KR20170114404A - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 전극탭의 강성을 유지함과 동시에 전극 조립체의 두께를 감소하거나 용량을 증가시킬 수 있는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 전극 조립체의 내부로부터 연장되어 상기 케이스의 외측으로 인출된 적어도 하나의 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭의 두께는 상기 전극 조립체의 내부와 외부에서 서로 상이하게 형성되는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 전극 조립체의 내부로부터 연장되어 상기 케이스의 외측으로 인출된 적어도 하나의 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭의 두께는 상기 전극 조립체의 내부와 외부에서 서로 상이하게 형성되는 이차 전지가 개시된다.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전극 조립체가 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전극 조립체가 수십 개 연결된 대용량 전지의 경우 전기 스쿠터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 이 중에서 파우치 전지는 양극판 및 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체가 내장된 얇은 연성(flexible)의 파우치 케이스, 그리고 상기 전극 조립체와 연결되고 상기 파우치 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 전극탭을 구비한다. 이때, 상기 파우치 케이스는 그 가장자리부가 접합됨으로써 형성되는 내측 공간에 전극 조립체를 수용한다.
본 발명은 전극탭의 강성을 유지함과 동시에 전극 조립체의 두께를 감소하거나 용량을 증가시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 따른 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 전극 조립체의 내부로부터 연장되어 상기 케이스의 외측으로 인출된 적어도 하나의 전극탭을 포함하고, 상기 전극탭의 두께는 상기 전극 조립체의 내부와 외부에서 서로 상이하게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 전극탭 중, 상기 전극 조립체의 내부에 위치한 영역의 두께는 상기 전극 조립체의 외부에 위치한 영역의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
그리고 상기 전극탭은, 상기 전극 조립체의 내부에서는 하나의 층으로 이루어지고, 상기 전극 조립체의 외부에서는 2개의 층으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극탭은, 상기 전극 조립체의 내부에서는 단일 금속층으로 이루어지고, 상기 전극 조립체의 외부에서는 이종 금속층으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극탭은, 상기 전극 조립체의 내부로부터 연장되어 상기 케이스의 외측으로 인출되는 메인 탭부; 및 상기 메인 탭부 상의 일부 영역에 접합되는 보조 탭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보조 탭부는 상기 전극 조립체의 외부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 메인 탭부는, 상기 전극 조립체의 내부에 위치하는 내측 탭부; 및 상기 전극 조립체의 외부에 위치하는 외측 탭부를 포함하고, 상기 보조 탭부는 상기 외측 탭부에 접합될 수 있다.
또한, 상기 메인 탭부의 두께는 상기 보조 탭부의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
또한, 상기 메인 탭부와 보조 탭부의 두께 비는 3:5로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보조 탭부는 니켈을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 메인 탭부와 상기 보조 탭부는 클래드 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지는 전극 조립체의 내부와 외부에서 전극탭의 두께가 상이하게 형성됨으로써, 전극탭의 강성을 유지함과 동시에 전극 조립체의 두께를 감소하거나 용량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2a는 도 1의 I-I'선을 따라 절취한 부분 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 A의 확대 단면도이다.
도 3a는 도 1의 II-II'선을 따라 절취한 부분 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 B의 확대 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 전극탭의 제작 순서를 나타낸 도면이다.
도 2a는 도 1의 I-I'선을 따라 절취한 부분 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 A의 확대 단면도이다.
도 3a는 도 1의 II-II'선을 따라 절취한 부분 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 B의 확대 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 전극탭의 제작 순서를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다. 도 2a는 도 1의 I-I'선을 따라 절취한 부분 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 A의 확대 단면도이다. 도 3a는 도 1의 II-II'선을 따라 절취한 부분 단면도이다. 도 3b는 도 3a의 B의 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 제 1 전극탭(130) 및 제 2 전극탭(140)을 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판(110a), 세퍼레이터(110c), 제 2 전극판(110b)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성할 수 있다. 여기서, 제 1 전극판(110a)은 양극으로서 작용할 수 있으며, 제 2 전극판(110b)은 음극으로서 작용할 수 있다.
상기 제 1 전극판(110a)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 1 전극 무지부를 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극판(110a) 중 제 1 전극 무지부에는 후술할 제 1 전극 탭(130)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극 탭(130)은 일단이 상기 제 1 전극 무지부에 연결되고, 타단은 케이스(120)의 외부로 인출된다.
