 받지 않고, 복수의 탭에 대해 전류 집중화를 방지하여 전류 집중에 의한 발열 현상을 방지하여 고용량 전지셀의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들의 개수는 서로 동일한 개수일 수 있으며, 하나의 예에서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 전극조립체의 수평 중심축을 기준으로 상하 대칭 위치에 부착되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 전극조립체의 수평 중심축을 기준으로 상하 비대칭 위치에 부착되어 있는 구조일 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 양극 탭들은 음극 탭들의 개수보다 많은 개수일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 탭들 중의 하나는 전극조립체의 권취 개시부에 위치한 제 1 양극 무지부에 상향 돌출된 형태로 부착되어 있고, 나머지 양극 탭들 중의 적어도 하나는 전극조립체의 권취 종료부에 위치한 제 2 양극 무지부에 상향 돌출된 형태로 부착되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 양극 집전체에는 상기 제 1 양극 무지부와 제 2 양극 무지부 사이에 하나 이상의 제 3 양극 무지부가 추가로 형성되어 있고, 상기 제 3 양극 무지부에는 상향 돌출된 형태로 양극 탭이 부착되어 있는 구조일 수 있다.
또, 상기 음극 탭들 중의 하나는 전극조립체의 권취 개시부에 위치한 제 1 음극 무지부에 하향 돌출된 형태로 부착되어 있고, 나머지 음극 탭들 중의 적어도 하나는 전극조립체의 권취 종료부에 위치한 제 2 음극 무지부에 하향 돌출된 형태로 부착되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 음극 집전체에는 상기 제 1 음극 무지부와 제 2 음극 무지부 사이에 하나 이상의 제 3 음극 무지부가 추가로 형성되어 있고, 상기 제 3 음극 무지부에는 하향 돌출된 형태로 음극 탭이 부착되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 탭은, 전극조립체의 권취 축에 평행하게 양극 무지부에 부착되어 있는 제 1 면과, 상기 제 1 면으로부터 연장되어 있고 탑 캡 어셈블리와 용접되도록 절곡된 제 2 면을 포함하고 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 탭의 제 1 면의 길이는 전지케이스의 직경의 30% 내지 200% 크기일 수 있고, 상기 양극 탭의 제 2 면의 길이는 전지케이스의 직경의 10% 내지 40% 크기일 수 있다.
상기 둘 이상의 양극 탭들은 제 2 면의 면적이 서로 동일한 크기를 가지는 구조일 수 있다.
경우에 따라서, 둘 이상의 양극 탭들은 제 2 면의 면적이 서로 다른 크기를 가질 수 있음은 물론이다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 탭은 제 2 면이 캡 어셈블리의 하단에 직접 용접되는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 양극 탭들은 적어도 둘 이상의 양극 탭들이 중첩된 상태로 캡 어셈블리의 하단에 용접되어 있는 구조일 수 있다.
경우에 따라서는, 양극 탭들은 적어도 둘 이상의 양극 탭들이 중첩되지 않은 상태로 캡 어셈블리의 하단에 각각 용접되어 있는 구조일 수 있다.
일반적으로, 상기 캡 어셈블리는, 전지 내부에서의 고압 발생시 파열되면서 고압 가스를 배출하는 노치들이 형성되어 있는 안전 벤트와, 상기 안전 벤트와 접속되어 전지 내부의 온도 상승시 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
이 때, 상기 캡 어셈블리는, 안전 벤트의 하단에 부착되어 전지 내압의 상승시 전류를 차단하는 전류 차단부재를 추가로 포함하고 있고, 안전 벤트의 외주면에 접속되어 있는 상향 돌출형의 상단 캡을 더 포함하고 있는 구조일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 이차전지는 리튬 이차전지일 수 있고, 본 발명은 상기 이차전지를 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 컴퓨터, 휴대폰, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력저장용 시스템 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지는, 용접할 때에 위치 조정 및 탭들의 정렬에 제약을 받지 않는 구조의 복수의 탭을 사용하여 대전류의 통전에 유리하고 전류 집중화에 의한 발열 현상을 방지하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 원통형 이차전지의 단면 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 나타내는 모식도이다;
도 3은 도 2에 따른 전극조립체를 전지케이스 내에 수납하고 있는 원통형 이차전지의 사시도이다;
도 4는 도 3에 따른 이차전지의 측면 모식도이다;
도 5는 도 4의 A-A’에 따른 단면을 나타내는 모식도이다;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체를 나타내는 모식도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체를 나타내는 모식도이다;
도 8은 도 7의 실시예에 따른 전극탭들이 캡 어셈블리의 하단과 용접되는 예를 나타내는 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 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극조립체(150)는 양극(160), 음극(180), 및 양극(160)과 음극(180) 사이에 분리막(170)이 개재되어 화살표 방향으로 권취되는 구조이다.
