KR20170109968A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20170109968A
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Abstract

본 발명에 따른 이차 전지는 전극판과 전극 무지부로 이루어지는 제1 전극과 제2 전극을 각각 포함하는 제1 전극 조립체 및 제2 전극 조립체, 제1 전극 조립체 및 제2 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 개구를 통해 결합되어 케이스를 밀봉하는 캡 조립체, 제1 전극 조립체의 전극 무지부와 상기 제2 전극 조립체의 전극 무지부 사이를 전기적으로 연결하는 한 쌍의 집전 부재를 포함하고, 한 쌍의 집전 부재는 각각 복수의 구멍을 가지고, 상기 구멍은 상기 제1 전극 조립체의 전극 무지부의 일면과 중첩하는 제1 중첩 영역과 상기 제2 전극 조립체의 전극 무지부의 일면과 중첩하는 제2 중첩 영역 사이에 위치할 수 있다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.
이러한 이차 전지들의 전극 탭은 인접한 전지셀들의 전극 리드, 접속 부재, 버스 바 등으로 연결될 수 있으며, 초음파 용접을 이용하여 이들을 연결할 수 있다.
그러나 초음파 용접시 발생되는 초음파 진동에 의해서 용접 부위가 손상되어, 단전 내지 단락을 발생시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 초음파 진동으로 인한 손상을 최소화할 수 있는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는 전극판과 전극 무지부로 이루어지는 제1 전극과 제2 전극을 각각 포함하는 제1 전극 조립체 및 제2 전극 조립체, 제1 전극 조립체 및 제2 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스, 개구를 통해 결합되어 케이스를 밀봉하는 캡 조립체, 제1 전극 조립체의 전극 무지부와 상기 제2 전극 조립체의 전극 무지부 사이를 전기적으로 연결하는 한 쌍의 집전 부재를 포함하고, 한 쌍의 집전 부재는 각각 복수의 구멍을 가지고, 상기 구멍은 상기 제1 전극 조립체의 전극 무지부의 일면과 중첩하는 제1 중첩 영역과 상기 제2 전극 조립체의 전극 무지부의 일면과 중첩하는 제2 중첩 영역 사이에 위치할 수 있다.
상기 구멍은 행렬을 이루어 배치되어 있을 수 있다.
상기 한 쌍의 집전 부재 중 하나는 제1 전극 조립체의 제1 전극과 제2 전극 조립체의 제1 전극을 연결하고, 한 쌍의 집전 부재 중 나머지 하나는 제1 전극 조립체의 제2 전극과 제2 전극 조립체의 제2 전극을 연결할 수 있다.
상기 한 쌍의 집전 부재는 각각 제1 집전판, 제1 집전판의 일단과 연결되어 있는 제2 집전판을 포함하고, 제1 집전판과 상기 제2 집전판 사이에 위치하는 주름부를 포함할 수 있다.
상기 주름부는 적어도 하나 이상의 절개부를 가질 수 있다.
상기 절개부는 주름부를 가로 지르는 방향으로 긴변을 가지는 사각형으로 형성될 수 있다.
상기 절개부는 주름부의 길이 방향을 따라서 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.
상기 제1 집전판과 제2 집전판은 단차지게 연결될 수 있다.
상기 제2 집전판과 연결된 제1 집전판의 일단의 폭은 제2 집전판의 폭보다 좁을 수 있다.
상기 제1 집전판은 제2 집전판과 연결된 제1 집전판의 일단을 따라 길게 형성된 장공을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 조립체 및 제2 전극 조립체는 각각 권회축을 중심으로 권취되며, 상기 권회축과 평행한 방향으로 케이스에 삽입되어 있을 수 있다.
상기 제1 전극의 전극 무지부 및 제2 전극의 전극 무지부는 전극판으로부터 상기 캡 조립체를 향해 돌출한 제1 무지부와 제1 무지부로부터 절곡되어 집전 부재와 접촉하는 일면을 가지는 제2 무지부를 각각 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 조립체의 제2 무지부와 제2 전극 조립체의 제2 무지부는 서로 마주하는 방향으로 절곡될 수 있다.