상기 제 2 전극판(110b)은 니켈 또는 구리와 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 2 전극 무지부를 포함할 수 있다. 상기 제 2 전극판(110b) 중 제 2 전극 무지부에는 후술할 제 2 전극 탭(140)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 전극 탭(140)은 일단이 상기 제 2 전극 무지부에 연결되고, 타단은 케이스(120)의 외부로 인출된다.
상기와 같은 제 1 전극판(110a) 및 제 2 전극판(110b)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다. 즉, 제 1 전극판(110a)은 음극으로서 작용할 수 있으며, 제 2 전극판(110b)은 양극으로서 작용할 수도 있다.
상기 세퍼레이터(110c)는 제 1 전극판(110a)과 제 2 전극판(110b) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(120)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 케이스(120)는 일반적으로 일체로 형성되는 직방형 파우치 막을 한 변의 길이방향을 기준으로 접철된 파우치 본체(121)와 파우치 커버(122)로 이루어질 수 있다. 이때 상기 파우치 케이스(120)는 일체형이 아닌, 파우치 본체(121)와 파우치 커버(122)의 접철 부분이 분리된 별도의 파우치 막일 수도 있다.
상기 파우치 본체(121)는 상기 전극 조립체(110)를 수용하기 위한 공간인 수용부(120A)를 구비한다. 상기 수용부(120A)는 직방형 파우치막에, 상기 수용부(120A)의 형상과 대응되는 금형 틀을 가지고 압력을 가하는 프레스(press) 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 파우치 본체(121)는 상기와 같은 과정을 통해 상기 수용부(120A)를 형성함으로써 일면이 개방된 개방부(미도시)를 갖는 대략 육면체 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 파우치 본체(121)는 상기 파우치 본체의 가장자리를 따라 상기 수용부(120A)의 외측으로 연장된 제 1 실링부(121a)를 포함할 수 있다.
상기 파우치 커버(122)는 대략 직사각형 형태의 평판으로 이루어지며 상기 파우치 본체(121)의 개방부(미도시)를 덮을 수 있다. 또한, 상기 파우치 커버(122)는 상기 파우치 커버(122)의 가장자리를 따라 상기 수용부(120A)의 외측으로 연장된 제 2 실링부(122a)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 실링부(121a)와 상기 제 2 실링부(122a)는 서로 대응되며 평평한 형태의 띠 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 1 실링부(121a)와 상기 제 2 실링부(122a)는 열 융착 등을 통해 서로 접합되어 상기 수용부(120A)를 밀봉할 수 있다.
상기 제 1 전극탭(130)은 상기 제 1 전극판(110a)과 전기적으로 연결되고, 상기 제 1, 2 실링부(121a, 122a)를 통해 상기 수용부(120A)의 내측에서 외측으로 인출될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전극탭(130)은 제 1 메인 탭부(131) 및 제 1 보조 탭부(132)를 포함한다. 한편, 도 2a에서는 제 1 전극탭(130)이 제 1 전극판(110a)과 연결되는 것을 나타내기 위하여, 편의상 제 1 전극탭(130)이 제 1 전극판(110a)의 끝단으로부터 연장되는 것으로 도시하였다. 그러나, 도 2b에 도시된 바와 같이, 실질적으로 제 1 전극탭(130)은 그 일부가 제 1 전극판(110a)의 일부 영역에 접촉된 상태로 전극 조립체(110)의 외부를 향하여 연장될 수 있다.
상기 제 1 메인 탭부(131)는 상기 제 1 전극탭(130)의 베이스를 이루는 부분이다. 상기 제 1 메인 탭부(131)는 두께와 폭이 전체적으로 일정한 플레이트 형태를 갖는다. 상기 제 1 메인 탭부(131)의 일단은 상기 제 1 전극판(110a) 중 제 1 전극 무지부에 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 제 1 메인 탭부(131)는 상기 제 1, 2 실링부(121a, 122a)를 지나 타단이 상기 케이스(120)의 외부로 인출된다.
