KR20200007561A - 절연 가스켓 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연 가스켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바닥부, 측벽부 및 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부를 포함하고, 상기 바닥부에 제1 패턴 및 제2 패턴이 천공되어 있는 절연 가스켓 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.

Description

절연 가스켓 및 이를 포함하는 이차전지{INSULATION GASKET AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE INSULATION GASKET}
본 발명은 절연 가스켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버튼형 이차전지에 이용하기 위한 절연 가스켓 및 이를 포함하는 버튼형 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 버튼형 이차전지는 소형이면서 박형이기 때문에, 손목시계, 보청기 등과 같은 소형 전자 기기의 전원으로 이용하기 위해 소형화가 필요한 경우, 또는 IC 카드 등과 같은 박형 전자 기기의 전원으로 이용하기 위해 박형화가 필요한 경우 등에 넓게 이용되고 있다.
버튼형 이차전지는 작은 크기가 요구되기 때문에, 전지의 용량을 향상시키는데 한계가 있고, 전지 내부에 불필요한 공간을 최소화하는 것이 중요하다. 이에, 최근 버튼형 이차전지에도 권회형 전극 조립체를 이용하여 전지의 용량을 향상시키려는 시도들이 계속되고 있다.
권회형 전극 조립체를 이용하는 버튼형 이차전지는 전극으로부터 인출된 전극 탭이 하우징에 직접 접촉되어 하우징 자체가 전극 단자의 역할을 수행하게 되는데, 이 때, 전극 조립체의 전극과, 이와 반대 전극을 형성하는 하우징이 서로 접촉하는 경우 단락(short circuit) 발생하게 된다. 따라서, 절연 가스켓으로로 전극 조립체와 하우징의 직접적인 접촉을 방지하는 것이 필수적이다. 또한, 서로 반대 전극을 형성하는 하우징도, 서로 접촉하는 경우 단락이 발생하게 되고, 절연 가스켓으로로 서로 반대 전극을 형성하는 하우징 간의 직접적인 접촉을 방지하는 것도 필수적이다.
그러나, 이와 같은 절연 가스켓들은 버튼형 이차전지의 크기를 증가시키는 원인이 된다. 따라서, 버튼형 이차전지의 전지 내부에 불필요한 공간을 최소화하면서도, 효율적으로 전지의 단락을 방지할 수 있는 절연 가스켓이가 요구되고 있다.
JP 2002-164076 A
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 절연 가스켓을를 이용하면서도 버튼형 이차전지의 전지 내부에 불필요한 공간을 최소화하는 것이다.
즉, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 버튼형 이차전지에 이용되는 절연 가스켓으로서로서, 전지의 단락을 방지하면서도, 버튼형 이차전지의 전지 내부에 불필요한 공간을 최소화할 수 있는 절연 가스켓 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 바닥부, 측벽부 및 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부를 포함하고, 상기 바닥부에 제1 패턴 및 제2 패턴이 천공되어 있는 절연 가스켓을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 절연 가스켓을 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명에 따라 이차전지, 특히 권회형 전극 조립체를 포함하는 버튼형 이차전지에, 상기 절연 가스켓을 이용하는 경우, 전지의 단락을 방지하면서도, 버튼형 이차전지의 전지 내부에 불필요한 공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 가스켓의 단면도 및 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 단면도(Z-Z')이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도 및 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 단면도(Y-Y')이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선을 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 절연 가스켓 및 이를 포함하는 이차전지를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 가스켓(300)은 바닥부(310), 측벽부(320) 및 바닥부(310) 및 측벽부(320) 사이의 모서리부(330)를 포함하고, 상기 바닥부(310)에 제1 패턴(311) 및 제2 패턴(312)이 천공되어 있는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 가스켓(300)은 바닥부(310), 측벽부(320), 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부(330) 및 측벽부의 단부 영역(340)을 포함하는 일체형의 절연 가스켓(300)일 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이차전지에 있어서, 상기 절연 가스켓(300)은 상기 이차전지(10, 20)의 하우징 컵(100) 및 하우징 커버(200)를 절연하기 위한 것으로, 상기 절연 가스켓(300)은, 이차전지(10, 20)의 하우징 컵(100) 및 하우징 커버(200)를 밀봉(sealing)시키는 동시에, 절연(insulating)시킬 수 있다.
구체적인 예로, 상기 절연 가스켓(300)의 상기 측벽부(320)는 이차전지(10, 20)의 하우징 커버(200)의 측벽부(220)의 외면과 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 내면 사이에 위치할 수 있다.
