KR20180000223A - 이차 전지 - Google Patents

이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20180000223A
KR20180000223A KR1020160078171A KR20160078171A KR20180000223A KR 20180000223 A KR20180000223 A KR 20180000223A KR 1020160078171 A KR1020160078171 A KR 1020160078171A KR 20160078171 A KR20160078171 A KR 20160078171A KR 20180000223 A KR20180000223 A KR 20180000223A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
tab
uncoated
coated
length
Prior art date
Application number
KR1020160078171A
Other languages
English (en)
Inventor
안동진
장인영
두재균
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020160078171A priority Critical patent/KR20180000223A/ko
Priority to PCT/KR2017/006517 priority patent/WO2017222296A1/ko
Publication of KR20180000223A publication Critical patent/KR20180000223A/ko
Priority to KR1020240058066A priority patent/KR20240068601A/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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M10/058—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
    • H01M2/26—
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • 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
    • 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
    • Y02E60/122—
    • 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 발명의 일 실시예는 전극에 무지부를 복수로 구비하여 멀티 탭을 적용하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제1전극, 세퍼레이터 및 제2전극을 순차적으로 배치하고 권취하여 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 및 상기 케이스의 개구에 개스킷을 개재하여 결합되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 제1전극은 제1집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제1코팅부들, 상기 제1집전체의 길이 방향에서 상기 제1코팅부들 사이에서 상기 제1집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1무지부들, 및 복수의 상기 제1무지부들에 각각 용접되어 상기 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1탭들을 포함한다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 기재는 원통형 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극의 무지부에 멀티 탭을 적용하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 이차 전지는 전기자동차, 전동자전거, 전지전력 저장시스템, 휴대전자기기, 전동공구 및 정원공구 등의 다양한 어플리케이션에서 에너지원으로 사용되고 있다.
최근에 이차 전지를 사용하는 전동공구, 정원공구, 전기자동자, 및 전동자전거는 보다 높은 출력의 셀을 요구하고 있다. 그러나 상기 분야에 사용되는 원통형 이차 전지는 가용 부피가 정해져 있기 때문에 용량 및 출력을 높이는 데에 많은 어려움이 있다.
출력을 높이는 방안으로 전지의 내부 저항을 낮추는 방법이 있을 수 있다. 일례로써 제한된 부피에서 전극의 탭(tab) 개수를 증가시키는 방법으로 전지의 내부 저항을 효과적으로 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 전극에 무지부를 복수로 구비하여 멀티 탭을 적용하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제1전극(캐소드), 세퍼레이터 및 제2전극(애노드)을 순차적으로 배치하고 권취하여 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 및 상기 케이스의 개구에 개스킷을 개재하여 결합되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 제1전극은 제1집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제1코팅부들, 상기 제1집전체의 길이 방향에서 상기 제1코팅부들 사이에서 상기 제1집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1무지부들, 및 복수의 상기 제1무지부들에 각각 용접되어 상기 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1탭들을 포함한다.
상기 제1전극은 상기 제1탭들을 통하여 상기 캡 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 제2전극은 제2탭을 통하여 상기 케이스에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 상기 제1무지부들은 권취된 상기 전극 조립체의 내측에 배치되는 내측 무지부와 외측에 배치되는 외측 무지부를 포함할 수 있다.
복수의 상기 제1탭들은 상기 내측 무지부에 용접되는 내측 탭과 상기 외측 무지부에 용접되는 외측 탭을 포함하며, 상기 내측 탭과 상기 외측 탭은 직경 방향으로 서로 중첩될 수 있다.
상기 제2전극에서 복수의 제2무지부들은 권취된 상기 전극 조립체의 내측 단에 배치되어 내측 탭이 용접되는 내측 무지부와 외측 단에 배치되어 외측 탭이 용접되는 외측 무지부를 포함할 수 있다.
상기 내측 무지부는 상기 권취 방향에서 상기 외측 무지부의 길이보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정될 수 있다.
상기 외측 무지부는 상기 권취 방향에서 상기 내측 무지부의 길이보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정될 수 있다.
상기 내측 무지부의 최소 각도(θ1)는 상기 외측 무지부의 각도(θ2)를 포함할 수 있다.
상기 외측 무지부의 최소 각도는 상기 내측 무지부의 각도를 포함할 수 있다.
상기 외측 무지부의 최대 각도는 1턴으로 형성될 수 있다.
상기 제2전극은 제2집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제2코팅부들, 상기 제2집전체의 길이 방향에서 상기 제2코팅부들 사이에서 상기 제2집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 상기 제1무지부들 중 적어도 하나에 대응하는 제2무지부, 및 상기 제2무지부에 용접되는 제2탭을 포함한다.
상기 제1전극의 상기 제1무지부의 양면 중 한 면은 상기 제2전극의 상기 제2무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
상기 제1전극의 제1무지부 중 권취 상태의 외면 무지부는 상기 제2전극의 내면 무지부의 길이와 동일하거나 길게 형성되고, 상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 내면 무지부는 상기 제2전극 무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 내면 무지부는 상기 제2전극 외면 무지부의 길이와 동일하거나 길게 형성되고, 상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 외면 무지부는 상기 제2전극 외면 무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
상기 제2전극은 상기 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부, 및 상기 내측단 무지부와 상기 외측단 무지부에 각각 용접되는 내측 탭과 외측 탭을 더 포함할 수 있다.