특히, 도 2b를 참조하면, 상기 제 1 메인 탭부(131)는 상기 전극 조립체(110)의 내측에 위치하는 제 1 내측 탭부(131a)와, 상기 전극 조립체(110)의 외측에 위치하는 제 1 외측 탭부(131b)를 포함한다. 즉, 상기 제 1 내측 탭부(131a)는 상기 제 1 전극판(110a) 중 제 1 전극 무지부와 직접 접촉되어 전기적으로 연결되는 부분이며, 상기 제 1 외측 탭부(131b)는 상기 제 1 내측 탭부(131a)로부터 상기 전극 조립체(110)의 외부로 연장되는 부분이다.
상기 제 1 보조 탭부(132)는 상기 전극 조립체(110)의 외측에서 상기 제 1 메인 탭부(131)에 접합된다. 구체적으로, 상기 제 1 보조 탭부(132)는 상기 제 1 외측 탭부(131b)에 접합되어 상기 수용부(120A)로부터 상기 케이스(120)의 외부로 연장된다. 상기 제 1 보조 탭부(132)는 두께와 폭이 전체적으로 일정한 플레이트 형태를 갖는다.
상기 제 1 메인 탭부(131)와 상기 제 1 보조 탭부(132)는 폭이 동일하게 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제 1 보조 탭부(132)는 상기 제 1 메인 탭부(131) 중 제 1 외측 탭부(131b)의 상면을 완전히 덮도록 형성된다.
한편, 상기 제 1 메인 탭부(131)의 두께는 상기 제 1 보조 탭부(132)에 비하여 얇게 형성될 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(110)의 두께를 최소화하거나, 혹은 용량을 최대화하기 위하여, 실질적으로 상기 전극 조립체(110)의 내부에 위치하는 상기 제 1 메인 탭부(131)의 두께는 보다 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제 1 메인 탭부(131)와 상기 제 1 보조 탭부(132)의 두께 비는 대략 3:5(D1:D2)로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제 1 메인 탭부(131)의 두께(D1)가 30μm로 이루어진 경우, 상기 제 1 보조 탭부(132)의 두께(D2)는 50μm로 이루어질 수 있다.
이처럼, 상기 제 1 전극탭(130)은 상기 전극 조립체(110)의 내부와 외부에서 두께가 상이하게 형성된다. 다시 말해서, 상기 제 1 전극탭(130)은 상기 전극 조립체(110)의 내부에서는 두께가 얇고, 외부에서는 두께가 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(110)의 내부에는 두께가 얇은 상기 제 1 메인 탭부(131), 구체적으로 제 1 내측 탭부(131a)만이 위치하게 된다. 그리고 상기 전극 조립체(110)의 외부에서는 상기 제 1 메인 탭부(131), 구체적으로는 제 1 외측 탭부(131b)에 제 1 보조 탭부(132)가 접합된다. 결국, 상기 전극 조립체(110) 내에 위치하는 제 1 전극탭(130)은 1개의 층으로 이루어져 두께가 상대적으로 얇으며, 상기 전극 조립체(110)의 외부에 위치하는 제 1 전극탭(130)은 2개의 층으로 이루어져 두께가 상대적으로 두껍다.
따라서, 상기 전극 조립체(110) 내부에서 제 1 전극탭(130)의 두께가 최소화되어 전극 조립체(110)의 전체 두께를 감소시킬 수 있다. 또는, 상기 전극 조립체(110) 내에서 제 1 전극탭(130)이 차지하는 두께가 최소화되므로, 동일한 두께 대비 전극 조립체(110)의 용량을 향상시킬 수 있다. 더불어, 상기 전극 조립체(110)의 외부에서는 상기 제 1 전극탭(130)이 2개의 층으로 구비되도록 형성됨으로써, 제 1 전극탭(130)의 강성을 유지하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 제 1 전극탭(130)을 양극탭으로 하여 설명하였으며, 이러한 경우 상기 제 1 메인 탭부(131)는 알루미늄을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 제 1 보조 탭부(132)은 니켈을 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 전극 조립체(110)의 외부에서, 상기 제 1 전극탭(130)은 이종의 금속판이 기계적으로 접합된 클래드(clad) 구조를 이룰 수 있다.
상기 제 1 전극탭(130)은 상기 제 1 메인 탭부(131)와 상기 제 1 보조 탭부(132)를 감싸는 제 1 절연 테이프(133)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 절연 테이프(133)는 상기 제 1 실링부(121a)와 제 2 실링부(122a) 사이에 개재되어 상기 제 1 전극탭(130)과 케이스(120) 간의 불필요한 단락을 방지하는 역할을 한다.