보다 구체적인 예로, 이차전지(10, 20)의 하우징 컵(100)의 측벽부(120)와, 하우징 커버(200)의 측벽부(220)는 상기 절연 가스켓(300)의 측벽부(320)에 의해 밀봉 및 절연될 수 있다. 한편, 이차전지(10, 20)의 하우징 컵(100)의 바닥부(110)와, 하우징 커버(200)의 측벽부(220)에 의해 형성된 하우징 커버(200)의 개구부 방향의 단부는 상기 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)에 의해 밀봉 및 절연될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)는 이차전지(10, 20)의 전극 조립체(400)의 하부와, 하우징 컵(100)의 바닥부(310)의 내면 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)의 내면과, 전극 조립체(400)의 하부는, 상기 절연 가스켓(300)에 의해 서로 절연될 수 있다. 이를 통하여 하우징 컵(100)에 용접 또는 접착된 제1 전극 탭(410)과, 전극 조립체(400) 내의 제2 전극판 등 제2 전극과의 단락(short circuit)을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 가스켓(300)의 측벽부(320)의 단부 영역(340)은 측벽부(320)의 일부로서, 상기 하우징 커버(200)의 모서리부(230)의 외면과 하우징 컵(100)의 단부 영역(140)의 내면 사이에 위치하는 것일 수 있다. 예를 들어, 이차전지의 제조 시, 구체적으로 하우징 커버(200)를 하우징 컵(100)에 삽입한 이후에 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 단부 영역(140)을 굽힘 가공하는 경우에 상기 절연 가스켓(300)의 측벽부(320)의 단부 영역(340)에 대하여도 함께 굽힘 가공함으로써, 상기 절연 가스켓(300)의 측벽부(320)의 단부 영역(340)이 하우징 커버(200)의 모서리부(230)를 덮도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 가스켓(300)의 상기 바닥부(310)와 상기 측벽부(320)는 서로 수직 상태로 존재할 수 있고, 상기 측벽부(320)은 원주형일 수 있으며, 상기 바닥부(310)과 측벽부(320) 사이의 모서리부(330)는 모서리가 뾰족한 절곡부, 또는 모서리가 둥근 굴곡부의 형태를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 가스켓(300)의 바닥부(310) 및 측벽부(320)는 상기 모서리부(330)를 매개로 서로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 가스켓(300)의 재료는, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 또는 폴리에테르계 수지일 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌계 수지(PE), 또는 폴리프로필렌계 수지(PP)일 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르계 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT)일 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르계 수지는 폴리에테르 에테르 케톤 수지(PEEK)일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)는 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110) 및 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)와 평행을 이루는 것일 수 있다. 한편, 상기 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)는, 전극 조립체(400)로부터 제1 전극 탭(410)을 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)를 통과하여 인출하기 위해 형성된 제1 패턴(311)과, 전극 조립체(400)의 중심축(430) 방향으로 존재하는 중공부에 대응되는 위치에 형성된 제2 패턴(312)을 포함하는 것일 수 있다.
이 때, 상기 제1 패턴(311) 및 상기 제2 패턴(312)은 각각 상기 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)에 형성된 홀(hole)일 수 있고, 홀(hole)의 형태는 원형, 타원형, 또는 강낭콩 형태일 수 있다. 구체적으로 상기 절연 가스켓의 바닥부(310)는 원판 형태일 수 있다. 상기 제1 패턴(311)은 상기 바닥부(310)의 중심에 대한 동심원의 원호 형태로 패턴된 것일 수 있다(강낭콩 형태). 또한 상기 제2 패턴(312)는 상기 바닥부와 중심을 같이 하는 원형일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연 가스켓(300)은 상기 바닥부(310)와 상기 모서리부(330) 사이에 단차가 있는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 절연 가스켓(300)은 상기 바닥부(310)와 상기 모서리부(330) 사이에, 전극 조립체(400)로부터 인출된 제1 전극 탭(410)을 위치시키기 위한 두께만큼 단차(L5)를 두고 형성될 수 있다.