상기 제2전극은 상기 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 제1전극에 복수 제1무지부들을 구비하고 제1무지부들 각각에 제1탭을 구비하는 멀티 탭 구조를 전극 조립체에 적용함으로써 전지의 내부 저항을 낮출 수 있다. 따라서 제한된 부피에서 이차 전지의 용량 및 출력이 향상될 수 있다.
또한, 제1전극의 제1전극 중간 무지부에 대응하여 제2전극의 제2전극 중간 무지부를 구비하고, 제2전극 중간 무지부에 제2탭을 구비함으로써, 제2집전체에서 제2탭으로 전자의 이동 거리를 줄임으로써 저항을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 일부를 전단하여 도시한 부분 단면 사시도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 전극 조립체의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 도시한 전극 조립체의 횡 단면도이다.
도 4는 도 3의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 절단한 횡 단면도이다.
도 6은 도 5의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 12는 제1전극과 제2전극의 내측 무지부 관계를 도시한 단면도이다.
도 13은 도 12의 제1전극과 제2전극의 권취 상태를 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제8실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제1전극과 제2전극의 내측 무지부 관계를 도시한 단면도이다.
도 15는 도 14의 제1전극과 제2전극의 권취 상태를 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제9실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 제10실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다.
도 18은 본 발명의 제11실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 일부를 전단하여 도시한 부분 단면 사시도이다. 도 1을 참조하면, 제1실시예에 따른 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(20), 및 케이스(20)의 개구에 개스킷(30)을 개재하여 결합되는 캡 조립체(40)를 포함한다.
도 2는 도 1에 적용되는 전극 조립체의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 전극 조립체(10)는 순차적으로 배치되는 제1전극(11)(예를 들면, 양극(cathode)), 세퍼레이터(13) 및 제2전극(12)(예를 들면, 음극(anode))을 포함한다. 전극 조립체(10)는 제1전극(11)과 제2전극(12) 및 이들 사이에 배치되는 절연체인 세퍼레이터(13)를 젤리롤(Jelly Roll) 상태로 권취하여 형성된다.
제1전극(11)은 제1탭들(51)을 통하여 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 제2전극(12)은 제2탭들(52)을 통하여 케이스(20)에 전기적으로 연결된다. 도시하지 않았으나 제1전극이 제1탭들로 케이스에 연결되고 제2전극이 제2탭들로 캡 조립체에 연결될 수도 있다.
전극 조립체(10)는 원통으로 형성될 수 있다. 원통형 전극 조립체(10)는 중심에 센터 핀(14)을 구비한다. 센터 핀(14)은 전극 조립체(10)의 강도보다 고강도의 재질로 형성되어 전극 조립체(10)를 원통 형상으로 유지시키며, 충전 및 방전으로 발생되는 내부 가스를 중간 통로로 배출시킨다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 도시한 전극 조립체의 횡 단면도이고, 도 4는 도 3의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1전극(11)은 금속박(예를 들면, Al 포일)으로 형성되는 제1집전체의 양면에 활물질이 도포된 영역의 제1코팅부들(11a), 및 제1집전체의 길이 방향에서 제1코팅부들(11a) 사이에 활물질이 도포되지 않아 제1집전체가 노출된 영역으로 설정되는 복수의 제1무지부들(11b)을 포함한다.
제1전극(11)에서 복수의 제1무지부들(11b)은 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 서로 중첩된다. 제1탭들(51)은 복수의 제1무지부들(11b)에 각각 용접되어 전극 조립체(10)의 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
예를 들면, 제1전극(11)에서 복수의 제1무지부들(11b)은 권취된 전극 조립체(10)의 직경 방향에서 내측에 배치되는 내측 무지부(111)와 외측에 배치되는 외측 무지부(112)를 포함한다.
내측 무지부(111)의 제1길이(L11)는 권취 방향에서 외측 무지부(112)의 제2길이(L12)보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정된다(L12<L11<1턴). 즉 내측 무지부(111)와 외측 무지부(112)는 권취 직경 방향으로 서로 중첩된다. 내, 외측 무지부(111, 112)는 서로의 길이 차이로 인하여 최소의 중첩 영역의 형성을 용이하게 한다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(111)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(112)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 내, 외측 무지부(111, 112)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다. 즉 내, 외측 탭(511, 512)은 최소의 내, 외측 무지부(111, 112) 영역에서 용이하게 중첩되어, 또한 정렬 및 절곡될 수 있다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 절곡됨으로써 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
제2전극(12)은 금속박(예를 들면, Cu 포일)으로 형성되는 제2집전체의 양면에 활물질이 도포된 영역의 제2코팅부들(12a), 및 제2집전체에서 활물질이 도포되지 않아 제2집전체가 노출된 영역으로 설정되는 복수의 제2무지부들(12b)을 포함한다.
