KR20180007298A - 상호 결합된 추가 탭들이 형성되어 있는 극판들을 포함하고 있는 전극조립체 - Google Patents

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Abstract

양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재된 상태로 복수의 극판들이 적층된 구조의 전극조립체로서, 극판들 각각은 그것의 일변으로부터 탭-리드 결합부를 형성하기 위한 전극 탭이 외향 돌출되어 있고, 상기 일변 및/또는 타변으로부터 전극 탭의 길이 대비 10% 내지 50%의 길이로 극판으로부터 외향 돌출된 구조의 고정부가 적어도 둘 이상 형성되어 있으며, 상기 극판들이 적층된 상태에서, 극판들 간의 적층 간격이 유지되도록, 상하 평행하게 위치한 동일 극성의 고정부들이 상호 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.

Description

상호 결합된 추가 탭들이 형성되어 있는 극판들을 포함하고 있는 전극조립체 {Electrode Assembly Compring Electrode Plates Having Surplus Electrode Tab}
본 출원은 2016.07.12자 한국 특허 출원 제10-2016-0088182호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 상호 결합된 추가 탭들이 형성되어 있는 극판들을 포함하고 있는 전극조립체에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
스택형 전극 조립체는, 양극 집전체의 양면에 양극 활물질이 도포되어 있는 양극과 음극 집전체의 양면에 음극 활물질이 도포되어 있는 음극에 분리막을 개재시킨 상태로 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어져 있다.
이때, 양극 및 음극의 일측 단부에는 전지의 전극단자를 구성하는 양극 리드 및 음극리드에 각각 전기적으로 연결되기 위하여, 활물질이 도포되어 있지 않은 무지부로 구성되는 다수의 양극 탭들 및 음극 탭들이 돌출되어 있다.
이러한 양극 탭들 및 음극 탭들은, 활물질이 도포되어 있지 않은 무지부에서 전극리드와 결합되기 위한 예정부위를 집전체로부터 돌출되는 형태로 노칭(notching) 시킴으로써 형성된다. 노칭 공정에 의해 돌출된 양극 탭들 및 음극 탭들은 밀집된 형태로 결합되어 각각 양극리드 및 음극리드에 연결된다.
이와 관련하여 도 1에는 종래의 스택형 전극조립체의 일반적인 구조와 전극 탭들과 전극 리드간 결합 형태가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전극조립체(10)의 양극(20)으로부터 외향 돌출되어 있고, 양극 활물질이 도포되어 있지 않은 다수의 양극 탭들(21), 및 상기 양극 탭들(21)과 동일한 방향을 향하도록 음극(30)으로부터 외향 돌출되어 있는 다수의 음극 탭들(31)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 용착부의 형태로 각각 양극리드(40) 및 음극리드(50)에 연결된다.
그러나, 이러한 종래의 전극조립체는, 충전 과정에서 음극 활물질이 리튬 이온과 결합하여 팽창하거나, 또는 반복적인 충방전 과정에서 전해액의 분해 및 전기화학 반응으로부터 발생하는 가스로 인해 전지가 부풀어 오르는 스웰링 현상이 발생하게 된다. 이때 발생하게 되는 응력으로 인해 전극조립체의 부피 및 두께 변화, 특히 이와 더불어 외관 변형 등이 발생하게 되고, 더 나아가 전지의 성능이 현저히 저하되는 문제점을 가지고 있다.
더욱이, 고에너지 밀도의 전지셀 개발을 위해 Si 금속을 비롯한 전이금속 등의 고용량 소재 등이 음극활물질에 적용되는 경우, 흑연 계통의 활물질 대비 매우 큰 부피 팽창을 동반하게 되므로 상기의 문제점들은 더 악화될 수 있다.