이 때, 상기 단차는 상기 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)의 외면(하면)과, 하우징 컵(100)의 바닥부(110)의 내면(상면) 사이의 두께일 수 있다. 구체적으로, 상기 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)의 외면(하면)과, 이차전지(10, 20)의 하우징 컵(100)의 바닥부(110)의 내면(상면) 사이의 두께(L5)는 상기 제1 전극 탭(410)의 두께의 1.5 배 내지 2.3 배, 1.7 배 내지 2.1 배, 또는 1.9 배 내지 2.0 배일 수 있다. 위와 같은 단차 범위에 의하여, 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)와 이차전지(10, 20)의 하우징 컵(100)의 바닥부(310) 사이에 제1 전극 탭(410)이 수납되는 경우, 절연 가스켓(300)의 바닥부(310)의 외면(하면), 제1 전극 탭(410) 및 하우징 컵(100)의 바닥부(110)의 내면(상면)이 서로 빈 공간이 없이 밀착될 수 있다. 이를 통하여, 이차전지 하우징 내 공간, 특히 하부 공간의 유격이 존재하지 않아 진동 및 충격에도 단선 및 단락을 방지하여 전지의 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 의하는 일체형 절연 가스켓을 후술하는 버튼형 이차전지에 적용하는 경우에, 절연 가스켓의 측벽부(320)에 의하여 하우징 컵과 하우징 커버의 절연, 및 절연 가스켓의 바닥부(310)에 의하여 하우징 컵과 전극조립체의 절연이 동시에 가능하다. 나아가, 굽힘 가공에 의하여 절연 가스켓의 단부 영역(340)이 내측으로 만입되는 경우에는 밀봉성이 더욱 증가하여 전해액 등의 누출에 대한 밀봉성이 개선된다. 또한, 하우징 컵(100)에 대한 한번의 삽입으로, 하우징 컵 내에 하우징 커버 및 이를 둘러싸는 일체형 절연 가스켓을 하우징 컵 내에 구비시킬 수 있어서 버튼형 이차전지의 공정 용이성이 증대될 수 있다. 무엇보다도 후술하는 제1 전극 탭(410)의 압압 공정에 의하여 전극 조립체(400)의 하면 / 절연 가스켓의 바닥부(310) / 제1 전극 탭(410)/ 하우징 컵의 바닥부(110) 사이에 이격이 없어서 공간 활용이 극대화되며, 연질의 절연 가스켓(300)에 의하여 전극 조립체가 보다 견고하게 위치 고정된다는 점에서 버튼형 이차전지의 안정성도 개선된다는 효과가 있다.
본 발명은 상기 절연 가스켓(300)으로 절연된 이차전지(10, 20)를 제공한다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지(10)는 하우징 컵(100), 하우징 커버(200), 상기 절연 가스켓(300) 및 전극 조립체(400)를 포함하고, 상기 하우징 컵(100) 및 상기 하우징 커버(200)는 상기 절연 가스켓(300)에 의해 서로 절연되며, 상기 전극 조립체(400)는 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110) 및 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)에 전극 조립체(400)의 중심축(430)이 수직 방향으로 수납되는 권회형 전극 조립체이고, 상기 전극 조립체(400)는 전극 조립체(400)의 제1 전극판의 무지부와 전기적으로 연결되어 인출된 제1 전극 탭(410)을 포함하며, 상기 제1 전극 탭(410)은, 상기 절연 가스켓(300)의 제1 패턴(311)을 통과하여 인출되는 것일 수 있다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 설명한다. 상기 이차전지(10)는 하우징 컵(100)의 바닥부(110)의 지름이 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 높이 방향의 길이보다 긴 것일 수 있다. 이러한 하우징 사이즈를 갖는 이차전지는 이른바 버튼형 이차전지를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 컵(100)은 바닥부(110), 측벽부(120), 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부(130), 측벽부의 단부 영역(140) 및 개구부를 포함하는 것일 수 있다. 상기 하우징 컵(100)은 하우징 컵(100) 전체가 하나의 전극 단자 역할을 수행하는 것일 수 있다. 또한, 상기 하우징 컵(100)은 컵(cup) 형태를 가질 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 하우징 컵의 바닥부(110)의 전부 또는 일부만을 외부로 노출시키면서 하우징 컵의 외면을 감싸는 실 테이프 등의 절연재를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 외부로 노출된 하우징 컵의 부분이 실질적인 외부 전극단자로서 기능한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)와 상기 측벽부(120)는 서로 수직 상태로 존재할 수 있고, 상기 측벽부(120)는 원주형일 수 있으며, 상기 바닥부(110)와 측벽부(120) 사이의 모서리부(130)는 모서리가 뾰족한 절곡부, 또는 모서리가 둥근 굴곡부의 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 단부 영역(140)은 측벽부(120)의 일부로서, 필요에 따라 이차전지의 제조 시, 구체적으로 하우징 커버(200)를 하우징 컵(100)에 삽입한 이후에, 굽힘 가공(bending)되어 하우징 커버(200)의 모서리부(230)을 덮도록 할 수 있다. 구체적으로, 상기 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 단부 영역(140)은, 굽힘 가공에 의해 하우징 커버(200)의 모서리부(230)를 덮도록 굽힘 가공되어 있는 영역을 의미하는 것일 수 있다. 하우징 컵(100)의 단부 영역(140)을 내측으로 향하도록 굽힘 가공함으로써 하우징 커버(200)과 하우징 컵(100)이 보다 견고하고 안정적으로 고정, 결합될 수 있을 뿐만 아니라, 하우징 컵(100)과 하우징 커버(200) 사이에 개재된 절연 가스켓(300)에 의한 밀봉성도 향상될 수 있다.
