KR20170033543A - 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지 - Google Patents

전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지 Download PDF

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KR20170033543A
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Abstract

본 발명은 집전탭을 전극 조립체의 라운드부에 위치시켜 캡 플레이트의 구조를 개선시킬 수 있는 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 복수의 제 1 집전탭을 갖는 제 1 전극판과 복수의 제 2 집전탭을 갖는 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터의 적층제를 권취하여 형성된 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스에 결합되어, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 평탄하게 권취되는 평탄부와 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 휘어져서 권취되는 라운드부를 포함하며, 상기 복수의 제 1 집전탭은 상기 라운드부에 위치하고 상기 복수의 제 2 집전탭은 상기 평탄부에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지를 개시한다.

Description

전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지{Electrode assembly and secondary battery using for the same}
본 발명은 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있다. 상기 이차 전지는 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다.
본 발명은 집전탭을 전극 조립체의 라운드부에 위치시켜 캡 플레이트의 구조를 개선시킬 수 있는 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 복수의 제 1 집전탭을 갖는 제 1 전극판과 복수의 제 2 집전탭을 갖는 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터의 적층제를 권취하여 형성된 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스에 결합되어, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 평탄하게 권취되는 평탄부와 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 휘어져서 권취되는 라운드부를 포함하며, 상기 복수의 제 1 집전탭은 상기 라운드부에 위치하고 상기 복수의 제 2 집전탭은 상기 평탄부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캡 플레이트를 관통하며, 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 전극 단자 및 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 전극 단자를 더 포함하고, 상기 제 1 집전탭은 상기 제 1 전극 단자에 직접적으로 용접되고, 상기 제 2 집전탭은 상기 제 2 전극 단자에 직접적으로 용접될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 단자는 상기 제 2 전극 단자에 비해 상기 캡 플레이트의 가장자리에 더 가깝게 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전탭은 상기 케이스에 직접 용접될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극판은 제 1 전극 집전체에 제 1 전극 활물질이 코팅된 제 1 전극 활물질층과 상기 제 1 전극 활물질층이 코팅되지 않은 제 1 전극 무지부를 포함하고, 상기 제 2 전극판은 제 2 전극 집전체에 제 2 전극 활물질이 코팅된 제 2 전극 활물질층과 상기 제 2 전극 활물질층이 코팅되지 않은 제 2 전극 무지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 활물질층과 상기 제 1 전극 무지부는 상기 제 1 전극 집전체 상에서 번갈아 가며 위치하고, 상기 제 2 전극 활물질층과 상기 제 2 전극 무지부는 상기 제 2 전극 집전체 상에서 번갈아 가며 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 1 집전탭은 상기 제 1 전극 무지부에 위치되며, 상기 제 1 전극 무지부와 일체로 형성되고, 상기 제 2 집전탭은 상기 제 2 전극 무지부에 위치되며, 상기 제 2 전극 무지부와 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 활물질층은 상기 제 1 전극 집전체 상에 연속적으로 형성되고, 상기 제 2 전극 활물질층은 상기 제 2 전극 집전체 상에 연속적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 무지부는 상기 제 1 집전탭이고, 상기 제 2 전극 무지부는 상기 제 2 집전탭일 수 있다.
더불어, 본 발명에 의한 복수의 제 1 집전탭을 갖는 제 1 전극판과 복수의 제 2 집전탭을 갖는 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터의 적층제를 권취하여 형성된 전극 조립체에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 평탄하게 권취되는 평탄부와 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 휘어져서 권취되는 라운드부를 포함하고, 상기 복수의 제 1 집전탭은 상기 라운드부에 위치하고 상기 복수의 제 2 집전탭은 상기 평탄부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 무지부를 집전탭으로 사용하므로 내부 저항이 감소하게 되며, 극판에 탭을 용접하는 공정을 생략할 수 있으므로 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 전극탭이 전극 단자에 직접적으로 용접됨으로써 전류 통로가 짧아지고, 이에 따라 전기 저항이 감소하게 되어 전류가 안정적으로 흐를 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시에에 따른 이차 전지는 전극 조립체의 제 1 집전탭이 라운드부에 위치하고 제 1 집전탭이 케이스에 직접 용접됨으로써, 캡 플레이트의 구조를 단순하게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전의 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제 1 전극판을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취된 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전의 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 제 1 전극판을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체가 권취된 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 이용한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전의 상태를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 제 1 전극판을 도시한 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취된 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 제 1 전극판(110), 제 2 전극판(120) 및 상기 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120) 사이에 개재된 세퍼레이터(130)를 포함한다. 상기 전극 조립체(100)는 제 1 전극판(110), 제 2 전극판(120) 및 세퍼레이터(130)의 적층제가 젤리-롤 형태로 권취된다.