상기 제 2 전극탭(140)은 상기 제 2 전극판(110b)과 전기적으로 연결되고, 상기 제 1, 2 실링부(121a, 122a)를 통해 상기 수용부(120A)의 내측에서 외측으로 인출될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 전극탭(140)은 제 2 메인 탭부(141) 및 제 2 보조 탭부(142)를 포함한다. 한편, 도 3a에서는 제 2 전극탭(140)이 제 2 전극판(110b)과 연결되는 것을 나타내기 위하여, 편의상 제 2 전극탭(140)이 제 2 전극판(110b)의 끝단으로부터 연장되는 것으로 도시하였다. 그러나, 도 3b에 도시된 바와 같이, 실질적으로 제 2 전극탭(140)은 그 일부가 제 2 전극판(110b)의 일부 영역에 접촉된 상태로 전극 조립체(110)의 외부를 향하여 연장될 수 있다.
상기 제 2 메인 탭부(141)는 상기 제 2 전극탭(140)의 베이스를 이루는 부분이다. 상기 제 2 메인 탭부(141)는 두께와 폭이 전체적으로 일정한 플레이트 형태를 갖는다. 상기 제 2 메인 탭부(141)의 일단은 상기 제 2 전극판(110b) 중 제 2 전극 무지부에 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 제 2 메인 탭부(141)는 상기 제 1, 2 실링부(121a, 122a)를 지나 타단이 상기 케이스(120)의 외부로 인출된다.
특히, 도 3b를 참조하면, 상기 제 2 메인 탭부(141)는 상기 전극 조립체(110)의 내측에 위치하는 제 2 내측 탭부(141a)와, 상기 전극 조립체(110)의 외측에 위치하는 제 2 외측 탭부(141b)를 포함한다. 즉, 상기 제 2 내측 탭부(141a)는 상기 제 2 전극판(110b) 중 제 2 전극 무지부와 직접 접촉되어 전기적으로 연결되는 부분이며, 상기 제 2 외측 탭부(141b)는 상기 제 2 내측 탭부(141a)로부터 상기 전극 조립체(110)의 외부로 연장되는 부분이다.
상기 제 2 보조 탭부(142)는 상기 전극 조립체(110)의 외측에서 상기 제 2 메인 탭부(141)에 접합된다. 구체적으로, 상기 제 2 보조 탭부(142)는 상기 제 2 외측 탭부(141b)에 접합되어 상기 수용부(120A)로부터 상기 케이스(120)의 외부로 연장된다. 상기 제 2 보조 탭부(142)는 두께와 폭이 전체적으로 일정한 플레이트 형태를 갖는다.
상기 제 2 메인 탭부(141)와 상기 제 2 보조 탭부(142)는 폭이 동일하게 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제 2 보조 탭부(142)는 상기 제 2 메인 탭부(141) 중 제 2 외측 탭부(141b)의 상면을 완전히 덮도록 형성된다.
한편, 상기 제 2 메인 탭부(141)의 두께는 상기 제 2 보조 탭부(142)에 비하여 얇게 형성될 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(110)의 두께를 최소화하거나, 혹은 용량을 최대화하기 위하여, 실질적으로 상기 전극 조립체(110)의 내부에 위치하는 상기 제 2 메인 탭부(141)의 두께는 보다 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제 2 메인 탭부(141)와 상기 제 2 보조 탭부(142)의 두께 비는 대략 3:5(D3:D4)로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제 2 메인 탭부(141)의 두께(D3)가 30μm로 이루어진 경우, 상기 제 2 보조 탭부(142)의 두께(D4)는 50μm로 이루어질 수 있다.
이처럼, 상기 제 2 전극탭(140)은 상기 전극 조립체(110)의 내부와 외부에서 두께가 상이하게 형성된다. 다시 말해서, 상기 제 2 전극탭(140)은 상기 전극 조립체(110)의 내부에서는 두께가 얇고, 외부에서는 두께가 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(110)의 내부에는 두께가 얇은 상기 제 2 메인 탭부(141), 구체적으로 제 2 내측 탭부(141a)만이 위치하게 된다. 그리고 상기 전극 조립체(110)의 외부에서는 상기 제 2 메인 탭부(141), 구체적으로는 제 2 외측 탭부(141b)에 제 2 보조 탭부(142)가 접합된다. 결국, 상기 전극 조립체(110) 내에 위치하는 제 2 전극탭(140)은 1개의 층으로 이루어져 두께가 상대적으로 얇으며, 상기 전극 조립체(110)의 외부에 위치하는 제 2 전극탭(140)은 2개의 층으로 이루어져 두께가 상대적으로 두껍다.