한편, 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)는 하우징 컵(100)의 최하면을 구성하는 부분으로서, 최하면 중 모서리부(130) 내측에 위치하는 부분을 말한다. 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)는, 예를 들면 원판 형태일 수 있다. 한편, 하우징 컵(100) 및 하우징 커버(200)의 조립 후 최종 이차전지의 상태에서, 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)는 후술하는 하우징 커버(200)의 바닥부(210)과 평행을 이루고, 동시에 하우징 컵(100)의 측벽부(120) 및 하우징 커버(200)의 측벽부(220)와는 수직을 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 커버(200)는 바닥부(210), 측벽부(220), 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부(230) 및 개구부를 포함하는 것일 수 있다. 상기 하우징 커버(200)는 하우징 커버(200) 전체가 하나의 전극 단자 역할을 수행하는 것일 수 있고, 구체적으로 상기 하우징 컵(100)과 반대 전극 단자의 역할을 수행하는 것일 수 있다. 또한, 상기 하우징 커버(200)는 컵(cup) 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)와 상기 측벽부(220)는 서로 수직 상태로 존재할 수 있고, 상기 측벽부(220)는 원주형일 수 있으며, 상기 바닥부(210)와 측벽부(220) 사이의 모서리부(230)는 모서리가 뾰족한 절곡부, 또는 모서리가 둥근 굴곡부의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 컵(100) 및 상기 하우징 커버(200)는 각각 하우징 컵(100) 및 하우징 커버(200)에 접착되는 전극 탭(410, 420)의 전극 극성에 따라 전극이 결정될 수 있다.
구체적인 예로, 제1 전극 탭(410)이 음극 탭이고, 제2 전극 탭(420)이 양극 탭인 경우, 상기 하우징 컵(100)은 음극 단자 하우징이고, 상기 하우징 커버(200)는 양극 단자 하우징일 수 있고, 제1 전극 탭(410)이 양극 탭이고, 제2 전극 탭(420)이 음극 탭인 경우, 상기 하우징 컵(100)은 양극 단자 하우징이고, 상기 하우징 커버(200)는 음극 단자 하우징일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 컵(100) 및 상기 하우징 커버(200)의 재료는, 니켈 도금된 강판, 스테인레스 스틸, 또는 알루미늄일 수 있고, 구체적인 예로, 상기 하우징 컵(100) 및 상기 하우징 커버(200)에 각각 접착되는 전극 탭(410, 420)의 전극 성질에 따라, 음극 탭이 접착되는 하우징 컵(100) 또는 하우징 커버(200)는 니켈 도금된 강판, 스테인레스 스틸, 또는 알루미늄 일 수 있고, 양극 탭이 접착되는 하우징 컵(100) 또는 하우징 커버(200)는 니켈 도금된 강판, 또는 스테인레스 스틸 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 니켈 도금된 강판은 니켈 도금된 냉간압연강판(SPCC, Steel Plate Cold Commercial)일 수 있다. 또한, 상기 스테인레스 스틸은 철-크로뮴계 페라이트 스테인레스 스틸, 철-니켈-크로뮴계 오스테나이트 스테인레스 스틸 또는 이들의 혼합일 수 있다. 또한, 상기 알루미늄은 알루미늄 자체, 또는 알루미늄을 포함하는 합금일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)와 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)는 서로 평행한 것일 수 있고, 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)와 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)의 거리(또는 바닥부 사이의 두께)는 상기 하우징 컵(100) 및 상기 하우징 커버(200)에 의해 수납되는 절연 가스켓(300) 및 전극 조립체(400)에 의해 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징 커버(200)는, 상기 하우징 커버(200)의 측벽부(220)의 외면이 상기 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 내면과 마주보며 중복된 영역이 존재하도록 상기 하우징 컵(100)에 삽입되어 있는 것일 수 있다. 나아가 상기 중복된 영역은 절연 가스켓(300)가 개재된 상태로 상기 하우징 컵(100)의 측벽부(120) 및 상기 하우징 커버(200)의 측벽부(220)가 절연 상태를 유지할 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징 커버(200)는, 상기 하우징 커버(200)의 측벽부(220)에 의해 형성된 개구부 방향의 단부가 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)의 방향으로 상기 하우징 컵(100)의 개구부로 삽입되는 것일 수 있고, 상기 하우징 커버(200)의 측벽부(220)에 의해 형성된 개구부 방향의 단부는 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)와, 절연 가스켓(300)을 사이에 두고 절연된 상태로 접촉되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체(400)는 상기 하우징 컵의 바닥부(110) 및 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)에 전극 조립체의 중심축(430)이 수직 방향으로 수납되는 권회형 전극 조립체일 수 있다.