상기 제 1 전극판(110)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체(111)와, 상기 제 1 전극 집전체(111)의 양면에 형성되며 제 1 전극 활물질이 코팅된 제 1 전극 활물질층(112)과, 상기 제 1 전극 활물질이 코팅되지 않은 제 1 전극 무지부(113)를 포함한다. 상기 제 1 전극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4 또는 LiNi1 -x- yCoxMyO2(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속) 등의 금속 산화물로 대표되는 리튬함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물일 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극판(110)은 양극판일 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 활물질은 제 1 전극 집전체(111)에 간헐적으로 코팅되어, 제 1 전극 활물질층(112)과 제 1 전극 무지부(113)가 번갈아 가며 형성된다. 따라서, 상기 제 1 전극 활물질층(112)과 제 1 전극 무지부(113)는 복수개가 형성된다. 복수의 제 1 전극 무지부(113)에는 각각 제 1 집전탭(114)이 형성된다. 상기 제 1 집전탭(114)은 상기 전극 조립체(100)의 상부로 돌출되게 형성된다. 여기서, 상기 제 1 집전탭(114)은 상기 제 1 전극판(110)을 제조할 때 미리 상부로 돌출되도록 절단하여 형성하므로, 상기 제 1 전극 집전체(111)와 일체로 형성된다. 즉, 상기 제 1 집전탭(114)은 상기 제 1 전극 무지부(113)로 볼 수도 있다.
더불어, 복수의 제 1 집전탭(114)은 상기 제 1 전극판(110)을 권취하여 전극 조립체(100)를 형성할 때, 한 곳에 겹쳐지도록 형성된다. 이에 따라, 상기 제 1 전극판(110)은 권취가 시작되는 부분에서 권취가 끝나는 부분으로 갈수록 제 1 전극 활물질층(112)이 점점 길게 형성되도록, 제 1 전극 활물질을 간헐적으로 코팅한다. 예를 들어, 권취가 시작되는 부분에 형성된 제 1 전극 활물질층(112)의 길이를 제1길이(L1)라하고, 이후 제 1 전극 무지부(113)를 사이에 두고 형성된 제 1 전극 활물질층(112)의 길이를 제2길이(L2)라하고, 다시 제 1 전극 무지부(113)를 사이에 두고 형성된 제 1 전극 활물질층(112)의 길이를 제3길이(L3)라고 하면, 제1길이보다 제2길이가 길고 제2길이보다 제3길이가 더 길게 형성된다(L1<L2<L3).
상기 제 2 전극판(120)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체(121)와, 상기 제 2 전극 집전체(121)의 양면에 형성되며 제 2 전극 활물질이 코팅된 제 2 전극 활물질층(122)과, 상기 제 2 전극 활물질이 코팅되지 않은 제 2 전극 무지부(123)를 포함한다. 상기 제 2 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금일 수 있다. 즉, 상기 제 2 전극판(120)은 음극판일 수 있다.
또한, 상기 제 2 전극 활물질은 제 2 전극 집전체(121)에 간헐적으로 코팅되어, 제 2 전극 활물질층(122)과 제 2 전극 무지부(123)가 번갈아 가며 형성된다. 따라서, 상기 제 2 전극 활물질층(122)과 제 2 전극 무지부(123)는 복수개가 형성된다. 복수의 제 2 전극 무지부(123)에는 각각 제 2 집전탭(124)이 형성된다. 상기 제 2 집전탭(124)은 상기 전극 조립체(100)의 상부로 돌출되게 형성된다. 여기서, 상기 제 2 집전탭(124)은 상기 제 2 전극판(120)을 제조할 때 미리 상부로 돌출되도록 절단하여 형성하므로, 상기 제 2 전극 집전체(121)와 일체로 형성된다. 즉, 상기 제 2 집전탭(124)은 상기 제 2 전극 무지부(123)로 볼 수도 있다.
더불어, 복수의 제 2 집전탭(124)은 상기 제 2 전극판(120)을 권취하여 전극 조립체(100)를 형성할 때, 한 곳에 겹쳐지도록 형성된다. 이에 따라, 상기 제 2 전극판(120)은 권취가 시작되는 부분에서 권취가 끝나는 부분으로 갈수록 제 2 전극 활물질층(122)이 점점 길게 형성되도록, 제 2 전극 활물질을 간헐적으로 코팅한다.