따라서, 상기 전극 조립체(110) 내부에서 제 2 전극탭(140)의 두께가 최소화되어 전극 조립체(110)의 전체 두께를 감소시킬 수 있다. 또는, 상기 전극 조립체(110) 내에서 제 2 전극탭(140)이 차지하는 두께가 최소화되므로, 동일한 두께 대비 전극 조립체(110)의 용량을 향상시킬 수 있다. 더불어, 상기 전극 조립체(110)의 외부에서는 상기 제 2 전극탭(140)이 2개의 층으로 구비되도록 형성됨으로써, 제 2 전극탭(140)의 강성을 유지하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 제 2 전극탭(140)을 음극탭으로 하여 설명하였으며, 이러한 경우 상기 제 2 메인 탭부(141)는 알루미늄을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 제 2 보조 탭부(142)은 니켈을 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 전극 조립체(110)의 외부에서, 상기 제 2 전극탭(140)은 이종의 금속판이 기계적으로 접합된 클래드(clad) 구조를 이룰 수 있다.
상기 제 2 전극탭(140)은 상기 제 2 메인 탭부(141)와 상기 제 2 보조 탭부(142)를 감싸는 제 2 절연 테이프(143)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 절연 테이프(143)는 상기 제 1 실링부(121a)와 제 2 실링부(122a) 사이에 개재되어 상기 제 2 전극탭(140)과 케이스(120) 간의 불필요한 단락을 방지하는 역할을 한다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 전극탭의 제작 순서를 나타낸 도면이다.
우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 메인 전극 기재(131A)를 구비한다. 여기서, 상기 제 1 메인 전극 기재(131A)는 그 폭(단변)과 두께가 동일한 플레이트 형태로 구비된다. 상기 제 1 메인 전극 기재(131A)는 구리를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 1 메인 전극 기재(131A)의 두께는 대략 30μm로 이루어질 수 있으나, 이것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 메인 전극 기재(131A) 상에 제 1 보조 전극 기재(132A)를 압연 또는 용접 등을 통해 일정 간격마다 접합할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 보조 전극 기재(132A)는 상기 제 1 메인 전극 기재(131A)와 폭(단변)이 동일한 상태로 상기 제 1 메인 전극 기재(131A)의 상면을 덮게 된다. 한편, 상기 제 1 보조 전극 기재(132A)는 니켈을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 제 1 보조 전극 기재(132A)의 두께는 대략 50μm로 이루어질 수 있으나, 이것으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 절연 테이프(133)를 이용하여 상기 제 1 메인 전극 기재(131A)와 상기 제 1 보조 전극 기재(132A)의 일부분을 감싼다. 이때, 상기 절연 테이프(133)는 상기 제 1 보조 전극 기재(132A)의 일측 단부를 기준으로 정렬되도록 부착될 수 있다.
다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 보조 전극 기재(132A)가 접합된 상기 제 1 메인 전극 기재(131A)를 일정 간격마다 절단하여 다수의 제 1 전극탭(130)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제 1 보조 전극 기재(132A)의 타측 단부를 기준으로 상기 제 1 메인 전극 기재(131A)를 절단할 수 있다.
이와 같은 방식으로 제작된 상기 제 1 전극탭(130)은 도 4e에 도시된 바와 같이, 제 1 메인 탭부(131), 상기 제 1 메인 탭부(131) 상에 접합된 제 1 보조 탭부(132), 그리고 상기 제 1 메인 탭부(131)와 제 1 보조 탭부(132)의 일부를 감싸는 상기 절연 테이프(133)로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제 1 메인 탭부(131)는 상기 전극 조립체(110) 내부에서 제 1 전극판(110a)과 연결되는 제 1 내측 탭부(131a)를 포함한다. 또한, 상기 제 1 메인 탭부(131)는 상기 제 1 내측 탭부(131a)로부터 연장되어 상기 전극 조립체(110)의 외부에 위치하는 제 1 외측 탭부(131b)를 더 포함한다. 이 때, 상기 제 1 보조 탭부(132)는 상기 제 1 외측 탭부(131b)에 접합될 수 있다.