본 발명에서와 같이 집전 부재를 형성하면, 초음파 용접으로 결합하더라도 초음파 진동으로 인한 손상을 최소화할 수 있어, 불량 발생을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 포함된 집전 부재를 도시한 사시도이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전 부재의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-Ⅱ선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지(101)는 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 세퍼레이터(123)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(120), 전극 조립체(120)와 전기적으로 연결된 집전 부재(140), 집전 부재(140) 및 전극 조립체(120)가 내장되는 케이스(27) 및 케이스(27)의 개구에 결합된 캡 조립체(30)를 포함한다.
이차 전지(101)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
전극 조립체(120)는 복수의 조립체(120a, 120b)를 포함할 수 있으며, 각각의 조립체(120a, 120b)는 제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이에 세퍼레이터(123)를 개재한 상태에서 권회축을 중심으로 권취한 후, 납작하게 가압될 수 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 영역인 전극 활성부(21a, 22a)와 활물질이 도포되지 않는 영역인 전극 무지부(21b, 22b)를 포함한다.
제1 전극 활성부(21a)는 알루미늄과 같은 금속 포일에 전이 금속 산화물 등의 활물질을 도포함으로써 형성하고, 제2 전극 활성부(22a)는 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일에 흑연 또는 탄소 등의 활물질을 도포함으로써 형성할 수 있다.
제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 각각 제1 전극 활성부 및 제2 전극 활성부의 일변으로부터 캡 조립체를 향하여 나란하게 돌출되어 있다. 제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 금속 포일로부터 돌출되도록 절단하여 형성하므로 각각 제1 전극 활성부(21a) 및 제2 전극 활성부(22a)의 금속 포일과 일체로 형성될 수 있다.
제1 전극 무지부(21b)와 제2 전극 무지부(22b)는 서로 다른 극성으로 거리를 두고 이격 배치된다.
또한, 제1 전극(121) 및 제2 전극(122)은 권취하거나 겹쳐서 형성되므로, 제1 전극 무지부(21b) 및 제2 전극 무지부(22b)는 복수의 박막이 겹쳐져서 형성될 수 있다. 이처럼 복수의 박막이 겹쳐서 형성될 경우, 전류 이동을 용이하게 하기 위해서 초음파 용접으로 박막과 박막이 접촉하도록 연결할 수 있다.
세퍼레이터(123)는 제1 전극 활성부(21a)과 제2 전극 활성부(22a) 사이에 위치하며, 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
전극 조립체(120)는 권회축에 평행한 방향으로 케이스(27)에 삽입될 수 있으며, 전극 조립체(120)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(27)에 수납된다. 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
전극 조립체(120)는 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 1의 이차 전지의 일부 구성을 분해 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 포함된 집전 부재를 도시한 사시도이다. 도 4에서는 편의상 캡 조립체 및 제1 절연 부재를 생략하였다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전극 조립체(120)에 포함된 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)는 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)에서 같은 극성의 전극 무지부는 집전 부재에 의해서 전기적으로 연결된다. 즉, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 제1 집전 부재(140)에 의해서 전기적으로 연결되고, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제2 전극 무지부(22b)는 제2 집전 부재(142)에 의해서 전기적으로 연결된다.
이때, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제1 전극 무지부(21b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡되고, 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 제2 전극 무지부(22b)는 서로 마주보는 방향으로 절곡되어 있다. 따라서, 각각의 전극 무지부(21b, 22b)는 전극 활성부의 금속 포일과 연결되어 캡 조립체 방향으로 돌출된 제1 무지부(21b1), 제1 무지부로부터 연장되며 집전 부재(140, 142)와 접촉하는 일면을 가지는 제2 무지부(21b2)를 가질 수 있다.
제1 집전 부재(140)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지부(21b2)의 일면(상대적으로 집전체와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결되고, 제2 집전 부재(142)의 일면(상대적으로 캡플레이트와 가까운 면)과 제2 무지(22b2)부의 일면(상대적으로 집전체와 가까운 면)이 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 집전 부재(140)와 제2 집전 부재(142)는 동일한 형상을 가질 수 있으며, 이하에서는 제1 집전 부재(140)를 중심으로 도면을 참조하여 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 집전 부재(140)는 대략 사각형의 판상인 제1 집전판(42), 제1 집전판(42)과 일단이 연결되며 대략 사각형의 판상인 제2 집전판(44)을 포함한다. 제1 집전판(42)과 제2 집전판(44)은 일체로 이루어질 수 있으며, 저저항 금속인 구리로 이루어질 수 있다.