상기 세퍼레이터(130)는 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극판(110), 제 2 전극판(120) 및 세퍼레이터(130)의 적층제를 젤리-롤 형태로 권취하고 이를 마감 테이프(10)로 붙여서 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)를 완성한다. 상기 전극 조립체(100)는 제 1 전극판(110) 및 제 2 전극판(120)이 평탄하게 권취된 평탄부(S1)와 제 1 전극판(110) 및 제 2 전극판(120)이 휘어지게 권취된 라운드부(S2)를 포함한다.
이때, 상기 제 1 전극판(110)은 제 1 집전탭(114)이 상기 라운드부(S2)에 위치하도록 권취되고, 상기 제 2 전극판(120)은 제 2 집전탭(124)이 상기 평탄부(S1)에 위치하도록 권취된다. 물론, 상기 제 1 집전탭(114)이 평탄부(S1)에 위치하고 상기 제 2 집전탭(124)이 라운드부(S2)에 위치하도록, 상기 제 1,2 전극판(110, 120)을 권취할 수도 있다. 그러나, 전극 조립체(100)가 삽입되는 케이스가 제 1 전극판(110)과 동일한 극성을 가지므로, 추후 제 1 집전탭(114)과 전극 단자의 결합관계를 고려할 때, 상기 제 1 집전탭(114)이 라운드부(S2)에 위치하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 복수의 제 1 집전탭(114) 및 복수의 제 2 집접탭(124)이 각각 겹쳐지는 멀티탭 형태로 형성되므로, 대형 전지에 적용이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 무지부를 집전탭으로 사용하므로, 내부 저항이 감소하게 된다. 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 극판에 탭을 용접하는 공정을 생략할 수 있으므로, 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전의 상태를 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 제 1 전극판을 도시한 평면도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체가 권취된 상태를 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(200)는 제 1 전극판(210), 제 2 전극판(220) 및 상기 제 1 전극판(210)과 제 2 전극판(220) 사이에 개재된 세퍼레이터(130)를 포함한다. 상기 전극 조립체(200)는 제 1 전극판(210), 제 2 전극판(220) 및 세퍼레이터(130)의 적층제가 젤리-롤 형태로 권취된다. 도 4에 도시된 전극 조립체(200)는 도 1에 도시된 전극 조립체(100)와 유사하다. 따라서, 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 제 1 전극판(210)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체(211)와, 상기 제 1 전극 집전체(211)의 양면에 형성되며 제 1 전극 활물질이 코팅된 제 1 전극 활물질층(212)과, 상기 제 1 전극 활물질이 코팅되지 않은 제 1 전극 무지부(213)(또는 제 1 집전탭)를 포함한다.
상기 제 1 전극 활물질층(212)은 상기 제 1 전극 활물질이 제 1 전극 집전체(211)의 양면에 연속적으로 코팅되어 형성된다. 상기 제 1 전극 무지부(213)는 상기 전극 조립체(200)의 상부로 돌출되게 형성된다. 즉, 상기 제 1 전극 무지부(213)는 제 1 집전탭이라고 할 수 있다. 이하에서는 상기 제 1 전극 무지부(213)를 제 1 집전탭이라고 하기로 한다. 상기 제 1 집전탭(213)은 상기 제 1 전극판(210)을 제조할 때 미리 상부로 돌출되도록 절단하여 형성하므로, 상기 제 1 전극 집전체(211)와 일체로 형성된다.
상기 제 1 집전탭(213)은 복수개가 일정간격 이격되어 형성된다. 상기 제 1 집전탭(213)은 상기 제 1 전극판(210)을 권취하여 전극 조립체(200)를 형성할 때, 한 곳에 겹쳐지도록 형성된다. 이에 따라, 상기 제 1 전극판(210)은 권취가 시작되는 부분에서 권취가 끝나는 부분으로 갈수록 제 1 집전탭(213) 사이의 거리가 점점 멀어지게 형성된다. 예를 들어, 권취가 시작되는 부분에서부터 첫번째로 위치하는 제 1 집전탭(213)까지의 거리를 제1거리(D1)라하고, 첫번째로 위치하는 제 1 집전탭(213)에서부터 두번째로 위치하는 제 1 집전탭(213)까지의 거리를 제2거리(D2)라하고, 두번째로 위치하는 제 1 집전탭(213)에서부터 세번째로 위치하는 제 1 집전탭(213)까지의 거리를 제3거리(D3)라고 하면, 제1거리보다 제2거리가 멀고 제2거리보다 제3거리가 더 멀게 형성된다(D1<D2<D3).