따라서, 높은 에너지 밀도의 전지를 실현함과 동시에 충방전으로 인한 스웰링 현상 및 전극의 변형 등을 방지할 수 있는 구조의 전극조립체에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 복수의 극판들이 적층된 전극조립체에서, 극판으로부터 외향 돌출된 구조의 복수개의 고정부들이 상호 접합되는 구조로 극판들의 적층 상태를 견고히 유지함으로써, 스웰링 현상과 전극조립체의 변형이 억제될 수 있는 전극조립체를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극조립체는,
양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재된 상태로 복수의 극판들이 적층된 구조의 전극조립체로서,
극판들 각각은 그것의 일변으로부터 탭-리드 결합부를 형성하기 위한 전극 탭이 외향 돌출되어 있고, 상기 일변 및/또는 타변으로부터 전극 탭의 길이 대비 10% 내지 50%의 길이로 극판으로부터 외향 돌출된 구조의 고정부가 적어도 둘 이상 형성되어 있으며,
상기 극판들이 적층된 상태에서, 극판들 간의 적층 간격이 유지되도록, 상하 평행하게 위치한 동일 극성의 고정부들이 상호 접합되어 있는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전극조립체는, 충방전 과정에서 극판의 표면에 수직한 방향으로 발생하는 스웰링이 발생할 경우, 상호 접합되어 있는 동일 극성의 고정부들에 의해 극판들 간의 적층 간격이 유지되면서 스웰링 정도가 현저하게 완화될 수 있다. 특히, 본 발명의 전극조립체 구조에서는 응력이 전극활물질이 도포된 극판 상이 아니라 고정부들에 집중되기 때문에, 응력으로 인한 전극활물질 층의 탈리나 극판의 뒤틀림 등의 종래 문제점이 해소될 수 있음에 주목해야 한다.
상기한 문제점들은 모두, 전극조립체의 장기간 사용시 상당한 저항 증가를 유발하는 점을 고려하면, 본 발명에 따른 전극조립체는 상술한 구조에 따라 개선된 수명특성을 가짐을 이해할 수 있다.
또 다른 한편으로는, 상기 고정부들의 접합부가 V자 형상으로 절곡되어 있는 V-포밍(V-forming) 구조를 형성함으로써, 전지케이스에 내장되는 전극조립체의 크기에 큰 영향을 주지 않아 전지의 용량이 감소되는 문제 역시 해소할 수 있다.
상기 고정부의 길이가 전극 탭의 길이 대비 10% 미만인 경우에는, 고정부들간 결합이 용이하지 않고 결합된 상태에서도 충분한 고정력을 기대할 수 없는 바, 바람직하지 않다. 또한, 고정부의 길이가 전극 탭의 길이 대비 50%를 초과한다면, 전지셀의 관점에서는 돌출된 고정부의 길이만큼 전극조립체 단부에 사공간(dead space)이 형성되므로, 공간 활용도 측면에서 바람직하지 않다.
다만, 고정부들을 접합하고 V-포밍 구조를 형성하는 과정에서, 절곡된 접합부의 높이가 전극조립체의 두께를 초과하지 않도록 고정부의 길이를 조절할 수 있다.
보다 바람직한 일 예에 따르면, 상술한 점을 고려하여, 상기 고정부의 길이는 전극 탭의 길이 대비 15 내지 45%, 혹은 20 내지 40%, 혹은 25 내지 35%일 수 있다.
본 발명에서 동일 극성의 고정부들은 용접 또는 솔더링에 의해 상호 접합되어 있는 고정 구조일 수 있으며, 용접의 방법으로는 일반 저항 용접, 초음파 용접 및 레이저 용접 등이 포함될 수 있다.
추가적으로, 상기 접합된 고정부들에 절연 테이프를 추가로 감아 고정 상태를 공고히 할 수 있다. 상기 절연 테이프는 고정부들을 바인딩하면서도 전지케이스 내면에 대한 고정부들의 전기적 절연성을 담보하기 위함이다.
상기 고정부의 형태는, 예를 들어 평면상으로 다각형 구조, 적어도 하나의 외주변이 라운드인 비정형 구조, 또는 반원, 반 타원 등의 곡선형 구조일 수 있으나, 이 형태들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와는 달리, 고정부는 또한, 평면을 기준으로 그것의 적어도 일부가 만입된 쐐기형 구조 또는 내측에 개구가 천공되어 있는 구조일 수 있다.