전극조립체(150)의 양극(160)은, 양극 집전체(167) 상에 양극 합제(169)가 도포되어 있지 않은 2개의 양극 무지부들(168a, 168b)을 포함하고 있고, 양극 무지부들(168a, 168b)에 각각 상향 돌출 형태로 부착된 양극 탭들(161, 162)이 캡 어셈블리(140)의 하단(도시하지 않음)에 용접되어 있다.
전극조립체(150)의 음극(180)은, 음극 집전체(187) 상에 음극 합제(189)가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 음극 무지부들(188a, 188b)을 포함하고 있고, 음극 무지부들(188a, 188b)에 각각 하향 돌출 형태로 부착된 음극 탭들(181, 182)이 전지케이스(130)의 하단 내면에 용접되어 있다.
양극 탭들(161, 162) 및 음극 탭들(181, 182)은 각각의 집전체들(167, 187)의 양쪽 단부의 무지부들(168a, 168b, 188a, 188b)에 각각 1개씩 부착되어 서로 동일하고, 전극조립체(150)의 수평 중심축을 기준으로 상하 대칭 위치에 부착되어 있다.
양극 탭들(161, 162) 중의 하나의 양극 탭(161)이 권취 개시부에 위치하고, 제 1 양극 무지부(168a)에 상향 돌출된 형태로 부착되어 화살표 방향으로 권취가 개시된다.
양극 탭들(161, 162) 중의 다른 양극 탭(162)은 전극조립체(150)의 권취 종료부에 위치한 제 2 양극 무지부(168b)에 상향 돌출된 형태로 부착되어 있다.
음극 탭들(181, 182) 중의 하나의 음극 탭(181)은 전극조립체(150)의 권취 개시부에 위치한 제 1 음극 무지부(188a)에 하향 돌출된 형태로 부착되어 있고, 다른 음극 탭(182)은 전극조립체(150)의 권취 종료부에 위치한 제 2 음극 무지부(188b)에 하향 돌출된 형태로 부착되어 있다.
도 3에는 도 2에 따른 전극조립체를 전지케이스 내에 수납하고 있는 원통형 이차전지의 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 따른 이차전지의 측면 모식도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 전극조립체(150)는 전해액을 함침한 상태로 원통형 전지케이스(130)에 내장되고, 원통형 전지케이스(130)의 개방 상단에 캡 어셈블리(140)가 장착되는 구조이다.
전기절연성의 절연부재(190)는 전극조립체(150)의 상단에 결합되어 전기적 단락을 방지하고, 양극 탭들(161, 162)이 상향 돌출되도록 대응하는 부위에 구멍들(191, 192)이 형성되어 있다.
양극 탭들(161, 162)은 각각 ‘ㄱ’자 형상으로 전극조립체(150)의 권취 축에 평행하게 양극 무지부들(168a, 168b)에 부착되어 있는 제 1 면(161a)과, 제 1 면(161a)으로부터 연장되어 있고 탑 캡 어셈블리(140)와 용접되도록 절곡된 제 2 면(161b)으로 구성되어 있다.
양극 탭(161)의 제 1 면(161a)의 길이(L1)는 전지케이스(130)의 직경(D)의 70% 크기이고, 양극 탭의 제 2 면(161b)의 길이(L2)는 전지케이스(130)의 직경(D)의 20% 크기이다. 마찬가지로, 음극 탭(162)은 양극 탭(161)의 구조와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 5에는 도 4의 A-A’에 따른 단면을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 제 1 양극 탭(161)의 제 2 면(161b)의 면적(A)과 제 2 양극 탭(162)의 제 2 면(162b)의 면적(B)은 서로 동일한 크기를 가진다.