제1 집전판(42)과 제2 집전판(44)은 단차지게 연결될 수 있다. 이는 제2 집전판(44)이 전극 무지부의 제2 무지부와 연결될 경우, 제2 무지부의 두께로 인한 단차를 보상하기 위한 것으로, 제2 집전판(44)과 제1 집전판(42) 사이의 단차는 전극 무지부의 두께와 유사하게 형성하여 집전 부재와 전극 무지부를 연결한 후 단차가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
제1 집전판(42)은 제1 단자 구멍(4)을 가지며, 제1 단자 구멍(4)은 캡 조립체(30, 도 2 참조) 밖의 제1 단자(50)와 연결하여 전류를 이동시키는 연결 단자(250)가 삽입되는 구멍으로, 제1 단자 구멍(4)은 연결 단자(250)의 횡단면과 동일한 형상으로 예를 들어, 원형일 수 있다.
제2 집전판(44)은 제1 전극 조립체(120a)와 제2 전극 조립체(120b)의 동일 극성의 제2 무지부와 접촉하여, 이들을 전기적으로 연결한다. 따라서, 제2 집전판(44)은 제1 집전판(42)보다 넓은 폭을 가질 수 있다.
제2 집전판(44)은 제1 구멍(8a)과 제2 구멍(8b)를 가질 수 있으며, 제1 구멍(8a)는 공정상 지그를 삽입하기 위한 것이며, 제2 구멍(8b)는 초음파 용접시 진동을 감소시키기 위한 것이다.
복수의 제2 구멍(8b)들은 초음파 용접으로 결합되는 용접 영역(S)과 인접하게 복수로 형성될 수 있으며, 행렬을 이루어 배치될 수 있다. 제2 집전판(44)은 두 개의 전극 조립체(120a, 120b)와 결합되므로, 두 개의 용접 영역(S)이 형성될 수 있으며, 제2 구멍(8b)은 용접 영역(S) 사이에 위치할 수 있다.
또한, 제2 구멍(8b)들은 각각 용접 영역 내에 위치(도시하지 않음)할 수 있으며, 이웃하는 제2 구멍 사이가 용접될 수 있다.
이때, 제2 구멍(8b)은 초음파 진동이 전달되는 영역에 위치할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서와 같이 제2 구멍(8b)을 형성하면, 제2 구멍(8b) 사이가 좁은 브릿지 형태가 되어, 초음파 용접시에 발생하는 진동이 제2 구멍(8b) 및 브릿지에 의해서 감쇄된다. 따라서 초음파 진동으로 집전 부재에 크랙 등이 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 특히, 퓨즈 구멍(77) 주위의 폭이 좁은 영역이 초음파 진동에 특히 취약할 수 있으나, 본 발명에서는 제2 구멍(8b)을 형성하여 초음파 진동을 감쇄시키므로, 초음파 진동이 퓨즈 주위로 진행되는 것이 차단되어 퓨즈가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
다시, 도 1 내지 3을 참조하면, 케이스(27)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(27)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
캡 조립체(30)는 케이스(27)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된 제1 단자(50)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된 제2 단자(52)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 일방향으로 이어진 길쭉한 판 형태로 이루어지며, 케이스(27)의 개구에 결합된다. 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 레이저 용접 방식으로 케이스(27)에 결합될 수 있다. 따라서 캡 플레이트(31)는 케이스(27)와 동일한 극성을 가질 수 있다.
캡 플레이트(31)는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(32) 및 연결 단자(250)가 삽입되는 제2 단자 구멍(5)을 가진다. 그리고 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(2)가 형성된 벤트 플레이트(39)가 벤트 구멍(34)에 설치되어 있다. 전해액 주입구(32)에는 밀봉 마개(38)가 설치되어 있으며, 제2 단자 구멍(5)에는 연결 단자(250)가 삽입되어 있다.
제1 단자(50) 및 제2 단자(52)는 각각 연결 단자에 결합되며, 캡 플레이트(31) 위에 위치한다.