상기 쐐기형의 고정부 또는 개구가 천공된 고정부는, 예를 들어 장방형의 고정부와 비교할 때 평면상으로 그것의 형태를 결정하는 변들의 개수가 많다. 이러한 변들에서도 용접 또는 솔더링에 의한 접합이 이루어 질 수 있으므로, 상기 구조들은, 실질적으로 고정부들의 접합 면적과 접합 경계가 증대된 구조라 이해할 수 있다. 여기서, 접합 경계란, 접합된 변들의 총 길이를 의미한다.
따라서, 상기 쐐기형의 고정부 또는 개구가 천공된 고정부에 의해, 본 발명이 의도한 극판 간 적층 형태 유지는 더욱 용이하게 달성될 수 있다.
다만, 쐐기형의 고정부에서, 평면상으로 쐐기가 날카로운 형상을 가지는 경우에는, 쐐기의 첨단 부에 전하가 집중되면서 저항 증가와 발열을 유발하므로 바람직하지 않은 바, 쐐기의 첨단 부는 평면상으로 라운드 처리된 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 개구의 크기와 통전 시에 고정부에 형성되는 저항은 비례하는 바, 고정부에서의 과열을 방지하기 위해서는 고정부에서 개구가 차지하는 면적이 너무 넓은 것은 바람직하지 않다. 또한 상기 이유로, 전극단자에 다수의 관통구들이 천공되는 것은 바람직하지 않다.
따라서, 상기 개구의 크기는 충분한 접합 경계를 제공할 수 있으면서도, 전극단자의 통전 기능을 저하시키지 않도록 전극단자의 평면상 면적 대비 5% 내지 20%의 평면상 면적으로 고정부 상에 천공될 수 있으며, 상세하게는 7%에서 15%의 평면상 면적으로 고정부 상에 천공될 수 있으며, 상기 이유로, 하나의 개구만 고정부 상에 천공될 수 있다.
상기 개구의 평면적인 형상은 곡선을 포함하는 구조라면 특별히 한정되는 것은 아니나, 원 또는 타원 형상일 수 있으며, 이 중, 타원 형상의 개구는 그것의 장축이 고정부의 돌출 방향에 대해 수직 방향인 상태로 고정부 상에 형성될 수 있다. 이러한 구조는 타원에서 상대적으로 긴 길이의 장축이 고정부의 돌출 방향을 수직으로 가로지르는 형태로서, 고정부의 돌출 방향을 기준으로 좌, 우로 접합 계면의 길이를 길게 하여 접합된 고정부들이 좌, 우 방향으로 뒤틀리는 것을 억제하기 위함이다.
상기 쐐기형의 고정부들이 집합된 상태에서 쐐기들이 일체로 감기는 형태로 절연 테이프가 부가되어 있을 수 있으며, 이와 유사하게, 상기 고정부들 각각의 개구에 절연 테이프가 연속적으로 통과한 후, 고정부들을 일체로 감는 형태로 절연 테이프가 고정부들에 부가되어 있을 수 있다.
한편, 이하에서는 비제한적인 예들을 통해 본 발명에 따른 전극조립체의 구조들을 상세하게 설명한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 고정부는 전극 탭의 대향 측으로 외향 돌출되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
여기서, 극판의 일변에는 탭-리드 결합부가 형성된 상태로 복수의 전극 탭들이 접합되어 있고, 그것의 대향 측에 위치한 타변에는, 고정부들이 상호 접합된 상태를 이루고 있으므로, 전극조립체의 양단에서 극판들이 고정되며, 그로 인해 스웰링이 유발되더라도, 극판들 간의 적층 간격이 벌어지거나 극판들이 좌우로 뒤틀리는 현상이 완화될 수 있다.
상기와 같은 구조 하에서는 전극 탭과 고정부가 분리필름에 겹쳐지지 않도록 권취가 가능하므로, 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판을 포함하는 복수의 단위셀들이 분리필름에 의해 권취되어 있는 스택-폴딩형 구조로 이루어질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 고정부는, 전극 탭에 인접하여 위치한 제 1 고정부와, 상기 제 1 고정부가 형성되어 있는 일변을 제외한 타변에 위치한 제 2 고정부로 이루어져 있는 구조일 수 있다.
