KR20180023427A - 접속부재와 와셔의 사이에 스페이서를 포함하는 전지셀 - Google Patents

접속부재와 와셔의 사이에 스페이서를 포함하는 전지셀 Download PDF

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KR20180023427A
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Abstract

본 발명은 복수의 전지셀들이 전기적으로 연결되어 이루어져 있는 전지모듈 또는 전지팩을 구성하는 원통형 전지셀로서, 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막이 권취되어 있는 구조의 젤리-롤형 전극조립체; 상기 전극조립체를 전해액과 함께 내장하고 있고, 상단 외주부가 내측으로 절곡되어 클램핑부(clamping portion)를 형성하고 있는 원통형 캔; 상기 원통형 캔의 개방 상단부에 결합되어 있는 캡 어셈블리; 상기 원통형 캔과 캡 어셈블리를 전기적으로 절연할 수 있도록, 원통형 캔의 상단 내면과 캡 어셈블리의 외면 사이에 개재되어 있는 가스켓; 전기적 연결을 위해 캡 어셈블리의 상단에 결합되는 접속부재와 원통형 캔의 클램핑부 사이의 접촉을 방지할 수 있도록, 캡 어셈블리의 탑 캡이 노출된 상태로 캡 어셈블리 상에 탑재되는 와셔(washer); 및 상기 접속부재의 단부와 가스켓 사이에 추가적인 이격 거리를 확보할 수 있도록, 접속부재와 와셔 사이에 개재되어 있는 스페이서(spacer);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.을 제공한다.