제2전극(12)에서 복수의 제2무지부들(12b)은 권취된 전극 조립체(10)의 내측 단에 배치되는 내측 무지부(121)와 외측 단에 배치되는 외측 무지부(122)를 포함한다.
복수의 제2탭들(52)은 내측 무지부(121)에 용접되는 내측 탭(521)과 외측 무지부(122)에 용접되는 외측 탭(522)을 포함한다. 내, 외측 탭(521, 522)은 케이스(20)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제2탭들(52)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 젤리롤(Jelly Roll) 상태에서, 제1전극(11)의 제1무지부들(11b; 111, 112)에 연결되는 제1탭들(51)은 제1절연부재(61)를 개재하여 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 제2전극(12)의 제2무지부들(12b; 121, 122)에 연결되는 제2탭들(52)은 제2절연부재(62)를 개재하여 케이스(20)에 전기적으로 연결된다.
제1절연부재(61)는 전극 조립체(10)의 상단과 캡 조립체(40)를 전기적으로 절연하고, 제2절연부재(62)는 전극 조립체(10)의 하단과 케이스(20)를 전기적으로 절연한다.
케이스(20)는 전극 조립체(10)를 외부로부터 삽입할 수 있도록 일측에 개구를 형성하고, 원통형 전극 조립체(10)를 수용하도록 원통형으로 형성된다. 케이스(20)는 제2탭들(52)에 용접으로 연결되어, 이차 전지에서 제2전극 단자(일례로써, 음극 단자)로 작용하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈 도금 강과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다.
캡 조립체(40)는 케이스(20)의 개구에 개스킷(30)을 개재하여 결합되어, 케이스(20)와 전기적으로 절연되고, 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 케이스(20)를 밀폐한다.
캡 조립체(40)는 전류차단부(current interrupting device) 및 제1탭들(51)을 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다. 이때, 제1절연부재(61)는 제1탭들(51)을 관통시킨다.
캡 조립체(40)는 외측에서 케이스(20)의 내측으로 가면서 순차적으로 배치되는, 캡 플레이트(41), 양성 온도 소자(PTC, positive temperature coefficient element)(42), 벤트 플레이트(43), 인슐레이터(44), 미들 플레이트(45) 및 서브 플레이트(46)를 포함한다.
캡 플레이트(41)는 최종적으로 제1탭들(51)에 연결되어 이차 전지에서 제1전극 단자(일례로써, 양극 단자)로 작용하며, 케이스(20)의 외부로 돌출되는 돌출부(411)와 돌출부(411)의 측방으로 개방되어 내부 가스를 배출하는 배기구(412)를 형성한다.
실질적으로, 캡 조립체(40)에서 전류차단부는 인슐레이터(44)에 의하여 전기적으로 분리된 벤트 플레이트(43)와 서브 플레이트(46) 및 이들을 부분적으로 연결한 연결부로 형성된다. 이 연결부는 벤트 플레이트(43)와 서브 플레이트(46)의 용접으로 형성될 수 있다.
즉 전류차단부의 일측을 형성하는 벤트 플레이트(43)는 캡 플레이트(41)의 내측에 설치되어, 전류차단부의 다른 일측을 형성하는 서브 플레이트(46)에 전기적으로 연결된다.
또한, 벤트 플레이트(43)는 중심부에 벤트(431)를 구비하여 서브 플레이트(46)에 용접되고, 내부 압력에 의하여 용접된 서브 플레이트(46)로부터 분리될 수 있다. 벤트(431)는 기설정된 압력 조건에서 파손되어, 충전 및 방전으로 발생되는 내부 가스를 방출하고 서브 플레이트(46)와의 전기적 연결을 차단한다.
예를 들면, 벤트(431)는 벤트 플레이트(43)에서 케이스(20)의 내측을 향하여 돌출 형성된다. 벤트 플레이트(43)는 벤트(431)의 주위에 벤트(431)의 파손을 안내하는 노치(432)를 구비한다.
따라서 가스의 발생으로 케이스(20)의 내부 압력이 상승하는 경우, 노치(432)가 미리 파손되어 벤트 플레이트(43)와 배기구(412)를 통하여 가스를 외부로 배출함으로써 이차 전지의 폭발을 방지할 수 있다.
이때, 벤트(431)의 파손으로 벤트 플레이트(43)와 서브 플레이트(46)의 연결이 끊어진다. 따라서 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(41)는 전류차단부의 작동에 의하여 전기적으로 서로 분리된다.
양성 온도 소자(42)는 캡 플레이트(41)와 벤트 플레이트(43) 사이에 설치되어, 이차 전지의 내부 온도에 따라, 캡 플레이트(41)와 벤트 플레이트(43) 사이에서 전류 흐름을 단속할 수 있다.
내부 온도가 기설정된 온도를 초과하는 상태에서, 양성 온도 소자(42)는 무한대까지 커지는 전지의 내부 저항을 가진다. 이로 인하여, 양성 온도 소자(42)는 캡 플레이트(41)와 벤트 플레이트(43) 사이에서 충전 또는 방전 전류의 흐름을 차단할 수 있다.