이때, 제 1 고정부는, 전극 탭과 접촉하지 않도록 전극 탭으로부터 소정의 간격만큼 이격된 위치에 형성되어 있어야 하며, 제 2 고정부는 전극조립체 내부 응력을 완화시킬 수 있도록, 하기에 상술하는 실시 형태로서 제 1 고정부가 형성되어 있는 일변을 제외한 타변의 임의의 점에 형성되어 있을 수 있다.
하나의 예에서, 상기 제 1 고정부는 전극 탭이 위치한 제 1 변에 형성되어 있고, 상기 제 2 고정부는 제 1 고정부에 대향하는 제 2 변에 형성되어 있거나, 또는 상기 제 2 변에 수직으로 인접한 변들 중의 어느 하나의 변에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제 1 고정부는 극판 폭의 중심선을 기준으로 제 1 변의 일측에 편향되어 위치하고, 상기 제 2 고정부는 극판의 중심을 기준으로 제 1 고정부에 대칭인 위치에서 제 2 변에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
예를 들면, 양극판의 제 1 고정부는 양극 탭에 인접한 위치에 형성되어 있고, 음극판의 제 1 고정부는 음극 탭에 인접한 위치에 형성되어 있을 때, 양극판의 제 2 고정부 및 음극판의 제 2 고정부는 극판 폭의 중심선을 기준으로 상기 전극판들의 제 1 고정부 각각에 대칭인 위치에서 제 2 변에 형성되어 있을 수 있다.
이와는 달리, 상기 제 1 고정부는 전극 탭이 위치한 일변에 수직으로 인접한 변들 중의 어느 하나인 일변에 형성되어 있고, 상기 제 2 고정부는 제 1 고정부에 대향하는 타변에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
더욱 상세하게는, 상기 제 1 고정부는 극판 길이의 중심선을 기준으로 일변의 일측에 편향되어 위치하고, 상기 제 2 고정부는 극판의 중심을 기준으로 제 1 고정부에 대칭인 위치에서 타변에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 제 1 고정부는 전극 탭이 위치한 일변과, 그것에 수직으로 인접한 변이 교차되는 지점에 형성되어 있고, 상기 제 2 고정부는 제 1 고정부와 마주보는 두 변이 교차되는 지점에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 구조의 전극조립체들은 권취형 구조의 스택-폴딩형 구조도 가능하나, 제 1 고정부 또는 제 2 고정부 중 적어도 하나는 극판의 측면에 형성될 수 있는 바, 복수의 극판들이 순차적으로 적층되어 있는 스택형 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극조립체를 포함하는 전지셀, 및 이러한 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공한다. 전지셀 및 디바이스의 구조의 그것의 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는 충방전 과정에서 극판의 표면에 수직한 방향으로 스웰링이 발생할 경우, 상호 접합되어 있는 동일 극성의 고정부들에 의해 극판들 간의 적층 간격이 유지되면서 스웰링 정도가 현저하게 완화될 수 있으며 특히, 응력이 전극활물질이 도포된 극판 상이 아니라 고정부들에 집중되기 때문에, 응력으로 인한 전극활물질 층의 탈리나 극판의 뒤틀림 등의 종래 문제점이 해소될 수 있다.
도 1은 종래의 스택형 전극조립체의 일반적인 구조에 대한 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 고정부들이 형성되어 있는 양극/분리막/음극이 적층된 구조를 나타낸 모식도이다;
도 3은 도 2의 전극조립체의 평면도이다; 및
도 4 내지 도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예들에 따른 고정부들의 확대 모식도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예들에 따른 고정부들의 확대 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 고정부들이 형성되어 있는 양극/분리막/음극이 적층된 구조를 나타낸 모식도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2의 전극조립체의 평면도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체(100)는 전극 탭(111, 131)과 고정부(112, 132)를 포함하고 있다.