Description

접속부재와 와셔의 사이에 스페이서를 포함하는 전지셀 {Battery Cell Including Spacer Being Disposed Between Connection Member and Washer}
본 발명은 접속부재와 와셔의 사이에 스페이서를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.
전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 전기소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다. 그 중 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.
이와 관련하여, 도 1에는 종래의 원통형 전지의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지셀(10)은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(11)가 전해액과 함께 원통형 캔(12)에 내장되어 있고, 원통형 캔(12)의 상단부에는 캡 어셈블리(13)가 결합되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 캡 어셈블리(13)와 원통형 캔(12) 사이에는 전기 절연을 위해 가스켓(14)이 개재되어 있다.
이와 같은 구조의 전지셀(10)은, 고용량/고출력의 전지모듈 또는 전지팩을 구성하기 위하여, 복수의 전지셀들을 접속부재(15)에 의해 캡 어셈블리(13)의 상단 및/또는 원통형 캔(12)의 하단에서 연결한다.
이 때 캡 어셈블리(13)의 상단에 결합된 접속부재(15)와 원통형 캔(12) 사이에 접촉이 이루어져 단락이 발생하는 것을 방지하기 위해 접속부재(15)와 원통형 캔(12) 사이에 와셔(16)를 개재한다.
그러나 이와 같은 구조의 전지셀(10)은 외부 단락이 발생하는 경우에, 캡 어셈블리(13)의 상부에 연결된 접속부재(15)로부터 고온이 발생하고, 발생된 열은 가스켓(14)에 영향을 미쳐 가스켓(14) 용융될 수 있다. 그에 따라, 용융된 가스켓(14) 부위로 원통형 캔(12)의 클램핑부(17)가 캡 어셈블리(13)에 접촉되어 단락이 되는 문제를 발생시킬 수 있다.
따라서, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 전지셀이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 외부 단락에 의해 접속부재로부터 발생된 고온이 가스켓으로 영향을 미쳐 가스켓이 용융되는 것을 방지하고, 그에 따라 원통형 캔 및 캡 어셈블리 사이에 단락이 발생하는 것을 방지하여 안전성이 향상된 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
복수의 전지셀들이 전기적으로 연결되어 이루어져 있는 전지모듈 또는 전지팩을 구성하는 원통형 전지셀로서,
양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막이 권취되어 있는 구조의 젤리-롤형 전극조립체;
상기 전극조립체를 전해액과 함께 내장하고 있고, 상단 외주부가 내측으로 절곡되어 클램핑부(clamping portion)를 형성하고 있는 원통형 캔;
상기 원통형 캔의 개방 상단부에 결합되어 있는 캡 어셈블리;
상기 원통형 캔과 캡 어셈블리를 전기적으로 절연할 수 있도록, 원통형 캔의 상단 내면과 캡 어셈블리의 외면 사이에 개재되어 있는 가스켓;
전기적 연결을 위해 캡 어셈블리의 상단에 결합되는 접속부재와 원통형 캔의 클램핑부 사이의 접촉을 방지할 수 있도록, 캡 어셈블리의 탑 캡이 노출된 상태로 캡 어셈블리 상에 탑재되는 와셔(washer); 및
상기 접속부재의 단부와 가스켓 사이에 추가적인 이격 거리를 확보할 수 있도록, 접속부재와 와셔 사이에 개재되어 있는 스페이서(spacer);
를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은, 접속부재의 단부와 가스켓 사이에 추가적인 이격 거리를 확보할 수 있도록 접속부재와 와셔 사이에 개재되는 스페이서를 포함함으로써, 외부 단락에 의해 접속부재로부터 고온이 발생하더라도 이 같은 열이 열이 가스켓으로 영향을 미지 못하여 가스켓이 용융되는 것을 방지할 수 있으므로, 가스켓이 용융된 부위로 클램핑부와 캡 어셈블리가 접촉하여 단락되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 가스켓, 와셔 및 스페이서는 전기 절연성 소재로 이루어져 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 절연성 소재는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 고분자 화합물 등으로 이루어져 있을 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 스페이서는 수직면 상 상기 와셔의 내측 단부 상에 개재되어 있을 수 있다. 즉, 상기 스페이서는 상기 와셔의 수평면 상 내주면 상에 개재되어 있을 수 있다.
상기 스페이서는 수직단면 상에서 와셔의 폭의 10% 내지 20% 크기의 폭으로 이루어져 있을 수 있다. 상기 접속부재와 가스켓 사이에 추가적인 이격 거리를 확보할 수 있도록 와셔의 두께를 증가시키는 구조를 고려해 볼 수 있으나, 이는 와셔의 제조 단가를 상승시켜 전지셀 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.
그에 따라, 본 발명에 따른 전지셀은, 접속부재와 가스켓 사이에 추가적인 이격 거리를 확보할 수 있는 최소한의 구성으로서, 와셔의 폭의 10% 내지 20% 크기의 폭으로 이루어져 있는 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 스페이서의 수직단면 상 폭이 와셔의 폭의 10% 미만일 경우에는, 스페이서가 그 상단에 위치하는 접속부재의 단부에서의 하중을 충분히 지지할 수 없을 수 있다. 반면에, 상기 스페이서의 수직단면 상 폭이 와셔의 폭의 20% 를 초과하는 경우에는, 상기 스페이서의 제조 단가를 상승시킬 수 있고, 수평면 상 스페이서가 접속부재로부터 노출되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 스페이서는 수직단면 상에서 와셔의 두께의 80% 내지 120% 크기의 두께로 이루어져 있을 수 있다. 상기 스페이서가 와셔의 두께의 80% 미만의 크기로 이루어져 있을 경우에는, 상기 접속부재와 가스켓 사이에 이격 거리가 충분히 확보되지 못하는 문제가 있을 수 있다. 반면에, 상기 스페이서가 와셔의 두께의 120% 를 초과하는 크기로 이루어져 있을 경우에는, 상기 접속부재와 상기 가스켓 사이의 이격 거리가 과도하게 멀어져 전지의 부피를 증가시키는 문제가 있을 수 있다.
상기 스페이서의 하나의 구체적인 예로서, 상기 스페이서는 엠보스(emboss) 형상으로 이루어져 있을 수 있다. 상기 스페이서의 형상은 접속부재와 가스켓 사이에 이격 거리를 충분히 확보할 수 있으면 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 스페이서는 전기 절연성의 탄성 소재로 이루어져 있을 수 있다.