서브 플레이트(46)는 벤트 플레이트(43)와 마주하여, 벤트(431)와 미들 플레이트(45)에 전기적으로 연결된다. 미들 플레이트(45)는 벤트 플레이트(43)와 이격되고 인슐레이터(44)를 개재하여 벤트 플레이트(43)에 결합된다. 그리고 벤트(431)는 인슐레이터(44) 및 미들 플레이트(45)의 관통구들을 통하여 돌출되어 서브 플레이트(46)에 연결된다.
따라서 미들 플레이트(45)는 서브 플레이트(46)를 통하여 벤트(431) 및 벤트 플레이트(43)에 전기적으로 연결된다. 또한 미들 플레이트(45)는 제1탭들(51, 내, 외측 탭(511, 512))에 용접으로 연결되고, 제1탭들(51)은 제1절연부재(61)을 관통하여 제1전극(11)의 무지부(11b, 내, 외측 무지부(111, 112))에 용접으로 연결된다.
결국, 제1탭들(51)은 미들 플레이트(45), 서브 플레이트(46), 벤트(431), 벤트 플레이트(43) 및 양성 온도 소자(42)를 순차적으로 경유하여 캡 플레이트(41)에 전기적으로 연결된다.
이와 같이 구성되는 캡 조립체(40)는 개스킷(30)을 개재하여 케이스(20)의 개구에 끼워진 후, 클림핑(crimping) 공정을 통하여 케이스(20)의 개구에 고정되어 이차 전지를 형성하게 된다.
이때, 케이스(20)는 개구 측에 케이스(20)의 직경 방향의 중심으로 함입되는 비딩부(21)와 개스킷(30)을 개재하여 캡 조립체(40)의 외주 테두리를 잡아주는 클램핑부(22)를 형성한다.
이하 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 제1실시예 및 기 설명된 실시예와 비교하여 동일한 구성에 대하여 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 절단한 횡 단면도이고, 도 6은 도 5의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(210)에서, 제1전극(23)에서 복수의 제1무지부들(23b)은 제1집전체에서 제1코팅부들(23a) 사이에 활물질이 도포되지 않아 제1집전체가 노출된 영역으로 설정되며, 권취된 전극 조립체(210)의 직경 방향 내측에 배치되는 내측 무지부(231)와 외측에 배치되는 외측 무지부(232)를 포함한다.
외측 무지부(232)의 제2길이(L22)는 권취 방향에서 내측 무지부(231)의 제1길이(L21)보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정된다(L21<L22<1턴). 즉 내측 무지부(231)와 외측 무지부(232)는 권취 직경 방향으로 서로 중첩된다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(231)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(232)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 내, 외측 무지부(231, 232)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제3실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(310)에서, 복수의 제1전극에서 복수의 제1무지부들(24b)은 권취된 전극 조립체(310)의 내측에 배치되는 내측 무지부(241)와 외측에 배치되는 외측 무지부(242)를 포함한다.
내측 무지부(241)의 최소 각도(θ1)는 외측 무지부(242)의 각도(θ2)를 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(241, 242)는 권취 직경 방향에서 각도(θ2)만큼 중첩된다.
여기서 최소 각도(θ1)는 권취된 전극 조립체(40)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 내측 무지부(241)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다. 또한 각도(θ2)는 권취된 전극 조립체(40)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 외측 무지부(242)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(241)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(242)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(241, 242)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제4실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(410)에서, 복수의 제1전극에서 복수의 제1무지부들(25b)은 권취된 전극 조립체(410)의 내측에 배치되는 내측 무지부(251)와 외측에 배치되는 외측 무지부(252)를 포함한다.
내측 무지부(251)의 최대 각도(θ21)는 1턴으로 형성된다(시각화의 편의상, 도 8에서는 1턴보다 작게 도시되어 있다). 외측 무지부(252)의 각도(θ22)는 권취된 전극 조립체(410)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 외측 무지부(252)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다. 따라서 내, 외측 무지부(251, 252)는 권취 직경 방향에서 각도(θ22)만큼 중첩된다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(251)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(252)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(251, 252)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
제4실시예의 전극 조립체(410)는 내측 무지부(251)가 1턴으로 형성되므로 외측 무지부(252)의 위치에 영향을 받지 않는다. 즉 외측 무지부(252)에 용접되는 외측 탭(512)의 배치에 따라 내측 무지부(251)에 내측 탭(511)이 구비될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 제5실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(510)에서, 복수의 제1전극에서 복수의 제1무지부들(26b)은 권취된 전극 조립체(510)의 내측에 배치되는 내측 무지부(261)와 외측에 배치되는 외측 무지부(262)를 포함한다.
외측 무지부(262)의 최소 각도(θ32)는 내측 무지부(261)의 각도(θ31)를 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(261, 262)는 권취 직경 방향에서 각도(θ31)만큼 중첩된다.