전극조립체(100)는 양극판(110)/분리막(120)/음극판(130)이 반복적으로 적층되어 있는 구조이며, 전극리드(도시하지 않음)와 탭-리드 결합부를 형성하기 위한 양극 탭들(111a, 111b) 및 음극 탭들(131a, 131b)이 각각 양극판(110) 및 음극판(130)의 일변(A)으로부터 외향 돌출된 구조로 형성되어 있다.
또한, 전극 탭들(111a, 111b, 131a, 131b)이 형성되어 있는 일변(A)에 대향하는 타변(B)에는 극판들(110, 130) 간의 적층 간격을 유지하기 위한 양극 고정부들(112a, 112b) 및 음극 고정부들(132a, 132b)이 형성되어 있고, 상기 동일 극성의 고정부들은 상하 평행하게 배열된 상태로 용접 또는 솔더링에 의해 상호 접합되어 스웰링을 억제하고, 전극조립체 내부에서 발생하는 응력을 완화시킬 수 있다.
구체적으로, 극판들(110, 130)의 양 측면이 탭-리드 결합부(111, 131) 및 고정부들(112, 132)의 접합 구조에 의해 고정 구조를 이루게 되는 바, 종래의 탭-리드 결합부만 형성되어 있는 전극조립체에 비해 극판들 간의 간격이 벌어지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, 상기의 전극조립체는 전극 탭(111, 131) 및 고정부(112, 132)가 형성되어 있지 않은 측면 방향으로 분리필름(도시하지 않음) 상에 배열이 가능하므로, 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판을 포함하는 복수의 단위셀들을 분리필름에 의해 권취될 수 있다.
도 4 내지 도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전극조립체(200)는 전극 탭(211, 231), 상기 전극 탭(211, 231)에 인접한 상태로 동일한 제 1 변에 형성되어 있는 제 1 고정부(212, 232), 및 상기 제 1 변에 대향하는 제 2 변에 형성되어 있는 제 2 고정부(213, 233)를 포함하고 있다.
구체적으로, 제 1 고정부(212, 232)는 제 1 양극 고정부(212) 및 제 1 음극 고정부(232)로 이루어져 있고, 상기 제 1 고정부들(212, 232)은 각각 양극 탭(211) 및 음극 탭(231)으로부터 소정의 간격만큼 이격된 위치에 형성되어 있다. 마찬가지로, 제 2 고정부(213, 233)는 제 2 양극 고정부(213) 및 제 2 음극 고정부(233)로 이루어져 있다.
제 1 고정부들(212, 232)은 극판 폭의 중심선(G)을 기준으로, 각각 제 1 변의 일측에 편향되어 위치하고 있으며, 제 2 고정부들(213, 233)은 제 1 고정부들(212, 232) 각각에 대칭인 위치에서 제 2 변에 형성되어 있다.
도 5를 참조하면, 전극조립체(300)는 전극 탭(311, 331), 상기 전극 탭(311, 331)이 형성되어 있는 일변에 수직으로 인접한 제 1 변에 형성되어 있는 제 1 고정부(312, 332), 및 상기 제 1 변에 대향하는 제 2 변에 형성되어 있는 제 2 고정부(313, 333)를 포함하고 있다.
구체적으로, 제 1 고정부(312, 332)는 제 1 양극 고정부(312) 및 제 1 음극 고정부(332)로 이루어져 있고, 제 2 고정부(313, 333)는 제 2 양극 고정부(313) 및 제 2 음극 고정부(333)로 이루어져 있다.
제 1 고정부들(312, 332)은 극판 길이의 중심선(G)을 기준으로, 각각 제 1 변의 일측에 편향되어 위치하고 있으며, 제 2 고정부들(313, 333)은 제 1 고정부들(312, 332)에 대칭인 위치에서 제 2 변에 형성되어 있다.