상기 제 1 전극탭(130)과 상기 제 2 전극탭(140)은 극성에 따른 금속 재질에 대한 차이는 있으나, 제작 방식은 서로 동일하므로, 상기 제 2 전극탭(140)의 제작 순서에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 제 1 전극탭(130) 또는 제 2 전극탭(140)이 전극 조립체(110)의 내부와 외부에서 서로 다른 두께를 갖도록 형성된다. 즉, 전극탭(130, 140)은 각각 메인 탭부(131, 141)와 상기 메인 탭부(131, 141)의 일정 영역에 접합된 보조 탭부(132, 142)를 포함한다. 특히, 상기 전극탭(130, 140) 중 메인 탭부(131, 141)로만 이루어진 영역은 상기 전극 조립체(110)의 내부에 위치하고, 메인 탭부(131, 141)와 보조 탭부(132, 142)가 접합된 영역은 상기 전극 조립체(110)의 외부에 위치한다.
따라서, 상기 전극 조립체(110) 내에 위치하는 전극탭(130, 140)의 두께를 최소화하여 전극 조립체(110)의 두께 감소 또는 용량 증가 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 비록 상기 전극탭(130, 140)이 전극 조립체(110)의 내부에서는 상대적으로 얇은 두께를 갖도록 구비되나, 상기 전극 조립체(110)의 외부에서는 2개의 층으로 형성되므로 원활한 강성의 유지가 가능하고 전극탭(130, 140)의 손상을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 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; 이차 전지
110; 전극 조립체
120; 케이스 120A; 수용부
130; 제 1 전극탭 131; 제 1 메인 탭부
131a; 제 1 내측 탭부 131b; 제 1 외측 탭부
132; 제 1 보조 탭부 133; 제 1 절연 테이프
140; 제 2 전극탭 141; 제 2 메인 탭부
141a; 제 2 내측 탭부 141b; 제 2 외측 탭부
142; 제 2 보조 탭부 143; 제 2 절연 테이프
120; 케이스 120A; 수용부
130; 제 1 전극탭 131; 제 1 메인 탭부
131a; 제 1 내측 탭부 131b; 제 1 외측 탭부
132; 제 1 보조 탭부 133; 제 1 절연 테이프
140; 제 2 전극탭 141; 제 2 메인 탭부
141a; 제 2 내측 탭부 141b; 제 2 외측 탭부
142; 제 2 보조 탭부 143; 제 2 절연 테이프
Claims (11)
- 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 전극 조립체의 내부로부터 연장되어 상기 케이스의 외측으로 인출된 적어도 하나의 전극탭을 포함하고,
상기 전극탭의 두께는 상기 전극 조립체의 내부와 외부에서 서로 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극탭 중, 상기 전극 조립체의 내부에 위치한 영역의 두께는 상기 전극 조립체의 외부에 위치한 영역의 두께보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극탭은, 상기 전극 조립체의 내부에서는 하나의 층으로 이루어지고, 상기 전극 조립체의 외부에서는 2개의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 3 항에 있어서,
상기 전극탭은, 상기 전극 조립체의 내부에서는 단일 금속층으로 이루어지고, 상기 전극 조립체의 외부에서는 이종 금속층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극탭은,
상기 전극 조립체의 내부로부터 연장되어 상기 케이스의 외측으로 인출되는 메인 탭부; 및
상기 메인 탭부 상의 일부 영역에 접합되는 보조 탭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 보조 탭부는 상기 전극 조립체의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 메인 탭부는, 상기 전극 조립체의 내부에 위치하는 내측 탭부; 및 상기 전극 조립체의 외부에 위치하는 외측 탭부를 포함하고,
상기 보조 탭부는 상기 외측 탭부에 접합되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 메인 탭부의 두께는 상기 보조 탭부의 두께보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 메인 탭부와 보조 탭부의 두께 비는 3:5로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 보조 탭부는 니켈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지. - 제 5 항에 있어서,
상기 메인 탭부와 상기 보조 탭부는 클래드 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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