구체적으로, 상기 전극 조립체(400)는 제1 전극판, 분리막 및 제2 전극판이 순차적으로 적층되어 전극 조립체의 중심축(430)으로부터 권회된 젤리-롤(Jelly-roll) 형태의 전극 조립체일 수 있고, 상기 제1 전극판, 분리막 및 제2 전극판의 적층 구조는 (1) 제1 전극판/분리막/제2 전극판/분리막, (2) 제1 전극판/분리막/제2 전극판/분리막/제1 전극판, (3) 제2 전극판/분리막/제1 전극판/분리막/제2 전극판 등과 같이 제1 전극판과 제2 전극판의 사이에 분리막이 게재된 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체(400)는 권회된 분리막이 전극 조립체(400)의 최외각을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체(400)의 제1 전극판은 양극판 또는 음극판일 수 있고, 제2 전극판은 음극판 또는 양극판일 수 있으며, 구체적으로, 제1 전극판은 양극판일 수 있고, 제2 전극판은 음극판일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체(400)는 전극 조립체(400)의 제1 전극판의 무지부(401)와 전기적으로 연결되어 인출된 제1 전극 탭(410)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 전극판의 무지부(401)는 권회된 제1 전극판의 최외각에 구비된 것일 수 있고, 보다 구체적으로, 상기 제1 전극 탭(410)은 상기 전극 조립체(400)의 권회된 제1 전극판의 최외각에 구비된 무지부(401)부터 인출된 것일 수 있다.
상기 제1 전극판의 최외각에 구비된 무지부(401)는 도시의 편의상, 도 2 및 4와 같이, 전극 조립체(400)의 중심축(430)의 수직 방향에 위치하는 전극 조립체(400)의 하부에 도시하였으나, 상기 무지부(401)는 전극 조립체(400) 중 제1 전극판의 최외각을 이루는 부분 중 전극 조립체(400)의 중심축(430)과 평행한 방향으로 존재하는 부분일 수 있다. 상기 제1 전극 탭(410)은 상기 부지부(401) 중 임의의 위치에 존재하는 무지베와 전기적으로 연결되어 인출될 수 있다.
이 경우, 후술하는 바와 같이 제1 전극 탭(410)과 하우징 컵(100)의 직접 용접을 위한 공정의 용이성을 이유로, 제1 전극 탭(410)의 길이를 상기 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 높이 방향의 길이 보다 길게 할 필요가 있다. 제1 전극 탭(410)이 제1 전극판의 최외각에 구비된 무지부(401)에서 인출되는 경우, 상기 하우징 컵(100)에 상기 하우징 커버(200)를 삽입하는 과정에서 제1 전극 탭(410)이 절곡되어 중첩되는 회수를 최소로 할 수 있다. 즉, 제1 전극 탭(410)의 중첩에 따른 두께 증가를 최소로 하며, 나아가 이차전지의 내부 공간을 최소화하기 위해 제1 전극판의 최외각에 구비된 무지부(401)에서 인출되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전극 조립체(400)의 제1 전극 탭(410)은 권회된 제1 전극판의 최외각에 구비된 무지부(401)가 아니라, 전극 조립체(400)의 하부, 즉 전극 조립체(400)의 중심축(430)의 수직 방향에 위치하는 전극 조립체(400)의 하부의 임의의 위치에서도 인출될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 탭(410)은 상기 전극 조립체(400)의 제1 전극판의 무지부 자체가 직접적으로 인출된 것일 수 있고, 또는 제1 전극 탭(410)이 상기 전극 조립체(400)의 제1 전극판의 무지부와 접착된 상태로 인출된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 탭(410)의 총 길이는 상기 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 높이 방향의 길이보다 길 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극 탭(410)은 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)의 내면과 용접되어 접착될 수 있는데, 이 때, 상기 제1 전극 탭(410)의 길이가 상기 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 높이 방향의 길이보다 작거나 같은 경우, 상기 제1 전극 탭(410)을 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)에 밀착시키기 어려워 용접을 