도 6을 참조하면, 전극조립체(400)는, 전극 탭(411, 431), 상기 전극 탭(411, 431)이 형성되어 있는 일변과, 그것에 수직으로 인접한 변이 교차되는 지점들(401, 402)에 형성되어 있는 제 1 고정부(412, 432), 및 상기 제 1 고정부와 마주보는 두 변이 교차되는 지점들(403, 404)에 형성되어 있는 제 2 고정부(413, 433)를 포함하고 있다.
구체적으로, 제 1 고정부(412, 432)는 제 1 양극 고정부(412) 및 제 1 음극 고정부(432)로 이루어져 있고, 제 2 고정부(413, 433)는 제 2 양극 고정부(413) 및 제 2 음극 고정부(433)로 이루어져 있다.
도 5 및 도 6에 도시되어 있는 전극조립체는, 고정부가 극판의 측면부에 형성되어 있으므로, 복수의 극판들이 순차적으로 적층되어 있는 스택형 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 도 7 및 도 8에는 본 발명의 실시예들에 따른 고정부들의 확대 모식도들이 각각 도시되어 있다.
먼저 도 7을 참조하면, 고정부들(501, 502, 503)은 각각은, 평면상으로 그것의 일부가 만입되어 있고, 나머지 만입되지 않은 부위가 일측으로 돌출된 형태의 쐐기(520) 형상으로 이루어져 있다.
여기서, 쐐기(520)는 그것의 첨단 부위(V)가 평면상으로 라운드 처리된 구조로 이루어진 점에 주목해야 한다.
만약, 쐐기(520)가 날카로운 형상을 가지는 경우에는, 첨단 부(V)에 전하가 집중되면서 저항 증가와 발열을 유발할 수 있고, 이로 인한 열이 극판 뿐만 아니라, 고정부(501, 502, 503)에 인접한 전지케이스의 손상을 유발할 수 있으므로, 상기한 쐐기(520)의 라운드 구조는 특히 바람직하다.
다시 도 7을 참조하면, 쐐기형의 고정부들(501, 502, 503)은 상하로 중첩되도록 적층된 상태에서, 용접 또는 솔더링에 의해 일체로 접합되어 있다.
도 7에 따른 고정부의 형태는, 예를 들어, 평면상으로 사각형인 고정부의 네 개의 변들과 비교하여 쐐기(520)의 평면상 형태를 결정하는 변들이 추가적으로 고정부에 형성되어 있는 형태로서, 이 변들에서도 용접 또는 솔더링에 의한 접합이 이루어져 있어, 고정부들(501, 502, 503)의 접합 면적과 접합 경계가 상대적으로 증가된 구조이다.
또한, 쐐기형의 고정부들(501, 502, 503)이 집합된 상태에서 절연 테이프(510)가 쐐기들(520)만을 일체로 감는 형태로 고정부들(501, 502, 503)에 부가되어 있으며, 이로서 고정부들(501, 502, 503)의 접합 상태가 더욱 공고하게 유지될 수 있다.
도면에 별도로 도시하지는 않았지만, 쐐기(520)뿐만 아니라, 쐐기(520)를 제외한 나머지 고정부 부위에도 절연 테이프가 부가될 수 있음은 물론이다.
이상의 도 7과는 달리, 도 8에 따른 고정부들(601, 602, 603)은 각각, 전반적으로 장방형 구조로 이루어져 있으며, 그것을 관통하는 개구(620)가 중심부에 천공되어 있다.
따라서, 고정부들(601, 602, 603)이 중첩된 상태에서, 각 고정부들(601, 602, 603)의 개구들(620)이 서로 대응되는 위치에서 정렬되며, 이 상태에서 고정부들(601, 602, 603)은 용접 또는 솔더링에 의해 상호 접합되어 있다.
도 8에 따른 고정부의 형태는, 예를 들어, 단순 사각형을 이루는 네 개의 변들로 구성된 고정부 대비, 개구(620)를 형성하는 변을 추가적으로 포함하고 있어, 개구(620)에서도 용접 또는 솔더링에 의한 접합을 이루어 접합 면적과 접합 경계가 상대적으로 증가된 구조이다.