제 1 양극 탭(161)의 제 2 면(161b)의 면적(A)과 제 2 양극 탭(162)의 제 2 면(162b)의 면적(B)은 상대적으로 다른 크기를 가질 수 있고, 제 1 양극 탭(161)의 제 2 면(161b)과 제 2 양극 탭(162)의 제 2 면(162b)은 캡 어셈블리(140)의 하단(142)에 서로 직접 용접되어 있다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 양극 탭들(261, 262, 263) 중의 하나의 양극 탭(261)은 전극조립체(250)의 권취 개시부에 위치한 제 1 양극 무지부(268a)에 상향 돌출된 형태로 부착되어 있고, 나머지 양극 탭들(262, 263) 중의 적어도 하나의 양극 탭(262)은 전극조립체(250)의 권취 종료부에 위치한 제 2 양극 무지부(268b)에 상향 돌출된 형태로 부착되어 있다.
양극 집전체(267)에는 양극 합제(269)가 도포되어 있지 않은 제 1 양극 무지부(268a)와 제 2 양극 무지부(268b) 사이에 제 3 양극 무지부(268c)가 추가로 형성되어 있고, 제 3 양극 무지부(268c)에는 상향 돌출된 형태로 양극 탭(263)이 부착되어 있다.
음극 탭들(281, 282, 283) 중의 하나의 음극 탭(281)은 전극조립체(250)의 권취 개시부에 위치한 제 1 음극 무지부(288a)에 하향 돌출된 형태로 부착되어 있고, 나머지 음극 탭들(282, 283) 중의 적어도 하나의 음극 탭(282)은 전극조립체(250)의 권취 종료부에 위치한 제 2 음극 무지부(288b)에 하향 돌출된 형태로 부착되어 있다.
음극 집전체(287)에는 음극 합제(289)가 도포되어 있지 않은 제 1 음극 무지부(288a)와 제 2 음극 무지부(288b) 사이에 제 3 음극 무지부(288c)가 추가로 형성되어 있고, 제 3 음극 무지부(288c)에는 하향 돌출된 형태로 음극 탭(283)이 부착되어 있다.
도 6의 전극조립체는 양극 탭들의 개수 및 구조가 다르다는 점을 제외하면 도 2의 구조와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
양극(360)에서 양극 탭들(361, 362, 363, 364)은 음극(380)의 음극 탭들(381, 382, 383)보다 1개 더 전극조립체(350)에 부착되어 있다.
양극 탭들(361, 362, 363, 364) 및 음극 탭들(381, 382, 383)은 전극조립체(350)의 수평 중심축을 기준으로 상하 비대칭 위치에 부착되어 있다.
도 7의 전극조립체(350)는 양극 탭들의 개수 및 전극 탭들의 부착 위치가 다르다는 점을 제외하면 도 2 및 도 6의 구조와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 8에는 도 7의 실시예에 따른 전극탭들이 캡 어셈블리의 하단과 용접되는 예를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 제 1 양극 탭(361)의 제 2 면(361b)의 면적(E)과 제 3 양극 탭(363)의 제 2 면(363b)의 면적(F)은 상대적으로 다른 크기를 가지고 있고, 제 2 양극 탭(362)의 제 2 면(362b)과 제 3 양극 탭(363)의 제 2 면(363b)은 캡 어셈블리(340)의 하단(342)에 서로 일부가 중첩되어 용접되어 있다. 제 4 양극 탭(364)의 제 2 면(364b)은 캡 어셈블리(340)의 하단(342)에 직접 용접되어 있다.