상기 클램핑부는 가스켓의 상단부의 폭의 50% 내지 80%의 크기로 내향 절곡되어 가스켓의 상부를 감싸고 있을 수 있다. 상기 클램핑부가 가스켓의 상단부의 폭의 50%의 크기로 절곡되어 있을 경우에는, 상기 클램핑부에 의해 가스켓이 충분히 고정되지 못할 수 있다. 반면에, 상기 클래핑부가 가스켓의 상단부이 폭의 80%의 크기로 절곡되어 있을 경우에는, 접속부재로부터 고온이 발생하여 가스켓이 용융될 때 클램핑부가 가스켓의 용융된 부위로 캡 어셈블리와 접촉될 가능성이 높아질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 원통형 캔은 금속 캔으로 이루어져 있을 수 있다. 상기 전극조립체의 음극 탭은 상기 원통형 캔의 하단에 접촉 및 연결되어, 원통형 캔이 음극으로 이루어져 있을 수 있다.
상기 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막 및 분리필름은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 130 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
또한, 하나의 구체적인 예에서, 전지의 안전성의 향상을 위하여, 상기 분리막 및/또는 분리필름은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다.
상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.
이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다.
또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
리튬염 함유 비수 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하고 있는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, 노트북 컴퓨터, 전기차, 또는 전력저장 장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 접속부재의 단부와 가스켓 사이에 추가적인 이격 거리를 확보할 수 있도록 접속부재와 와셔 사이에 개재되는 스페이서를 포함함으로써, 외부 단락에 의해 접속부재로부터 고온이 발생하더라도 이 같은 열이 열이 가스켓으로 영향을 미지 못하여 가스켓이 용융되는 것을 방지할 수 있으므로, 가스켓이 용융된 부위로 클램핑부와 캡 어셈블리가 접촉하여 단락되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 원통형 전지셀의 수직 단면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지셀(100)은 전극조립체(110), 원통형 캔(120), 캡 어셈블리(130), 가스켓(140), 와셔(150) 및 스페이서(160)로 이루어져 있다.
전극조립체(110)은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막이 권취되어 있는 구조의 젤리-롤형 전극조립체로서, 전해액(도시하지 않음)과 함께 원통형 캔(120)에 내장되어 있고, 원통형 캔(120)의 상단부에는 캡 어셈블리(130)가 결합되어 있다.
원통형 캔(120)은 상단 외주부가 내측으로 절곡되어 클램핑부(121)를 형성하고 있다.
원통형 캔(120)과 캡 어셈블리(130)를 전기적으로 절연할 수 있도록, 원통형 캔(120)의 상단 내면과 캡 어셈블리(130)의 외면 사이에는 가스켓(140)이 개재되어 있다.
와셔(150)는, 전기적 연결을 위해 캡 어셈블리(130)의 상단에 결합되는 접속부재(170)와 원통형 캔(120)의 클램핑부(121) 사이의 접촉을 방지할 수 있도록, 캡 어셈블리(130)의 탑 캡(131)이 노출된 상태로 캡 어셈블리(130) 상에 탑재되어 있다.
또한, 스페이서(160)는 접속부재(170)의 단부와 가스켓(140) 사이에 추가적인 이격 거리를 확보할 수 있도록, 접속부재(170)와 와셔(150) 사이에 개재되어 있다.
스페이서(160)는 와셔(150)의 내측 단부 상에 개재되어 있고, 스페이서(160)의 폭(W1)은 와셔(150)의 폭(W2)의 20%의 크기로 이루어져 있으며, 스페이서(160)의 두께(T1)는 와셔(150)의 두께(T2)의 100%의 크기로 이루어져 있고, 스페이서(160)의 형상은 엠보스 형상으로 이루어져 있다.
클램핑부(121)는 가스켓(140)의 상단부의 폭(W4)의 80%의 크기(W3)로 내향 절곡되어 가스켓의 상부를 감싸고 있다.
가스켓(140), 와셔(150) 및 스페이서(160)는 전기 절연성 소재로 이루어져 있고, 원통형 캔(120)은 금속 캔으로 이루어져 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 복수의 전지셀들이 전기적으로 연결되어 이루어져 있는 전지모듈 또는 전지팩을 구성하는 원통형 전지셀로서,
    양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막이 권취되어 있는 구조의 젤리-롤형 전극조립체;
    상기 전극조립체를 전해액과 함께 내장하고 있고, 상단 외주부가 내측으로 절곡되어 클램핑부(clamping portion)를 형성하고 있는 원통형 캔;
    상기 원통형 캔의 개방 상단부에 결합되어 있는 캡 어셈블리;
    상기 원통형 캔과 캡 어셈블리를 전기적으로 절연할 수 있도록, 원통형 캔의 상단 내면과 캡 어셈블리의 외면 사이에 개재되어 있는 가스켓;
    전기적 연결을 위해 캡 어셈블리의 상단에 결합되는 접속부재와 원통형 캔의 클램핑부 사이의 접촉을 방지할 수 있도록, 캡 어셈블리의 탑 캡이 노출된 상태로 캡 어셈블리 상에 탑재되는 와셔(washer); 및
    상기 접속부재의 단부와 가스켓 사이에 추가적인 이격 거리를 확보할 수 있도록, 접속부재와 와셔 사이에 개재되어 있는 스페이서(spacer);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 수직면 상 상기 와셔의 내측 단부 상에 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 수직단면 상에서 와셔의 폭의 10% 내지 20% 크기의 폭을 가진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 수직단면 상에서 와셔의 두께의 80% 내지 120% 크기의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 엠보스(emboss) 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서는 전기 절연성의 탄성 소재로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 클램핑부는 가스켓의 상단부의 폭의 50% 내지 80%의 크기로 내향 절곡되어 가스켓의 상부를 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 원통형 캔은 금속 캔인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11312509A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 電極巻回型電池
KR20150069779A (ko) * 2013-12-16 2015-06-24 주식회사 엘지화학 내식성이 향상된 전기화학소자

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