실시할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 상기 제1 전극 탭(410)의 길이는 상기 하우징 컵(110)의 측벽부(120)의 높이 방향의 길이보다 긴 것이 바람직하고, 구체적으로 상기 제1 전극 탭(410)의 길이는 상기 하우징 컵(100)의 측벽부(120)의 높이 방향의 길이의 1 배 내지 5 배, 1 배 내지 3 배, 또는 1.5 배 내지 2.5 배일 수 있으며, 이 범위 내에서 제1 전극 탭(410)에 의한 이차전지의 내부 공간 증가를 최소화하면서도, 외부 용접 대비 용접 모재 간의 밀착력을 확보하여 용접 품질을 개선하고, 이차전지의 안정성을 확보하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 탭(410)은 제1 절곡부(411) 및 제2 절곡부(412)를 포함할 수 있고, 제2 절곡부(412)에 의해 절곡되어 상호 대면하는 제1 전극 탭(410)은 면접촉(413) 되어 있을 수 있다. 상기 제1 전극 탭(410)의 제1 절곡부(411) 및 제2 절곡부(412)는 이차전지의 제조 시 제1 절곡부(411) 및 제2 절곡부(412)가, 하우징 컵(100)을 끼울 때 완전히 접혀서 절곡되면서 형성된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 절곡부(412)에 의해 절곡되어 상호 대면하는 제1 전극 탭(410)의 면들은 서로 면접촉(413) 되어 있을 수 있으며, 이에 따라 제1 전극 탭(410)에 의한 이차전지의 내부 공간 증가를 최소화하면서도, 이차전지 내의 빈 공간에 대한 유격을 최소화하거나, 유격을 없앨 수 있어, 이차전지의 사용 시, 외부에서 가해질 수 있는 진동, 충격 등에 대한 이차전지의 안정성을 확보하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 면접촉(413)은 제2 절곡부(412)에 의해 절곡되어 상호 대면하는 제1 전극 탭(410)의 면의 50 % 내지 100 %, 80 % 내지 100 %, 또는 90 % 내지 100 %가 서로 접촉되어 있는 것을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 탭(410)은 제1 전극 탭(410)의 단부 영역(414)이 상기 하우징 컵(100)의 바닥부(110)의 내면에 용접되어 접착된 것일 수 있고, 이 경우 상기 하우징 컵(100)과, 제1 전극 탭(410) 사이의 접착력을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 탭(410)의 단부 영역(414)은 제2 절곡부(412)에 의해 절곡되어 하우징 컵(100)의 바닥부(110)와 접촉하는 영역을 의미할 수 있고, 구체적으로 제1 전극 탭(410)의 단부 영역(414)은 하우징 컵(100)의 바닥부(110)와 용접되어 접착되는 영역을 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 절곡부(412)에 의해 절곡되어 상호 대면하는 면이 면접촉(413)되는 상기 제1 전극 탭(410)의 면접촉(413)되는 반대면, 즉 제1 절곡부(411) 및 제2 절곡부(412) 사이에 위치한 제1 전극탭(410)의 일부 중, 절연 부재(300)의 바닥부(310) 방향의 면은, 상기 절연 부재(300)의 바닥부(310)와 밀착되어 접촉되는 것일 수 있다. 이 경우, 상기 절연 부재(300)의 바닥부(310), 제1 전극 탭(410) 및 하우징 컵(100)의 바닥부(110) 사이의 공간을 최소화하여, 이차전지의 안정성을 확보하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극 탭(410)의 두께는 10 ㎛ 내지 150 ㎛, 40 ㎛ 내지 120 ㎛, 또는 60 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 제1 전극 탭(410)에 의한 이차전지의 내부 공간 증가를 최소화하면서도, 용접에 의한 접착 시, 충분한 접착력을 확보할 수 있어, 이차전지의 안정성을 확보하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체(400)는 전극 조립체(400)의 제2 전극판의 무지부(402)와 전기적으로 연결되어 인출된 제2 전극 탭(420)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 전극판의 무지부(402)는 권회된 제2 전극판의 최외각에 구비된 것일 수 있고, 보다 구체적으로, 상기 제2 전극 탭(420)은 상기 전극 조립체(400)의 권회된 제2 전극판의 최외각에 구비된 무지부(402)부터 인출된 것일 수 있다.