제1 단자(50)는 제1 집전부재(140)를 매개로 제1 전극(121)과 전기적으로 연결되며, 제2 단자(52)는 제2 집전부재(142)를 매개로 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 단자(50)가 제2 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 단자(52)가 제1 전극과 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1 단자(50)는 직사각형의 판 형상으로 이루어진다. 제1 단자(50)는 제1 단자(50)의 제3 단자 구멍(9)뿐 아니라, 제1 단자 구멍(4) 및 제2 단자 구멍(5)에 삽입되어 제1 집전 부재(140)과 접합된 연결 단자(250)를 매개로 제1 전극(121)과 전기적으로 연결된다.
연결 단자(250)는 기둥 형상으로 이루어지며 상단은 제3 단자 구멍(9)에 끼워진 상태에서 용접으로 제1 단자(50)에 고정된다. 또한 연결 단자(250)의 하단은 제1 단자 구멍(4)에 끼워진 상태로 제1 집전부재(140)에 용접으로 고정된다. 따라서 제1 전극(121)은 제1 집전부재(140) 및 연결 단자(250)를 통해서 제1 단자(50)와 전기적으로 연결된다.
제2 단자 구멍(5)에는 실링 가스킷(59)이 설치되어 연결 단자(250)와 캡 플레이트(31) 사이를 밀봉시킨다.
제2 단자(52)도 제1 단자(50)와 같이 제1 내지 제3 단자 구멍(4, 5, 9)에 삽입된 연결 단자(250)와 제2 집전 부재(142)를 통해서 제2 전극(122)과 전기적으로 연결된다.
제1 단자(50)와 캡 플레이트(31) 사이에는 연결 부재(58)가 형성되어 있고, 제2 단자(52)와 캡 플레이트(31) 사이에는 제1 절연 부재(60)가 형성되어 있다.
따라서, 케이스(27) 및 캡 플레이트(31)는 연결 부재(58)를 통해서 제1 단자(50)와 전기적으로 연결되므로, 제1 전극(121)과 같은 극성으로 대전된다. 그리고 제2 단자(52)는 제1 절연 부재(60)에 의해서 캡 플레이트(31)와 절연된다.
제2 단자(52)의 하부에는 캡 플레이트(31)에 형성된 단락 구멍(37)을 향하여 돌출된 단락 돌기(3)가 형성된다. 제2 단자(52)는 단락 구멍(37)을 덮도록 일방향으로 길게 연장되어 형성된다. 따라서 제1 절연 부재(60)는 제2 단자(52)를 따라서 길게 설치될 수 있으며 제2 단자(52)의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.
한편, 캡 플레이트(31)의 단락 구멍(37)에는 단락 구멍(37)의 측벽과 연결되어 있으며, 제1 전극(121)과 제2 전극(122)을 단락시키는 단락 부재(56)가 설치되어 있다.
단락 부재(56)는 전극 조립체(120)를 향해서 볼록한 호형으로 굴곡된 만곡부와 만곡부의 회측에 형성되며 단락 구멍(37)의 측벽에 고정된 테두리부를 포함한다.
이차 전지의 내부에서 이상 반응으로 가스가 발생하면, 이차 전지의 내부 압력이 상승한다. 이차 전지의 내부 압력이 기 설정된 압력보다 높아지면 만곡부가 제2 단자(52) 방향으로 볼록해지면서 제2 단자(52)의 단락 돌기(3)와 맞닿아 단락을 유발한다. 이처럼, 단락이 발생하면 더 이상의 전지 반응은 일어나지 않아, 내부 압력 상승으로 인한 폭발 등을 방지할 수 있다.
캡 플레이트(31)와 제1 집전 부재(140) 및 제2 집전 부재(142) 사이에는 제2 절연 부재(62)가 형성되어 있고, 제1 집전 부재(140) 및 제2 집전 부재(142)와 전극 조립체(120) 사이에는 제3 절연 부재(64)가 형성되어 있다.
전극 조립체(120)는 절연 케이스(130)로 둘러싸여 있을 수 있으며, 제2 절연 부재(62)는 절연 케이스(130)와 일체로 형성될 수 있다.