따라서, 전극탭들(361, 362, 363, 364)을 하나의 전극탭으로 정렬하지 않고 캡 어셈블리(340)의 하단(342)에 각각의 전극탭들을 신속하게 용접이 가능하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (22)

  1. 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 권취되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액을 함침한 상태로 원통형 전지케이스에 내장되어 있으며, 상기 원통형 전지케이스의 개방 상단에 캡 어셈블리가 장착되어 있는 이차전지로서,
    상기 전극조립체의 양극은, 양극 집전체 상에 양극 합제가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 양극 무지부들을 포함하고 있고, 상기 양극 무지부에 각각 상향 돌출 형태로 부착된 양극 탭이 캡 어셈블리의 하단에 용접되어 있으며;
    상기 전극조립체의 음극은, 음극 집전체 상에 음극 합제가 도포되어 있지 않은 2개 이상의 음극 무지부들을 포함하고 있고, 상기 음극 무지부에 각각 하향 돌출 형태로 부착된 음극 탭이 전지케이스의 하단 내면에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들의 개수는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 전극조립체의 수평 중심축을 기준으로 상하 대칭 위치에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 전극조립체의 수평 중심축을 기준으로 상하 비대칭 위치에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 탭들은 음극 탭들의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 탭들 중의 하나는 전극조립체의 권취 개시부에 위치한 제 1 양극 무지부에 상향 돌출된 형태로 부착되어 있고, 나머지 양극 탭들 중의 적어도 하나는 전극조립체의 권취 종료부에 위치한 제 2 양극 무지부에 상향 돌출된 형태로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  7. 제 6 항에 있어서, 양극 집전체에는 상기 제 1 양극 무지부와 제 2 양극 무지부 사이에 하나 이상의 제 3 양극 무지부가 추가로 형성되어 있고, 상기 제 3 양극 무지부에는 상향 돌출된 형태로 양극 탭이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 음극 탭들 중의 하나는 전극조립체의 권취 개시부에 위치한 제 1 음극 무지부에 하향 돌출된 형태로 부착되어 있고, 나머지 음극 탭들 중의 적어도 하나는 전극조립체의 권취 종료부에 위치한 제 2 음극 무지부에 하향 돌출된 형태로 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서, 음극 집전체에는 상기 제 1 음극 무지부와 제 2 음극 무지부 사이에 하나 이상의 제 3 음극 무지부가 추가로 형성되어 있고, 상기 제 3 음극 무지부에는 하향 돌출된 형태로 음극 탭이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 탭은, 전극조립체의 권취 축에 평행하게 양극 무지부에 부착되어 있는 제 1 면과, 상기 제 1 면으로부터 연장되어 있고 탑 캡 어셈블리와 용접되도록 절곡된 제 2 면을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 양극 탭의 제 1 면의 길이는 전지케이스의 직경의 30% 내지 200% 크기인 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 양극 탭의 제 2 면의 길이는 전지케이스의 직경의 10% 내지 40% 크기인 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  13. 제 10 항에 있어서, 둘 이상의 양극 탭들은 제 2 면의 면적이 서로 동일한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  14. 제 10 항에 있어서, 둘 이상의 양극 탭들은 제 2 면의 면적이 서로 다른 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 양극 탭은 제 2 면이 캡 어셈블리의 하단에 직접 용접되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  16. 제 10 항에 있어서, 양극 탭들은 적어도 둘 이상의 양극 탭들이 중첩된 상태로 캡 어셈블리의 하단에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  17. 제 10 항에 있어서, 양극 탭들은 적어도 둘 이상의 양극 탭들이 중첩되지 않은 상태로 캡 어셈블리의 하단에 각각 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 캡 어셈블리는, 전지 내부에서의 고압 발생시 파열되면서 고압 가스를 배출하는 노치들이 형성되어 있는 안전 벤트와, 상기 안전 벤트와 접속되어 전지 내부의 온도 상승시 저항이 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 캡 어셈블리는, 안전 벤트의 하단에 부착되어 전지 내압의 상승시 전류를 차단하는 전류 차단부재를 추가로 포함하고 있고, 안전 벤트의 외주면에 접속되어 있는 상향 돌출형의 상단 캡을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 하나에 따른 이차전지를 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020150032174A 2015-03-09 2015-03-09 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지 KR20160108857A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150032174A KR20160108857A (ko) 2015-03-09 2015-03-09 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150032174A KR20160108857A (ko) 2015-03-09 2015-03-09 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160108857A true KR20160108857A (ko) 2016-09-21