상기 제 2 전극판(220)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체(221)와, 상기 제 2 전극 집전체(221)의 양면에 형성되며 제 2 전극 활물질이 코팅된 제 2 전극 활물질층(222)과, 상기 제 2 전극 활물질이 코팅되지 않은 제 2 전극 무지부(223)(또는 제 2 집전탭)를 포함한다.
상기 제 2 전극 활물질층(222)은 상기 제 2 전극 활물질이 제 2 전극 집전체(221)의 양면에 연속적으로 코팅되어 형성된다. 상기 제 2 전극 무지부(223)는 상기 전극 조립체(200)의 상부로 돌출되게 형성된다. 즉, 상기 제 2 전극 무지부(223)는 제 2 집전탭이라고 할 수 있다. 이하에서는 상기 제 2 전극 무지부(223)를 제 2 집전탭이라고 하기로 한다. 상기 제 2 집전탭(223)은 상기 제 2 전극판(220)을 제조할 때 미리 상부로 돌출되도록 절단하여 형성하므로, 상기 제 2 전극 집전체(221)와 일체로 형성된다.
상기 제 2 집전탭(223)은 복수개가 일정간격 이격되어 형성된다. 상기 제 2 집전탭(223)은 상기 제 2 전극판(220)을 권취하여 전극 조립체(200)를 형성할 때, 한 곳에 겹쳐지도록 형성된다. 이에 따라, 상기 제 2 전극판(220)은 권취가 시작되는 부분에서 권취가 끝나는 부분으로 갈수록 제 2 집전탭(223) 사이의 거리가 점점 멀어지게 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극판(210), 제 2 전극판(220) 및 세퍼레이터(130)의 적층제를 젤리-롤 형태로 권취하고 이를 마감 테이프(10)로 붙여서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(200)를 완성한다. 상기 전극 조립체(200)는 제 1 전극판(210) 및 제 2 전극판(220)이 평탄하게 권취된 평탄부(S1)와 제 1 전극판(210) 및 제 2 전극판(220)이 휘어지게 권취된 라운드부(S2)를 포함한다. 이때, 상기 제 1 전극판(210)은 제 1 집전탭(213)이 상기 라운드부(S2)에 위치하도록 권취되고, 상기 제 2 전극판(220)은 제 2 집전탭(223)이 상기 평탄부(S1)에 위치하도록 권취된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 이용한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(500)는 전극 조립체(100), 케이스(300) 및 캡 조립체(400)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(300)에 수납된다. 상기 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 케이스(300)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(100)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 7에서는, 케이스(300)와 캡 조립체(400)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 캡 조립체(400)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 여기서, 상기 케이스(300)는 하나의 극성, 예를 들어 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 캡 조립체(400)는 상기 케이스(300)에 결합된다. 상기 캡 조립체(400)는 구체적으로 캡 플레이트(411), 제 1 전극 단자(412), 제 2 전극 단자(413), 가스켓(414), 단자 플레이트(415)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기 캡 조립체(400)는 마개(416), 벤트 플레이트(417), 연결부재(418), 상부 절연부재(419) 및 하부 절연부재(420)를 더 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(411)는 케이스(300)의 개구를 밀봉하며, 케이스(300)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 캡 플레이트(411)는 레이저 용접 방식으로 상기 케이스(300)에 결합될 수 있다. 여기서, 상기 캡 플레이트(411)는 케이스(300)와 동일한 극성을 가질 수 있다. 즉, 상기 캡 플레이트(411)는 양극으로 작용할 수 있다.
상기 제 1 전극 단자(412)는 캡 플레이트(441)의 일측을 관통하며 제 1 집전탭(114)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 전극 단자(442)는 기둥형으로 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(411)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에 캡 플레이트(411)의 하부에는 제 1 전극 단자(412)가 캡 플레이트(411)로부터 빠지지 않도록 플랜지가 형성된다. 여기서, 상기 제 1 전극 단자(412)는 상기 캡 플레이트(411)와 전기적으로 연결된다.