상기 제2 전극판의 최외각에 구비된 무지부(402)는 도시의 편의상, 도 3 및 5와 같이, 전극 조립체(400)의 중심축(430)의 수직 방향에 위치하는 전극 조립체(400)의 상부에 도시하였으나, 상기 무지부(402)는 전극조립체(400) 중 제2 전극판의 최외각을 이루는 부분 중 전극 조립체(400)의 중심축(430)과 평행한 방향으로 존재하는 부분일 수 있다. 상기 제2 전극 탭(420)은 상기 무지부(402) 중 임의의 위치에 존재하는 무지부와 전기적으로 연결되어 인출될 수 있다. 이 때, 상기 제2 전극 탭(420)이 인출되는 제2 전극판은, 상기 제1 전극 탭(410)이 인출되는 제1 전극판과 반대 전극판일 수 있다.
한편, 상기 전극 조립체(400)의 제2 전극 탭(420)은 권회된 제2 전극판의 최외각에 구비된 무지부(402)가 아니라, 전극 조립체(400)의 상부의 임의의 위치에서도 인출될 수 있으나, 이차전지의 내부 공간을 최소화하기 위해 제2 전극판의 최외각에 구비된 무지부(402)에서 인출되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 전극 탭(420)은 상기 전극 조립체(400)의 제2 전극판의 무지부가 직접적으로 인출된 것일 수 있고, 또는 제2 전극 탭(420)이 상기 전극 조립체(400)의 제2 전극판의 무지부와 접착된 상태로 인출된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 전극 탭(420)은 제2 전극 탭(420)의 단부 영역이 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)의 내면에 접착된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 전극 탭(420)은 제2 전극 탭(420)의 단부 영역이 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)의 내면에 용접되어 접착된 것일 수 있으며, 이 경우 상기 하우징 커버(200)와, 제2 전극 탭(420) 사이의 접착력을 확보할 수 있는 효과가 있고, 이에 따라 제1 전극 탭(410)과 제2 전극 탭(420)이 각각 하우징 컵(100) 및 하우징 커버(200)에 용접된 상태로 접착되어 있어, 전극 탭과 하우징 간의 단선을 방지하여, 이차전지의 안정성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 전극 탭(420)의 단부 영역은 하우징 커버(200)의 바닥부(210)와 접촉하는 영역을 의미할 수 있고, 구체적으로 제2 전극 탭(420)의 단부 영역은 하우징 커버(200)의 바닥부(210)와 용접되어 접착되는 영역을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 조립체(400)는 중심축(430)의 중공부에 센터핀(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 상기 센터핀은 전극 조립체(400)의 중심축(430)의 중공부에 수납되어 이차전지 내의 빈 공간에 대한 유격을 최소화하거나, 유격을 없앨 수 있어, 이차전지의 사용 시, 외부에서 가해질 수 있는 진동, 충격 등에 대한 이차전지의 안정성을 확보하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센터핀은 원통형 형상을 갖는 것일 수 있고, 상기 전극 조립체(400)의 중심축(430)과 수평 방향인 센터핀의 높이는 하우징 컵(100) 및 하우징 커버(200)에 접착된 제1 전극 탭(410) 및 제2 전극 탭(420) 사이의 거리와 동일할 수 있고, 상기 전극 조립체(400)의 중심축(430)과 수직 방향인 센터핀의 두께(또는 지름)은 전극 조립체(400)의 중심축(430)의 중공부의 두께(또는 지름)과 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센터핀은 절연성 수지일 수 있고, 구체적으로 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 또는 폴리에테르계 수지일 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌계 수지(PE), 또는 폴리프로필렌계 수지(PP)일 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르계 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT)일 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르계 수지는 폴리에테르 에테르 케톤 수지(PEEK)일 수 있다.
또한, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차전지(20)의 하우징 커버(200)의 바닥부(210)는 높이 단차를 부여하는 단차부(211)에 의하여 2 이상의 표면 높이를 갖는 형태일 수 있다. 즉, 하우징 커버(200)의 바닥부(210) 중 중심 부분의 높이가 주변 부분의 높이보다 높도록 돌출된 형태일 수 있다. 한편, 상기 중심 부분으로부터 상기 단차부(211)까지의 내측 지름은 하우징 커버(200)의 모서리부(230)을 덮으며 구부러진 형태로 존재하는 절연 부재(300)의 측벽부(320)의 단부 영역(340)의 내측 지름보다 작을 수 있다.