여기서 각도(θ31)는 권취된 전극 조립체(510)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 내측 무지부(261)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다. 또한 최소 각도(θ32)는 권취된 전극 조립체(510)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 외측 무지부(262)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(261)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(262)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(261, 262)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 제6실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(610)에서, 복수의 제1전극에서 복수의 제1무지부들(27b)은 권취된 전극 조립체(610)의 내측에 배치되는 내측 무지부(271)와 외측에 배치되는 외측 무지부(272)를 포함한다.
외측 무지부(272)의 최대 각도(θ42)는 1턴으로 형성된다(시각화의 편의상, 도 10에서는 1턴보다 작게 도시되어 있다). 내측 무지부(271)의 각도(θ41)는 권취된 전극 조립체(610)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 내측 무지부(271)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다. 따라서 내, 외측 무지부(271, 272)는 권취 직경 방향에서 각도(θ41)만큼 중첩된다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(251)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(252)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(251, 252)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
제6실시예의 전극 조립체(610)는 외측 무지부(272)가 1턴으로 형성되므로 내측 무지부(271)의 위치에 영향을 받지 않는다. 즉 내측 무지부(271)에 용접되는 내측 탭(511)의 배치에 따라 외측 무지부(272)에 외측 탭(512)이 구비될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이고, 도 12는 제1전극과 제2전극의 내측 무지부 관계를 도시한 단면도이며, 도 13은 도 12의 제1전극과 제2전극의 권취 상태를 도시한 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 제7실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(710)에서, 제1, 제2전극(11, 32)은 좌측으로 권취 중심을 형성하고 우측으로 권취 외주를 형성한다. 또한 제1, 제2전극(11, 32)은 상면으로 권취 내면을 형성하고 하면으로 권취 외면을 형성한다.
제1전극(11)에서 복수의 제1무지부들(11b)은 내, 외측 무지부(111, 112)를 포함하고, 내, 외측 무지부(111, 112)에 내, 외측 탭(511, 512)이 연결된다. 내, 외측 무지부(111, 112)는 권취 상태에서 제1전극(11)의 권취 길이 방향 중간에서 무지부를 형성하면서 권취 직경 방향의 내, 외측에 각각 배치된다(도 2 참조).
제2전극(32)에서 복수의 제2무지부들(32b)은 제2집전체의 길이 방향에서 제2코팅부들(32a) 사이에 구비되는 내, 외측 무지부(321, 322)를 포함하고, 내, 외측 무지부(321, 322)에 내, 외측 탭(531, 532)이 연결된다. 내, 외측 무지부(321, 322)는 권취 상태에서 제2전극(32)의 권취 길이 방향 중간에서 무지부를 형성하면서 권취 직경 방향의 내, 외측에 각각 배치된다.
제2전극(32)의 제2무지무(32b)는 제1전극(11)의 제1무지부들(11b) 중 적어도 하나에 대응한다. 따라서 제1전극(11)의 제1무지부들(11b)에서 리튬 금속의 석출이 방지될 수 있다.
본 실시예에서 제2전극(32)의 내, 외측 무지부(321, 322)는 제1전극(11)의 내, 외측 무지부(111, 112)에 각각 대응한다. 따라서 제1전극(11)의 내, 외측 무지부(111, 112)에서 리튬 금속의 석출이 방지될 수 있다.
제1, 제2전극(11, 32)의 중간에 위치하면서 서로 대응하는 내측 무지부(111, 321)와 외측 무지부(112, 322) 중 내측 무지부(111, 321)에 대하여 설명한다(도 11 참조).
제1전극(11)의 내측 무지부(111)의 양면 중 한 면은 제2전극(32)의 내측 무지부(321)의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성된다. 제1, 제2전극(11, 32)은 집전체의 양면에 제1, 제2코팅부(11a, 32a)를 구비한다.
도 12 및 도 23을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제1전극(11)의 내측 무지부(111) 중 권취 상태의 외면 무지부(11c)는 제2전극(32) 내측 무지부(321) 권취 상태의 내면 무지부(32d)의 길이와 동일하거나 더 길게 형성된다.
제1전극(11)의 내측 무지부(111) 중 권취 상태의 내면 무지부(11d)는 제2전극(32) 내측 무지부(321) 권취 상태의 내면 무지부(32d)의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 더 길게 형성된다.
제2탭(53)의 내측 탭(531)은 제2전극(32) 내측 무지부(321)의 외면 무지부(32c)에 용접된다. 외면 무지부(32c)는 내면 무지부(32d)보다 길게 형성된다.
이와 같이 제1전극(11)의 중간에 배치되는 내, 외측 무지부(111, 112)에 대응하여 제2전극(32)의 중간에 내, 외측 무지부(321, 322)를 구비하고, 여기에 제2탭(53)(내, 외측 탭(531, 532))을 구비함으로써, 제2전극(32)의 제2집전체에서 제2탭(53)으로 전자의 이동 거리를 줄일 수 있다. 즉 전지의 내부 저항이 낮아진다.