또한, 도 8에서와 같이, 절연 테이프(610)가 집합된 개구들(620)을 연속적으로 통과한 후, 고정부들(601, 602, 603)을 일체로 감는 형태로 고정부들(601, 602, 603)에 부가되어 있으며, 이에 따라 고정부들(601, 602, 603)의 접합 상태가 더욱 공고하게 유지될 수 있다.
개구(620)는 타원 형상으로서, 타원의 장축(X)이 고정부의 돌출 방향에 대해 수직 방향인 상태로 고정부들(601, 602, 603) 상에 형성되어 있다.
이러한 구조는 타원에서 상대적으로 긴 길이의 장축(X)이 고정부들(601, 602, 603)의 돌출 방향을 수직으로 가로지르는 형태로서, 고정부들(601, 602, 603)의 돌출 방향을 기준으로 좌, 우로 접합 계면의 길이를 길게 하여 접합된 고정부들(601, 602, 603)이 좌, 우 방향으로 뒤틀리는 것을 억제하기 위함이다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 양극판과 음극판 사이에 분리막이 개재된 상태로 복수의 극판들이 적층된 구조의 전극조립체로서,
    극판들 각각은 그것의 일변으로부터 탭-리드 결합부를 형성하기 위한 전극 탭이 외향 돌출되어 있고, 상기 일변 및/또는 타변으로부터 전극 탭의 길이 대비 10% 내지 50%의 길이로 극판으로부터 외향 돌출된 구조의 고정부가 적어도 둘 이상 형성되어 있으며,
    상기 극판들이 적층된 상태에서, 극판들 간의 적층 간격이 유지되도록, 상하 평행하게 위치한 동일 극성의 고정부들이 상호 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부는 전극 탭의 대향 측으로 외향 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전극조립체는, 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판을 포함하는 복수의 단위셀들이 분리필름에 의해 권취되어 있는 스택-폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부는, 전극 탭에 인접하여 위치한 제 1 고정부와, 상기 제 1 고정부가 형성되어 있는 일변을 제외한 타변에 위치한 제 2 고정부로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 고정부가 전극 탭이 위치한 제 1 변에 형성되어 있고;
    상기 제 2 고정부는 제 1 고정부에 대향하는 제 2 변에 형성되어 있거나, 또는 상기 제 2 변에 수직으로 인접한 변들 중의 어느 하나의 변에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 고정부는 극판 폭의 중심선을 기준으로 제 1 변의 일측에 편향되어 위치하고;
    상기 제 2 고정부는 극판의 중심을 기준으로 제 1 고정부에 대칭인 위치에서 제 2 변에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 고정부는 전극 탭이 위치한 일변에 수직으로 인접한 변들 중의 어느 하나인 일변에 형성되어 있고;
    상기 제 2 고정부는 제 1 고정부에 대향하는 타변에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 고정부는 극판 길이의 중심선을 기준으로 일변의 일측에 편향되어 위치하고;
    상기 제 2 고정부는 극판의 중심을 기준으로 제 1 고정부에 대칭인 위치에서 타변에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 고정부는 전극 탭이 위치한 일변과, 그것에 수직으로 인접한 변이 교차되는 지점에 형성되어 있고;
    상기 제 2 고정부는 제 1 고정부와 마주보는 두 변이 교차되는 지점에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 전극조립체는 복수의 극판들이 순차적으로 적층되어 있는 스택형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 동일 극성의 고정부들은 용접 또는 솔더링에 의해 상호 접합되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 접합된 고정부들에 감겨진 절연 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부들은 각각, 평면상으로 다각형 구조, 적어도 하나의 외주변이 라운드인 비정형 구조, 또는 반원, 반 타원의 곡선 구조인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부들은 각각, 평면상으로, 그것의 적어도 일부가 만입된 쐐기형 구조인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 고정부들이 집합된 상태에서, 쐐기들이 일체로 감기는 형태로 절연 테이프가 고정부들에 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부들은 각각, 그것의 내측에 개구가 천공되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 고정부들 각각의 개구에 절연 테이프가 연속적으로 통과한 후, 고정부들을 일체로 감는 형태로 절연 테이프가 고정부들에 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  19. 제 18 항에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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