상기 제 1 전극 단자(412)에서 플랜지의 하부에는 제 1 집전탭(114)이 용접됨으로써, 상기 제 1 전극 단자(412)는 제 1 집전탭(114)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제 1 집전탭(114)은 상기 제 1 전극 단자(412)에 용접된 후 절곡되어 케이스(300)에 수납된다. 이때, 상기 제 1 집전탭(114)은 전극 조립체(100)의 라운드부에 위치하므로, 제 1 전극 단자(412)는 제 2 전극 단자(413)에 비해 상대적으로 캡 플레이트(411)의 가장자리로 이동이 가능하다. 따라서, 캡 플레이트(411)에서 제 1 전극 단자(412)와 제 2 전극 단자(413) 사이의 공간이 넓어지므로, 공간활용도를 높일 수 있다.
상기 제 2 전극 단자(413)는 캡 플레이트(411)의 타측을 관통하여 제 2 집전탭(124)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 전극 단자(443)는 기둥형으로 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(411)의 상부로 일정 길이 돌출 및 연장된 동시에 캡 플레이트(411)의 하부에는 제 2 전극 단자(413)가 캡 플레이트(411)로부터 빠지지 않도록 플랜지가 형성된다. 여기서, 상기 제 2 전극 단자(413)는 상기 캡 플레이트(411)와 절연된다.
또한, 상기 제 2 전극 단자(413)에서 플랜지의 하부에는 제 2 집전탭(124)이 용접됨으로써, 상기 제 2 전극 단자(413)는 제 2 집전탭(124)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제 2 집전탭(124)은 상기 제 2 전극 단자(413)에 용접된 후 절곡되어 케이스(300)에 수납된다.
상기 가스켓(414)은 절연성 재질로 제 1 전극 단자(412) 및 제 2 전극 단자(413) 각각과 캡 플레이트(411) 사이에 형성되어 제 1 전극 단자(412) 및 제 2 전극 단자(413) 각각과 캡 플레이트(411) 사이를 밀봉시킨다. 이러한 가스켓(414)은 외부의 수분이 이차 전지(500)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(500)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 단자 플레이트(415)는 상기 제 1 전극 단자(412) 및 제 2 전극 단자(413) 각각에 결합된다. 또한, 상기 단자 플레이트(415)는 상기 제 1 전극 단자(412) 및 제 2 전극 단자(413) 각각에 상호간 용접되어, 제 1 전극 단자(412) 및 제 2 전극 단자(413) 각각을 캡 플레이트(411)에 고정시킨다.
상기 마개(416)는 캡 플레이트(411)의 전해액 주입구를 밀봉한다. 상기 벤트 플레이트(417)는 캡 플레이트(411)에 설치되며, 이차 전지(500)의 내압이 높아지면 파단되어 내부가스를 방출한다.
상기 연결부재(418)는 제 1 전극 단자(412)와 캡 플레이트(411) 사이에 형성되며, 단자 플레이트(415)를 통해서 캡 플레이트(411)와 가스켓(414)에 밀착된다. 이러한 연결부재(418)는 제 1 전극 단자(412)와 캡 플레이트(411)를 전기적으로 연결한다.
상기 상부 절연부재(419)는 제 2 전극 단자(413)와 캡 플레이트(411) 사이에 형성되며, 단자 플레이트(415)를 통해서 캡 플레이트(411)와 가스켓(414)에 밀착된다. 이러한 상부 절연부재(419)는 제 2 전극 단자(413)와 캡 플레이트(411)를 절연시킨다.
상기 하부 절연부재(420)는 제 1 전극 단자(412) 및 제 2 전극 단자(413) 각각과 캡 플레이트(411) 사이에 형성되어, 불필요한 단락의 발생을 방지한다. 구체적으로, 상기 하부 절연부재(420)는 캡 플레이트(411)의 하부와 제 1 전극 단자(412)의 플렌지부 사이에 형성된다. 또한, 상기 하부 절연부재(420)는 캡 레이트(441)의 하부와 제 2 전극 단자(413)의 플렌지부 사이에 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(500)는 제 1 전극탭(114) 및 제 2 전극탭(124)이 각각 전극 단자에 직접적으로 용접됨으로써 전류 통로가 짧아지고, 이에 따라 전기 저항이 감소하게 되어 전류가 안정적으로 흐를 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(500)는 전극 조립체(100)의 제 1 집전탭(114)이 라운드부에 위치함에 따라, 제 1 전극 단자(412)가 제 2 전극 단자(413)에 비해 상대적으로 캡 플레이트(411)의 가장자리에 더 가깝게 위치하게 된다. 이에 따라, 제 1 전극 단자(412)와 제 2 전극 단자(413) 사이의 공간이 넓어지게 되므로, 캡 플레이트(411)의 공간 활용도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시에에 따른 이차 전지(500)는 전극 조립체(100)의 제 1 집전탭(114)이 라운드부에 위치하고 제 1 집전탭(144)이 케이스(300)에 직접 용접됨으로써, 캡 플레이트(411)의 구조를 단순하게 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 이차 전지(600)는 도 7에 도시된 이차 전지(500)에서 제 1 전극 단자(412)가 삭제된 것이다.