Family

ID=57079995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150032174A KR20160108857A (ko) 2015-03-09 2015-03-09 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160108857A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117407A1 (ko) * 2016-12-21 2018-06-28 주식회사 엘지화학 장변 부위에 결합된 전극 리드를 포함하는 전극조립체
KR20200009211A (ko) * 2018-07-18 2020-01-30 엘에스엠트론 주식회사 에너지 저장장치
US11296390B2 (en) 2017-10-10 2022-04-05 Lg Energy Solution, Ltd. Cylindrical battery cell having connection cap
EP3982441A1 (en) * 2020-10-12 2022-04-13 E-one Moli Energy Corp. Electrode body and cylindrical lithium battery containing the same
EP3817123A4 (en) * 2018-07-20 2022-04-27 LG Energy Solution, Ltd. SET OF ELECTRODES AND RECHARGEABLE BATTERY INCLUDING THEM

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117407A1 (ko) * 2016-12-21 2018-06-28 주식회사 엘지화학 장변 부위에 결합된 전극 리드를 포함하는 전극조립체
KR20180072087A (ko) * 2016-12-21 2018-06-29 주식회사 엘지화학 장변 부위에 결합된 전극 리드를 포함하는 전극조립체
CN109478692A (zh) * 2016-12-21 2019-03-15 株式会社Lg化学 包括耦接至其长边的电极引线的电极组件
US11069943B2 (en) 2016-12-21 2021-07-20 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly comprising electrode lead coupled to long-side area
EP3490051B1 (en) * 2016-12-21 2021-08-25 LG Chem, Ltd. Electrode assembly comprising electrode lead coupled to long-side area
US11296390B2 (en) 2017-10-10 2022-04-05 Lg Energy Solution, Ltd. Cylindrical battery cell having connection cap
KR20200009211A (ko) * 2018-07-18 2020-01-30 엘에스엠트론 주식회사 에너지 저장장치
EP3817123A4 (en) * 2018-07-20 2022-04-27 LG Energy Solution, Ltd. SET OF ELECTRODES AND RECHARGEABLE BATTERY INCLUDING THEM
EP3982441A1 (en) * 2020-10-12 2022-04-13 E-one Moli Energy Corp. Electrode body and cylindrical lithium battery containing the same
US20220115713A1 (en) * 2020-10-12 2022-04-14 E-One Moli Energy Corp. Electrode Body and Cylindrical Lithium Battery Containing the Same
KR20220048447A (ko) * 2020-10-12 2022-04-19 이-원 모리 에너지 코오퍼레이션 전극체 및 이를 포함하는 원통형 리튬 전지
US11973192B2 (en) * 2020-10-12 2024-04-30 E-One Moli Energy Corp. Electrode body and cylindrical lithium battery containing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102315415B (zh) 可再充电电池
KR101223568B1 (ko) 이차 전지 및 전지 모듈
KR101715963B1 (ko) 이차 전지
US9136524B2 (en) Secondary battery
US8647759B2 (en) Secondary battery
KR101724010B1 (ko) 이차 전지
KR101233470B1 (ko) 이차 전지
KR20160108857A (ko) 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지
KR20120118315A (ko) 이차전지
KR20120112991A (ko) 이차 전지
KR101781826B1 (ko) 복수의 양극 탭들과 음극 탭들을 포함하는 원통형 이차전지
CN104882626B (zh) 二次电池
EP2770557A1 (en) Rechargeable battery
KR101318569B1 (ko) 이차 전지
KR20130074236A (ko) 제조공정성이 향상된 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 원통형 전지
KR20140139958A (ko) 이차 전지
US10312497B2 (en) Rechargeable battery
KR101233535B1 (ko) 이차전지
KR20120088118A (ko) 이차 전지
EP3958340A1 (en) Cylindrical battery and manufacturing method of same
KR20170058021A (ko) 절곡 만입부를 포함하는 전지케이스
KR20180093330A (ko) 전극단자 접속 플레이트를 포함하고 있는 전지팩
US9012059B2 (en) Secondary battery
KR101807274B1 (ko) 상부 절연체를 포함하는 전지셀
KR100936259B1 (ko) 우수한 제조공정성 및 구조적 안정성의 이차전지 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application