한편, 제1전극(11)의 내, 외측 무지부(111, 112)에서 리튬 금속의 석출이 방지되는 안전성 확보를 위하여, 외면 무지부(11c)와 내면 무지부(11d)는 최소값과 공정과 설계 마진을 감안한 최대값 사이의 길이를 가진다. 최대값 초과는 공간 손실에 따라 전지 용량 저하로 이어질 수 있다.
일례를 들면, 제1전극(11)의 외면 무지부(11c)의 길이는 제2전극(12)의 내면 무지부(32d)의 길이 이상이고, 제1전극(11)의 외면 무지부(11c)의 길이에 설정 길이(예를 들면, 8mm)를 합한 길이 보다 작다(32d ≤ 11c < (11c+8)).
제1전극(11)의 내면 무지부(11d)의 길이는 제2전극(12)의 내면 무지부(32d)의 길이에 1턴 길이의 합한 길이 이상이고, 제2전극(12)의 내면 무지부(32d)의 길이에 1턴 길이 및 설정 길이(예를 들면, 8mm)를 합한 길이보다 작다((32d+1턴) ≤ 11d < (32d+1턴+8)).
도 14는 본 발명의 제8실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제1전극과 제2전극의 내측 무지부 관계를 도시한 단면도이고, 도 15는 도 14의 제1전극과 제2전극의 권취 상태를 도시한 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제8실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(810)에서, 제1전극(81) 내측 무지부(811) 중 권취 상태의 내면 무지부(81d)는 제2전극(82) 외면 무지부(82c)의 길이와 동일하거나 길게 형성된다.
제1전극(81)의 내측 무지부(811) 중 권취 상태의 외면 무지부(81c)는 제2전극(82) 내측 무지부(821) 권취 상태의 외면 무지부(82c)의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 더 길게 형성된다.
제1, 제2전극(81, 82)은 집전체의 양면에 제1, 제2코팅부(81a, 82a)를 구비하고, 내측 무지부(811, 821)에 내측 탭(541, 542)를 구비한다. 내측 탭(541, 542)은 제1, 제2전극(81, 82) 내측 무지부(811, 821)의 내면 무지부(81d, 82d)에 각각 용접된다.
이와 같이 제1전극(81)의 중간에 배치되는 내측 무지부(811)에 대응하여 제2전극(82)의 중간에 내측 무지부(821)를 구비한다. 따라서 제1전극(81)의 내측 무지부(811) 에서 리튬 금속의 석출이 방지될 수 있다.
그리고 내측 무지부(811, 821)에 내측 탭(541, 542)을 각각 구비함으로써, 제2전극(82)의 제2집전체에서 내측 탭으로 전자의 이동 거리를 줄일 수 있다. 즉 전지의 내부 저항이 낮아진다.
도 16은 본 발명의 제9실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다. 도 16을 참조하면, 제9실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극(15)은 제2집전체의 길이 방향에서 중간 및 양단에 구비되는 중간 무지부(151), 내측단 무지부(152) 및 외측단 무지부(153)를 구비하고, 중간 무지부(151), 내측단 무지부(152) 및 외측단 무지부(153)에 중간 탭(181), 내측단 탭(182)과 외측단 탭(183)을 각각 용접하여 형성된다.
제2전극(15)은 무지부(15b)의 중간 무지부(151), 내측단 무지부(152) 및 외측단 무지부(153) 사이에 제2코팅부(15a)를 구비한다. 도시하지 않았으나 제1전극의 무지부는 적어도 중간 무지부에 대응하여 구비된다.
도 17은 본 발명의 제10실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다. 도 17을 참조하면, 제10실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극(16)은 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부(152)와 외측단 무지부(153)를 더 포함한다.
제9실시예와 비교할 때, 제10실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극(16)은 내측단 무지부(152)와 외측단 무지부(153)에 내측단 탭과 외측단 탭을 구비하지 않는다. 중간 탭(181)을 구비하고 내, 외측단 탭을 구비하지 않으므로 전기 저항을 낮추면서도 탭의 개수를 줄일 수 있다.
도 18은 본 발명의 제11실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다. 도 18을 참조하면, 제11실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극(17)은 제10실시예와 비교할 때, 제2전극(16)은 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부를 구비하지 않는다
제2전극(17)은 중간 무지부(151)의 양측에 제2코팅부(17a)를 구비한다. 중간 탭(181)을 구비하고 내, 외측단 무지부를 구비하지 않으므로 제2코팅부(17a)의 면적을 증대시키고, 이에 따라서 전지 용량을 더 증가시킬 수 있다.