도 8을 참조하면, 상기 케이스(300) 및 캡 플레이트(411)는 양극으로 작용하므로, 상기 제 1 집전탭(114)은 상기 케이스(300)에 집적 용접될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 이차 전지(600)는 제 1 전극 단자가 생략되고, 상기 케이스(300) 또는 캡 플레이트(411)가 제 1 전극 단자로서 작용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 이차 전지는 캡 플레이트(411) 및 캡 플레이트(411)와 전극 조립체(100) 사이의 공간의 공간 활용도를 높일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 이차 전지(600)는 상기 제 1 집전탭(114)을 상기 케이스(300)에 직접적으로 용접함으로써, 제 1 전극 단자를 삭제할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 이차 전지(600)는 캡 플레이트(411)의 구성을 간단하게 구현하고 공간활용도를 높일 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전극 조립체를 이를 이용한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 전극 조립체 110: 제 1 전극판
111: 제 1 전극 집전체 112: 제 1 전극 활물질층
113: 제 1 전극 무지부 114: 제 1 집전탭
120: 제 2 전극판 121: 제 2 전극 집전체
122: 제 2 전극 활물질층 123: 제 2 전극 무지부
124: 제 2 집전탭 130: 세퍼레이터
300: 케이스 400: 캡 조립체
500: 이차 전지

Claims (10)

  1. 복수의 제 1 집전탭을 갖는 제 1 전극판과 복수의 제 2 집전탭을 갖는 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터의 적층제를 권취하여 형성된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스에 결합되어, 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하고,
    상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 평탄하게 권취되는 평탄부와 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 휘어져서 권취되는 라운드부를 포함하며,
    상기 복수의 제 1 집전탭은 상기 라운드부에 위치하고 상기 복수의 제 2 집전탭은 상기 평탄부에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트를 관통하며, 상기 제 1 전극판과 전기적으로 연결된 제 1 전극 단자 및 상기 제 2 전극판과 전기적으로 연결된 제 2 전극 단자를 더 포함하고,
    상기 제 1 집전탭은 상기 제 1 전극 단자에 직접적으로 용접되고, 상기 제 2 집전탭은 상기 제 2 전극 단자에 직접적으로 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 단자는 상기 제 2 전극 단자에 비해 상기 캡 플레이트의 가장자리에 더 가깝게 위치한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 집전탭은 상기 케이스에 직접 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판은 제 1 전극 집전체에 제 1 전극 활물질이 코팅된 제 1 전극 활물질층과 상기 제 1 전극 활물질층이 코팅되지 않은 제 1 전극 무지부를 포함하고,
    상기 제 2 전극판은 제 2 전극 집전체에 제 2 전극 활물질이 코팅된 제 2 전극 활물질층과 상기 제 2 전극 활물질층이 코팅되지 않은 제 2 전극 무지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 활물질층과 상기 제 1 전극 무지부는 상기 제 1 전극 집전체 상에서 번갈아 가며 위치하고,
    상기 제 2 전극 활물질층과 상기 제 2 전극 무지부는 상기 제 2 전극 집전체 상에서 번갈아 가며 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 집전탭은 상기 제 1 전극 무지부에 위치되며, 상기 제 1 전극 무지부와 일체로 형성되고,
    상기 제 2 집전탭은 상기 제 2 전극 무지부에 위치되며, 상기 제 2 전극 무지부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 활물질층은 상기 제 1 전극 집전체 상에 연속적으로 형성되고, 상기 제 2 전극 활물질층은 상기 제 2 전극 집전체 상에 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 무지부는 상기 제 1 집전탭이고, 상기 제 2 전극 무지부는 상기 제 2 집전탭인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 복수의 제 1 집전탭을 갖는 제 1 전극판과 복수의 제 2 집전탭을 갖는 제 2 전극판 및 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터의 적층제를 권취하여 형성된 전극 조립체에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 평탄하게 권취되는 평탄부와 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판이 휘어져서 권취되는 라운드부를 포함하고,
    상기 복수의 제 1 집전탭은 상기 라운드부에 위치하고 상기 복수의 제 2 집전탭은 상기 평탄부에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
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