제2 절연 부재(62) 및 제3 절연 부재(64)는 절연뿐 아니라, 제1 집전 부재(140) 및 제2 집전 부재(142)를 지지할 수 있다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전 부재의 사시도이다.
도 6 내지 도 11의 집전 부재(143, 144, 145, 146, 147, 148)는 대부분 도 5의 집전 부재와 동일하므로, 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다. 도 6 내지 도 11의 집전 부재는 제1 집전 부재 또는 제2 집전 부재로 사용될 수 있다.
도 6의 집전 부재(143)는 제2 집전판(44)과 제1 집전판(42)이 평평한 판형을 이루도록 연결되어 있으며, 일체일 수 있다. 제2 집전판(44)과 연결되는 제1 집전판(42)의 폭은 제2 집전판(44)의 폭보다 좁을 수 있다.
제2 집전판(44)은 제1 구멍(8a)과 복수의 제2 구멍(8b)을 가질 수 있으며, 복수의 제2 구멍(8b)은 행렬을 이루어 배치될 수 있다. 제2 집전판(44)과 인접한 제1 집전판(42)의 가장자리에는 퓨즈 구멍(77)이 형성되어 있다. 퓨즈 구멍(77)은 제1 집전판(42)의 일변을 따라 길게 형성된 장공일 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시한 집전 부재(144, 145)는 제1 집전판(42), 제2 집전판(44)을 포함하고, 제1 집전판(42)은 제2 집전판(44)과 연결되어 있다. 제1 집전판(42)과 제2 집전판(44)이 연결되는 부분에는 주름부(88)가 형성되어 있다.
주름부(88)는 제1 집전판(42)의 일변을 따라 길게 형성된 홈 일 수 있다. 홈은 도 7에서와 같이 하나로 형성될 수 있다. 또한, 도 8에서와 같이 복수의 홈이 일정한 간격을 두고 나란하게 형성될 수 있다. 도 8에서는 두 개의 홈을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 더 많은 수의 홈이 형성될 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시한 집전 부재(146, 147)는 제1 집전판(42), 제2 집전판(44)을 포함하고, 제1 집전판(42)은 제2 집전판(44)과 연결되어 있다. 제1 집전판(42)과 제2 집전판(44)이 연결되는 부분에는 주름부(88)가 형성되어 있다.
도 9 및 도 10에 도시한 집전 부재의 주름부(88)는 관통 구멍(89)이 형성되어 있다.
관통 구멍(89)은 도 9에서와 같이 하나로 형성되거나, 도 10에서와 같이 복수의 관통 구멍(89)이 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 도 10에서는 두 개의 관통 구멍을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 더 많은 수의 관통 구멍이 형성될 수 있다.
관통 구멍(89)의 평면 모양은 대략 사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라서 원형의 평면 모양을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 집전 부재(148)는 도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 주름부(88)에 걸쳐 형성될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
3: 단락 돌기 4, 5, 9: 단자 구멍
8a, 8b: 구멍 21a, 22a: 전극 활성부
21b, 22b: 전극 무지부 27: 케이스
30: 캡 조립체 32: 전해액 주입구
34: 벤트 구멍 37: 단락 구멍
38: 밀봉 마개 39: 벤트 플레이트
42: 제1 집전판 44: 제2 집전판
50: 제1 단자 52: 제2 단자
56: 단락 부재 58: 연결 부재
59: 실링 가스킷 60, 62, 64: 절연 부재
77: 퓨즈 구멍 88: 주름부
89: 관통 구멍 101: 이차 전지
120: 전극 조립체 120a: 제1 전극 조립체
120b: 제2 전극 조립체 121: 제1 전극
122: 제2 전극 123: 제3 전극
130: 절연 케이스
140, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148: 집전 부재
250: 연결 단자

Claims (13)

  1. 전극판과 전극 무지부로 이루어지는 제1 전극과 제2 전극을 각각 포함하는 제1 전극 조립체 및 제2 전극 조립체,
    상기 제1 전극 조립체 및 제2 전극 조립체를 수용하며 개구를 가지는 케이스,
    상기 개구를 통해 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체,
    상기 제1 전극 조립체의 전극 무지부와 상기 제2 전극 조립체의 전극 무지부 사이를 전기적으로 연결하는 한 쌍의 집전 부재
    를 포함하고,
    상기 한 쌍의 집전 부재는 각각 복수의 구멍을 가지고, 상기 구멍은 상기 제1 전극 조립체의 전극 무지부의 일면과 중첩하는 제1 중첩 영역과 상기 제2 전극 조립체의 전극 무지부의 일면과 중첩하는 제2 중첩 영역 사이에 위치하는 이차 전지.