한편, 전극 조립체에서 권취 중심과 외주에 내, 외측단 무지부를 구비하는 경우, 권취되는 전극 조립체의 중간 부분에서 제1전극의 탭 개수는 제2전극에 탭 개수 이상으로 구비된다. 즉 제2전극의 탭은 제1전극의 탭이 있는 부분에 대응하여 구비된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810: 전극 조립체
11, 23, 71, 81: 제1전극
11a, 23a, 81a: 제1코팅부
11b, 23b, 24b, 25b, 26b, 27b, 71b, 81b: 제1무지부
11c, 32c, 81c, 82c: 외면 무지부
11d, 32d, 81d, 82d: 내면 무지부
12, 15, 16, 17, 32, 72, 82: 제2전극
12a, 15a, 17a, 32a, 82a: 제2코팅부
12b, 32b, 72b, 82b: 제2무지부 13: 세퍼레이터
14: 센터 핀 20: 케이스
21: 비딩부 22: 클램핑부
30: 개스킷 40: 캡 조립체
41: 캡 플레이트 42: 양성 온도 소자(PTC)
43: 벤트 플레이트 44: 인슐레이터
45: 미들 플레이트 46: 서브 플레이트
51: 제1탭 52, 53: 제2탭
61, 62: 제1, 제2절연부재 411: 돌출부
111, 121, 231, 241, 251, 261, 271, 321, 811, 821: 내측 무지부
112, 122, 232, 242, 252, 262, 272, 322: 외측 무지부
151: 중간 무지부 152: 내측단 무지부
153: 외측단 무지부 181: 중간 탭
182: 내측단 탭 183: 외측단 탭
412: 배기구 431: 벤트
432: 노치 511, 521, 531, 541, 542: 내측 탭
512, 522, 532: 외측 탭 713, 813: 제1전극 중간 무지부
723, 823: 제2전극 중간 무지부 L11, L21: 제1길이
L12, L22: 제2길이 θ1, θ32: 최소 각도
θ2, θ22, θ31, θ41: 각도 θ21, θ42: 최대 각도

Claims (17)

  1. 제1전극, 세퍼레이터 및 제2전극을 순차적으로 배치하고 권취하여 형성되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 내장하는 케이스; 및
    상기 케이스의 개구에 개스킷을 개재하여 결합되는 캡 조립체를 포함하며,
    상기 제1전극은
    제1집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제1코팅부들,
    상기 제1집전체의 길이 방향에서 상기 제1코팅부들 사이에서 상기 제1집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1무지부들, 및
    복수의 상기 제1무지부들에 각각 용접되어 상기 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1탭들
    을 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은
    상기 제1탭들을 통하여 상기 캡 조립체에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2전극은
    제2탭을 통하여 상기 케이스에 전기적으로 연결되는 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 제1무지부들은
    권취된 상기 전극 조립체의 내측에 배치되는 내측 무지부와 외측에 배치되는 외측 무지부를 포함하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    복수의 상기 제1탭들은
    상기 내측 무지부에 용접되는 내측 탭과 상기 외측 무지부에 용접되는 외측 탭을 포함하며,
    상기 내측 탭과 상기 외측 탭은 직경 방향으로 서로 중첩되는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2전극에서 복수의 제2무지부들은
    권취된 상기 전극 조립체의 내측 단에 배치되어 내측 탭이 용접되는 내측 무지부와 외측 단에 배치되어 외측 탭이 용접되는 외측 무지부를 포함하는 이차 전지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 내측 무지부는
    상기 권취 방향에서 상기 외측 무지부의 길이보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정되는 이차 전지.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 외측 무지부는
    상기 권취 방향에서 상기 내측 무지부의 길이보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정되는 이차 전지.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 내측 무지부의 최소 각도(θ1)는 상기 외측 무지부의 각도(θ2)를 포함하는 이차 전지.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 내측 무지부의 최대 각도는 1턴으로 형성되는 이차 전지.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 외측 무지부의 최소 각도는 상기 내측 무지부의 각도를 포함하는 이차 전지.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 외측 무지부의 최대 각도는 1턴으로 형성되는 이차 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극은
    제2집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제2코팅부들,
    상기 제2집전체의 길이 방향에서 상기 제2코팅부들 사이에서 상기 제2집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 상기 제1무지부들 중 적어도 하나에 대응하는 제2무지부, 및
    상기 제2무지부에 용접되는 제2탭
    을 포함하는 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1전극의 상기 제1무지부의 양면 중 한 면은
    상기 제2전극의 상기 제2무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성되는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1전극의 제1무지부 중 권취 상태의 외면 무지부는 상기 제2전극의 내면 무지부의 길이와 동일하거나 길게 형성되고,
    상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 내면 무지부는 상기 제2전극 무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성되는 이차 전지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 내면 무지부는 상기 제2전극 외면 무지부의 길이와 동일하거나 길게 형성되고,
    상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 외면 무지부는 상기 제2전극 외면 무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성되는 이차 전지.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2전극은
    상기 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부, 및
    상기 내측단 무지부와 상기 외측단 무지부에 각각 용접되는 내측 탭과 외측 탭
    을 더 포함하는 이차 전지.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제2전극은
    상기 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부
    를 더 포함하는 이차 전지.