한편, 상기 제2 전극 탭(420)도, 상기 하우징 커버(200)의 바닥부(210)의 단차부(211)에 대응되는 굴곡된 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지는 상기 하우징 컵(100), 하우징 커버(200) 및 절연 가스켓(300) 내에 전극 조립체(400)와 함께, 전해액이 주입된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지(10, 20)는 전극 조립체(400)의 중심축(430)의 수평 방향의 최외각 외면과 하우징 커버(200)의 측벽부(220)의 내면 사이의 단락을 방지하기 위한 절연성 부재(미도시)를 더 포함할 수 있고, 이 때 상기 절연성 부재는 전극 조립체(400)의 분리막일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이차전지(10, 20)는 전극 조립체(400)의 상부와 하우징 커버(200)의 바닥부(210), 및 전극 조립체(400)의 상부와 제2 전극 탭(420) 사이의 단락을 방지하기 위한 절연성 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
10, 20: 이차전지
100: 하우징 컵
110: 하우징 컵의 바닥부
120: 하우징 컵의 측벽부
130: 하우징 컵의 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부
140: 하우징 컵의 측벽부의 단부 영역
200: 하우징 커버
210: 하우징 커버의 바닥부
211: 하우징 커버의 바닥부의 단차부
220: 하우징 커버의 측벽부
230: 하우징 커버의 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부
300: 절연 가스켓
310: 절연 가스켓의 바닥부
311: 절연 가스켓의 제1 패턴
312: 절연 가스켓의 제2 패턴
320: 절연 가스켓의 측벽부
330: 절연 가스켓의 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부
340: 절연 가스켓의 측벽부의 단부 영역
400: 전극 조립체
401, 402: 전극 최외각의 무지부
410: 제1 전극탭
411: 제1 전극탭의 제1 절곡부
412: 제1 전극탭의 제2 절곡부
413: 제1 전극탭의 면접촉 영역
414: 제1 전극탭의 단부 영역
420: 제2 전극탭
430: 전극 조립체의 중심축
L5: 절연 가스켓의 바닥부의 외면과, 하우징 컵의 바닥부의 내면 사이의 두께

Claims (11)

  1. 바닥부, 측벽부 및 바닥부와 측벽부 사이의 모서리부를 포함하고,
    상기 바닥부에 제1 패턴 및 제2 패턴이 천공되어 있는 절연 가스켓.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바닥부와 상기 모서리부 사이에 단차가 있는 것인 절연 가스켓.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패턴은 전극 조립체의 제1 전극 탭이 인출되기 위해 형성된 홀(hole)이고,
    상기 제1 패턴은 원형, 타원형, 또는 강낭콩 형태인 것인 절연 가스켓.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 패턴은 전극 조립체의 중심축의 중공부에 대응되는 위치에 형성된 홀(hole)이고,
    상기 제2 패턴은 원형, 타원형, 또는 강낭콩 형태인 것인 절연 가스켓.
  5. 제1항에 따른 절연 가스켓으로 절연된 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이차전지는, 하우징 컵, 하우징 커버, 상기 절연 가스켓 및 전극 조립체를 포함하고,
    상기 하우징 컵 및 상기 하우징 커버는 상기 절연 가스켓에 의해 서로 절연되며,
    상기 전극 조립체는 상기 하우징 컵의 바닥부 및 상기 하우징 커버의 바닥부에 전극 조립체의 중심축이 수직 방향으로 수납되는 권회형 전극 조립체이고,
    상기 전극 조립체는 전극 조립체의 제1 전극판의 무지부와 전기적으로 연결되어 인출된 제1 전극 탭을 포함하며,
    상기 제1 전극 탭은, 상기 절연 가스켓의 제1 패턴을 통과하여 인출되는 것인 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이차전지는 하우징 컵의 바닥부의 지름이 하우징 컵의 측벽부의 높이 방향의 길이보다 긴 것인 이차전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하우징 컵의 단부 영역은 상기 하우징 커버의 모서리부를 덮도록 굽힘 가공되어 있는 것인 이차전지.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 하우징 컵의 바닥부의 내면과, 상기 전극 조립체의 중심축의 수직 방향에 위치하는 전극 조립체의 하부는, 상기 절연 가스켓에 의해 서로 절연되는 것인 이차전지.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 절연 가스켓의 바닥부의 외면과, 상기 하우징 컵의 바닥부의 내면 사이의 두께는 상기 제1 전극 탭의 두께의 1.5 배 내지 2.3 배인 이차전지.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 절연 가스켓의 바닥부와 모서리부 사이의 단차는 상기 제1 전극 탭의 두께의 1.5 배 내지 2.3 배인 이차전지.
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