  2. 제1항에서,
    상기 구멍은 행렬을 이루어 배치되어 있는 이차 전지.
  3. 제1항에서,
    상기 한 쌍의 집전 부재 중 하나는 상기 제1 전극 조립체의 제1 전극과 상기 제2 전극 조립체의 제1 전극을 연결하고,
    상기 한 쌍의 집전 부재 중 나머지 하나는 상기 제1 전극 조립체의 제2 전극과 상기 제2 전극 조립체의 제2 전극을 연결하는 이차 전지.
  4. 제1항에서,
    상기 한 쌍의 집전 부재는 각각 제1 집전판, 상기 제1 집전판의 일단과 연결되어 있는 제2 집전판
    을 포함하고,
    상기 제1 집전판과 상기 제2 집전판 사이에 위치하는 주름부를 포함하는 이차 전지.
  5. 제4항에서,
    상기 주름부는 적어도 하나 이상의 절개부를 가지는 이차 전지.
  6. 제5항에서,
    상기 절개부는 상기 주름부를 가로 지르는 방향으로 긴변을 가지는 사각형으로 형성되어 있는 이차 전지.
  7. 제4항에서,
    상기 절개부는 상기 주름부의 길이 방향을 따라서 일정 간격을 두고 배치되어 있는 이차 전지.
  8. 제4항에서,
    상기 제1 집전판과 상기 제2 집전판은 단차지게 연결되어 있는 이차 전지.
  9. 제8항에서,
    상기 제2 집전판과 연결된 상기 제1 집전판의 일단의 폭은 상기 제2 집전판의 폭보다 좁은 이차 전지.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 집전판은 상기 제2 집전판과 연결된 상기 제1 집전판의 일단을 따라 길게 형성된 장공을 포함하는 이차 전지.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 전극 조립체 및 상기 제2 전극 조립체는 각각 권회축을 중심으로 권취되며, 상기 권회축과 평행한 방향으로 상기 케이스에 삽입되어 있는 이차 전지.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 전극의 전극 무지부 및 상기 제2 전극의 전극 무지부는 상기 전극판으로부터 상기 캡 조립체를 향해 돌출한 제1 무지부와 상기 제1 무지부로부터 절곡되어 상기 집전 부재와 접촉하는 일면을 가지는 제2 무지부를 각각 포함하는 이차 전지.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 전극 조립체의 제2 무지부와 상기 제2 전극 조립체의 제2 무지부는 서로 마주하는 방향으로 절곡되어 있는 이차 전지.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180045838A (ko) * 2016-10-26 2018-05-04 삼성에스디아이 주식회사 전지시스템 및 전지시스템과 전기자동차를 위한 베이스플레이트

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102611657B1 (ko) * 2018-01-29 2023-12-08 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP7358329B2 (ja) * 2018-02-21 2023-10-10 パナソニックホールディングス株式会社 角形二次電池
KR102596537B1 (ko) 2018-03-07 2023-10-30 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
CN111384350A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池以及电池模组
CN218769981U (zh) * 2022-09-29 2023-03-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 转接件、电池单体、电池以及用电装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100125163A (ko) * 2009-05-20 2010-11-30 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
KR20110035566A (ko) * 2009-09-30 2011-04-06 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6440604B1 (en) * 1998-09-08 2002-08-27 Japan Storage Battery Co., Ltd. Cell
JP6593344B2 (ja) * 2014-12-16 2019-10-23 三洋電機株式会社 円筒形電池
JP6857294B2 (ja) * 2016-02-29 2021-04-14 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100125163A (ko) * 2009-05-20 2010-11-30 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
KR20110035566A (ko) * 2009-09-30 2011-04-06 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180045838A (ko) * 2016-10-26 2018-05-04 삼성에스디아이 주식회사 전지시스템 및 전지시스템과 전기자동차를 위한 베이스플레이트

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