KR1020160078171A 2016-06-22 2016-06-22 이차 전지 KR20180000223A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160078171A KR20180000223A (ko) 2016-06-22 2016-06-22 이차 전지
PCT/KR2017/006517 WO2017222296A1 (ko) 2016-06-22 2017-06-21 이차 전지
KR1020240058066A KR20240068601A (ko) 2016-06-22 2024-04-30 이차 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160078171A KR20180000223A (ko) 2016-06-22 2016-06-22 이차 전지

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020240058066A Division KR20240068601A (ko) 2016-06-22 2024-04-30 이차 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180000223A true KR20180000223A (ko) 2018-01-02

Family

ID=60784381

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160078171A KR20180000223A (ko) 2016-06-22 2016-06-22 이차 전지
KR1020240058066A KR20240068601A (ko) 2016-06-22 2024-04-30 이차 전지

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020240058066A KR20240068601A (ko) 2016-06-22 2024-04-30 이차 전지

Country Status (2)

Country Link
KR (2) KR20180000223A (ko)
WO (1) WO2017222296A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190084751A (ko) * 2018-01-09 2019-07-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 제조 방법
WO2021033985A1 (ko) * 2019-08-20 2021-02-25 삼성에스디아이(주) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
US20220102817A1 (en) * 2020-05-18 2022-03-31 Linkdata New Energy Co., Ltd. Multi-tab cylindrical battery roll core and lithium ion battery
WO2023080503A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 주식회사 엘지에너지솔루션 구조적 안전성이 우수한 원통형 이차전지 및 이의 제조방법
US12074270B2 (en) 2018-10-12 2024-08-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022512776A (ja) 2018-11-05 2022-02-07 テスラ，インコーポレイテッド タブレス構造電極を有するセル
CN210805919U (zh) * 2019-10-16 2020-06-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其电极构件、电池模块和使用二次电池的装置
US20210159478A1 (en) * 2019-11-21 2021-05-27 Edward Buiel Consulting LLC Battery cell with electrode having continuous tab
CN113328133B (zh) * 2021-05-31 2023-05-26 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电池
CN113328064B (zh) * 2021-05-31 2023-05-26 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极片及电池
CN113285056B (zh) * 2021-05-31 2023-11-21 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极片及电池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100696844B1 (ko) * 2005-12-28 2007-03-19 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR101473391B1 (ko) * 2010-12-06 2014-12-16 주식회사 엘지화학 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20150030537A (ko) * 2013-09-12 2015-03-20 디지야 에너지 세이빙 테크놀로지 인코포레이티드 복수의 탭을 갖는 단일 권취코어, 단일 권취코어를 구비한 리튬 전지 및 단일 권취코어의 연속 권취방법
KR101650417B1 (ko) * 2013-10-31 2016-08-23 주식회사 엘지화학 양극 집전체에 간헐적 무지부가 형성된 젤리 롤 형태 전극 조립체를 가진 이차전지
KR102234292B1 (ko) * 2014-04-09 2021-03-31 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190084751A (ko) * 2018-01-09 2019-07-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 제조 방법
WO2019139220A1 (ko) * 2018-01-09 2019-07-18 삼성에스디아이(주) 이차 전지 및 그 제조 방법
EP3739669A4 (en) * 2018-01-09 2021-11-24 Samsung SDI Co., Ltd. SECONDARY BATTERY AND ITS MANUFACTURING PROCESS
US12074270B2 (en) 2018-10-12 2024-08-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
WO2021033985A1 (ko) * 2019-08-20 2021-02-25 삼성에스디아이(주) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
US20220294088A1 (en) * 2019-08-20 2022-09-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly and secondary battery including same
US20220102817A1 (en) * 2020-05-18 2022-03-31 Linkdata New Energy Co., Ltd. Multi-tab cylindrical battery roll core and lithium ion battery
WO2023080503A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 주식회사 엘지에너지솔루션 구조적 안전성이 우수한 원통형 이차전지 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240068601A (ko) 2024-05-17
WO2017222296A1 (ko) 2017-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180000223A (ko) 이차 전지
US8753765B2 (en) Secondary battery
US9490468B2 (en) Secondary battery
US8617737B2 (en) Rechargeable battery
US8647759B2 (en) Secondary battery
EP2325924B1 (en) Secondary battery comprising a short circuit inducing member
KR101310731B1 (ko) 이차 전지
KR20150015253A (ko) 이차 전지
KR20110109769A (ko) 이차 전지
KR101679413B1 (ko) 중공형 이차전지
US9853281B2 (en) Secondary battery
US20120100419A1 (en) Rechargeable battery
KR20160019016A (ko) 퓨즈를 갖는 이차 전지
US11664523B2 (en) Secondary battery
KR20080043533A (ko) 이차 전지
US8592077B2 (en) Rechargeable battery
KR101904894B1 (ko) 이차 전지
KR101293208B1 (ko) 이차 전지용 캡 조립체
EP3136471B1 (en) Battery
KR20160138782A (ko) 이차전지
KR20130091067A (ko) 전극 조립체 및 그를 포함하는 이차 전지
KR20170082819A (ko) 2차전지
US20110183170A1 (en) Electrode assembly, method of manufacturing electrode assembly, and secondary battery including electrode assembly
US11011809B2 (en) Rechargeable battery
KR20150057716A (ko) 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination