KR20210074835A - 이차전지 - Google Patents

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KR20210074835A
KR20210074835A KR1020190165931A KR20190165931A KR20210074835A KR 20210074835 A KR20210074835 A KR 20210074835A KR 1020190165931 A KR1020190165931 A KR 1020190165931A KR 20190165931 A KR20190165931 A KR 20190165931A KR 20210074835 A KR20210074835 A KR 20210074835A
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cooling plate
tab
negative electrode
electrode
cooling
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KR1020190165931A
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박상목
이영우
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 제1 양극과 제1 음극을 구비하는 제1 전극 조립체, 상기 제1 전극 조립체에 대향되게 배치되고, 제2 양극과 제2 음극을 구비하는 제2 전극 조립체, 상기 제1 및 제2 전극 조립체의 냉각을 위해 상기 제1 및 제2 전극 조립체의 사이에 배치되는 냉각판, 상기 제1 및 제2 전극 조립체를 수용하는 외장재, 상기 제1 및 제2 양극에 전기적으로 연결되고 상기 외장재의 외측으로 노출되는 양극 탭, 및 상기 제1 및 제2 음극에 전기적으로 연결되고 상기 외장재의 외측으로 노출되는 음극 탭을 포함하고, 상기 양극 탭과 상기 음극 탭 중 적어도 어느 하나는 상기 냉각판에 결합된다.

Description

이차전지 {SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 양극과 음극을 구비하는 전극 조립체와, 이를 수용하기 위한 외장재와, 양극과 음극을 각각 외장재의 외측으로 전기적으로 연결하기 위한 양극 탭 및 음극 탭을 구비한다. 그런데 종래에는 탭에 하중이 가해지면 탭이 쉽게 변형됐다. 또한 탭에 가해지는 하중이 전극 조립체로 전달되어 전극 조립체를 변형시킬 수도 있었다. 이와 같은 문제는 파우치 타입의 이차전지에서 더 두드러지게 나타났다. 또한 종래에는 외장재와 탭의 사이를 실링해야 했는데, 이로 인해 외장재의 선택이나 외장재의 실링방법이 제한될 수밖에 없었다. 그리고 이차전지는 고온에서 정상 작동이 어려울 수 있다. 이를 막기 위해 이차전지가 설치되는 장치에는 이차전지를 냉각하기 위한 구조가 더 요구될 수 있다. 그러나 이는 해당 장치를 복잡하게 만드는 요인이 된다.
본 발명의 과제는, 탭에 하중이 가해지더라도 탭의 변형이나 전극 조립체의 변형을 방지할 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 외장재와 탭 사이의 실링을 생략하여 외장재나 외장재의 실링방법을 자유롭게 선택할 수 있게 하는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 이차전지를 냉각할 수 있는 구조를 자체적으로 갖고 있는 이차전지를 제공하는 것이다.
일 예에서 이차전지는, 제1 양극과 제1 음극을 구비하는 제1 전극 조립체, 상기 제1 전극 조립체에 대향되게 배치되고, 제2 양극과 제2 음극을 구비하는 제2 전극 조립체, 상기 제1 및 제2 전극 조립체의 냉각을 위해 상기 제1 및 제2 전극 조립체의 사이에 배치되는 냉각판, 상기 제1 및 제2 전극 조립체를 수용하는 외장재, 상기 제1 및 제2 양극에 전기적으로 연결되고 상기 외장재의 외측으로 노출되는 양극 탭, 및 상기 제1 및 제2 음극에 전기적으로 연결되고 상기 외장재의 외측으로 노출되는 음극 탭을 포함하고, 상기 양극 탭과 상기 음극 탭 중 적어도 어느 하나는 상기 냉각판에 결합된다.
다른 예에서 상기 냉각판은 상기 제1 전극 조립체의 상기 제2 전극 조립체를 바라보는 면에 접촉되는 제1 냉각판, 및 상기 제1 냉각판에 대향되게 배치되고 상기 제2 전극 조립체의 상기 제1 전극 조립체를 바라보는 면에 접촉되는 제2 냉각판을 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 냉각판은 상기 제1 및 제2 냉각판의 사이에 구비되어 상기 제1 및 제2 냉각판을 접착하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 양극 탭과 상기 음극 탭은 각각 상기 제1 및 제2 냉각판의 사이에 끼워질 수 있다.
또 다른 예에서 이차전지는 상기 양극 탭을 상기 제1 및 제2 냉각판으로부터 절연하기 위해 상기 양극 탭 중 상기 제1 및 제2 냉각판과 중첩되는 영역에서 상기 양극 탭을 감싸도록 마련되는 제1 절연재, 및 상기 음극 탭을 상기 제1 및 제2 냉각판으로부터 절연하기 위해 상기 음극 탭 중 상기 제1 및 제2 냉각판과 중첩되는 영역에서 상기 음극 탭을 감싸도록 마련되는 제2 절연재를 더 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제1 및 제2 절연재는 상기 제1 및 제2 냉각판의 외측으로 노출되게 연장될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 냉각판은 상기 제1 냉각판 중 상기 양극 탭과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되어 상기 양극 탭을 상기 제1 냉각판의 외측으로 노출시키는 제1 양극 홀, 상기 제1 냉각판 중 상기 음극 탭과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되어 상기 음극 탭을 상기 제1 냉각판의 외측으로 노출시키는 제1 음극 홀, 상기 제2 냉각판 중 상기 양극 탭과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되어 상기 양극 탭을 상기 제2 냉각판의 외측으로 노출시키는 제2 양극 홀, 및 상기 제2 냉각판 중 상기 음극 탭과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되어 상기 음극 탭을 상기 제2 냉각판의 외측으로 노출시키는 제2 음극 홀을 더 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제1 전극 조립체는 상기 제1 양극으로부터 연장되어 상기 제1 양극 홀을 통해 상기 양극 탭에 연결되는 제1 양극 리드, 상기 제1 음극으로부터 연장되어 상기 제1 음극 홀을 통해 상기 음극 탭에 연결되는 제1 음극 리드, 상기 제2 양극으로부터 연장되어 상기 제2 양극 홀을 통해 상기 양극 탭에 연결되는 제2 양극 리드, 및 상기 제2 음극으로부터 연장되어 상기 제2 음극 홀을 통해 상기 음극 탭에 연결되는 제2 음극 리드를 더 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 이차전지는 상기 제1 양극 홀과 상기 제1 음극 홀을 각각 정의하는 상기 제1 냉각판의 내측 측면을 따라 마련되는 제3 절연재, 및 상기 제2 양극 홀과 상기 제2 음극 홀을 각각 정의하는 상기 제2 냉각판의 내측 측면을 따라 마련되는 제4 절연재를 더 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 외장재는 상부 외장재 및 상기 상부 외장재와 함께 상기 제1 및 제2 전극 조립체가 수용되는 수용공간을 형성하는 하부 외장재를 포함할 수 있고, 상기 냉각판은 상기 냉각판의 테두리가 상기 상부 및 하부 외장재의 외측으로 노출되게 형성될 수 있다.
또 다른 예에서 이차전지는 상기 상부 외장재를 상기 냉각판의 상면에 밀폐되게 접합하는 상부 실링층과, 상기 하부 외장재를 상기 냉각판의 하면에 밀폐되게 접합하는 하부 실링층을 더 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 냉각판은 상기 제1 전극 조립체의 상기 제2 전극 조립체를 바라보는 측에 배치되는 제1 냉각판, 상기 제1 냉각판에 대향되게 배치되어 상기 제2 전극 조립체의 상기 제1 전극 조립체를 바라보는 측에 배치되는 제2 냉각판, 상기 제1 및 제2 냉각판의 사이에 구비되어 상기 제1 및 제2 냉각판을 접착하는 접착층, 및 상기 접착층에 구비되어 온도센서의 삽입을 허용하게 형성되되, 상기 상부 및 하부 외장재의 사이에서 외측으로 노출되는 상기 접착층의 일 부분으로부터, 상기 제1 및 제2 전극 조립체가 위치하는 상기 접착층의 다른 부분까지 연장되는 센서 삽입구를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 냉각판과 상기 외장재에는 서로 대응되는 위치에 상기 냉각판과 상기 외장재를 각각 관통하는 관통 홀이 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 전극 조립체들의 사이에 냉각판을 배치시켜 전극 조립체들을 냉각시킬 수 있으므로 별도 냉각 구조의 사용을 없애거나 줄일 수 있다
또한 본 발명에 의하면, 탭이 냉각판에 결합되기 때문에 탭에 하중이 가해지더라도 탭의 변형이 최소화될 수 있고, 또한 탭에 가해지는 하중이 냉각판으로 인해 전극 조립체로 직접 전달되지 않아 탭에 하중이 가해지더라도 전극 조립체의 변형이 최소화될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 탭이 냉각판들의 사이에서 실링되기 때문에 탭과 외장재 사이를 실링하는 별도 공정이 생략될 수 있고, 이로 인해 외장재나 외장재의 실링방법을 더 자유롭게 선택할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시하고 있는 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 이차전지 중 A 부분의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 이차전지의 X-X선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 1의 이차전지의 평면도이다.
도 6은 도 1의 이차전지의 제1 변형예를 도시하고 있는 분해 사시도이다.
도 7은 도 1의 이차전지의 제2 변형예를 도시하고 있는 사시도이다.
도 8은 도 1의 이차전지의 제3 변형예를 도시하고 있는 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해서 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해선 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되면 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시하고 있는 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차전지의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 이차전지 중 A 부분의 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 이차전지의 X-X선에 따른 단면도이고, 도 5는 도 1의 이차전지의 평면도이다. 도 1 내지 도 5에 도시되어 있듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 제1 전극 조립체(110), 제2 전극 조립체(120), 냉각판(160), 외장재(170), 양극 탭(181) 및 음극 탭(182)을 포함한다.
제1 전극 조립체(110)는 도 4에 도시되어 있듯이 제1 양극(111a)과 제1 음극(111b)을 구비한다. 제1 양극(111a)과 제1 음극(111b)은 리튬이온 이차전지에 적용되는 통상의 양극과 음극일 수 있다. 이는 후술할 제2 양극(121a)과 제2 음극(121b)의 경우에도 동일하다.
예를 들어, 제1 양극(111a)은 양극 집전체의 양면에 양극 활물질을 도포하여 제조될 수 있고, 제1 음극(111b)은 음극 집전체의 양면에 음극 활물질을 도포하여 제조될 수 있다. 후술할 제1 양극 리드(113a)와 제1 음극 리드(113b)는 각각 양극 집전체 중 양극 활물질이 도포되지 않은 부분과, 음극 집전체 중 음극 활물질이 도포되지 않은 부분일 수 있다. 제1 전극 조립체(110)는 통상적인 젤리롤 타입의 전극 조립체나 스택 타입의 전극 조립체일 수 있다. 제1 전극 조립체(110)는 분리막(112)을 더 포함한다.
제2 전극 조립체(120)는 도 4에 도시되어 있듯이 제2 양극(121a)과 제2 음극(121b)을 구비한다. 제2 전극 조립체(120)는 통상적인 젤리롤 타입의 전극 조립체나 스택 타입의 전극 조립체일 수 있다. 제2 전극 조립체(120)는 분리막(122)을 더 포함한다. 제2 전극 조립체(120)는 도 2 등에 도시되어 있듯이 제1 전극 조립체(110)에 대향되게 배치된다. 예를 들어, 도 2를 기준으로 제2 전극 조립체(120)는 제2 전극 조립체(120)의 상면이 제1 전극 조립체(110)의 하면을 바라보게 배치될 수 있다.
냉각판(160)은 제1 및 제2 전극 조립체(110, 120)를 냉각하기 위한 것으로서 도 2, 3 등에 도시되어 있듯이 제1 및 제2 전극 조립체(110, 120)의 사이에 배치된다. 냉각판(160)은 제1 및 제2 전극 조립체(110, 120)에서 발생되는 열을 전달받아 이차전지의 외측으로 배출함으로써 제1 및 제2 전극 조립체(110, 120)를 방열시킬 수 있다. 본 실시예의 이차전지는 냉각판(160)을 구비하므로 별도 냉각 구조의 사용을 없애거나 줄일 수 있다. 냉각판(160)은 전극 조립체의 냉각뿐만 아니라 전극 조립체의 승온에도 이용될 수 있다.
외장재(170)는 제1 및 제2 전극 조립체(110, 120)를 수용한다. 이를 위해 외장재(170)는 내부에 수용공간(S, 도 2 참조)을 구비할 수 있다. 외장재(170)는 통상의 알루미늄 파우치일 수 있다.
양극 탭(181)은 제1 및 제2 양극(111a, 121a)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어 양극 탭(181)은 도 4 등에 도시되어 있듯이 제1 및 제2 양극(111a, 121a)에 각각 연결되는 제1 및 제2 양극 리드(113a, 123a)에 연결되어 제1 및 제2 양극 리드(113a, 123a)를 통해 제1 및 제2 양극(111a, 121a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 양극 탭(181)은 외장재(170)의 외측으로 노출된다.
음극 탭(182)은 제1 및 제2 음극(111b, 121b)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어 음극 탭(182)은 제1 및 제2 음극(111b, 121b)에 각각 연결되는 제1 및 제2 음극 리드(113b, 123b)에 연결되어 제1 및 제2 음극 리드(113b, 123b)를 통해 제1 및 제2 음극(111b, 121b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 음극 탭(182)은 외장재(170)의 외측으로 노출된다.
양극 탭(181)과 음극 탭(182) 중 적어도 어느 하나는 냉각판(160)에 결합된다. 예를 들어 양극 탭(181)과 음극 탭(182)은 제1 및 제2 냉각판(130, 140)의 사이에 끼워져서 냉각판(160)에 결합될 수 있다. 이와 같은 결합은 후술할 접착층(150)를 매개로 이루어질 수도 있다. 도 2 등에는 양극 탭(181)과 음극 탭(182)이 모두 냉각판(160)에 결합되어 있는 실시예가 예시되어 있다.
종래에는 탭에 하중이 가해지면 탭이 쉽게 변형됐다. 또한 탭에 가해지는 하중이 전극 조립체로 전달되어 전극 조립체를 변형시킬 수도 있었다. 이와 같은 문제는 파우치 타입의 이차전지에서 두드러지게 나타났다. 본 실시예의 이차전지는 탭(181, 182)을 냉각판(160)에 결합시켜 이와 같은 문제를 해결했다. 본 실시예의 이차전지에선 탭(181, 182)이 냉각판(160)에 결합되어 냉각판(160)에 고정된다. 이에 따라 제조과정 중에 탭(181, 182)에 하중이 가해지더라도 탭(181, 182)의 변형이 최소화될 수 있다. 또한 탭(181, 182)에 가해지는 하중이 냉각판(160)으로 인해 전극 조립체(110, 120)로 직접 전달되지 않으므로, 제조과정 중에 탭(181, 182)에 하중이 가해지더라도 전극 조립체(181, 182)의 변형이 최소화될 수 있다.
냉각판(160)은 탭보다 큰 면적으로 형성된다. 그리고 냉각판(160)은 탭보다 강성이 강한 재질로 형성될 수 있다. 이로 인해 냉각판(160)은 탭보다 강한 강성을 가질 수 있으므로 변형 방지의 효과는 더 우수할 수 있다.
한편, 냉각판(160)은 도 3 등에 도시되어 있듯이 제1 냉각판(130)과, 제1 냉각판(130)에 대향되게 배치되는 제2 냉각판(140)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 냉각판(130, 140)은 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스강 등으로 제조되는 평판일 수 있다. 제1 및 제2 냉각판(130, 140)은 0.3~3.0mm의 두께로 형성될 수 있다.
제1 냉각판(130)은 제1 전극 조립체(110)의 제2 전극 조립체(120)를 바라보는 면에 접촉되게 배치될 수 있고, 제2 냉각판(140)은 제2 전극 조립체(120)의 제1 전극 조립체(110)를 바라보는 면에 접촉되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 기준으로 제1 냉각판(130)은 제1 전극 조립체(110)의 하면에 접촉되게 배치될 수 있고, 제2 냉각판(140)은 제2 전극 조립체(120)의 상면에 접촉되게 배치될 수 있다. 냉각판(160)이 전극 조립체들(110, 120)에 직접 접촉되면 열전달의 효율이 높아질 수 있다. 이로 인해 전극 조립체들(110, 120)을 신속하게 냉각 또는 승온시킬 수 있다.
냉각판(160)은 도 2, 3 등에 도시되어 있듯이 제1 및 제2 냉각판(130, 140)의 사이에 구비되어 제1 및 제2 냉각판(130, 140)을 접착하는 접착층(150)을 더 포함할 수 있다. 접착층(150)은 PP, PE, PET 등으로 형성될 수 있다. 접착층(150)은 0.5~3.5mm의 두께로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 냉각판(130, 140)이 접착층(150)으로 접착되면 제1 및 제2 냉각판(130, 140)의 사이에 끼워지는 탭들(181, 182)을 더 안정적으로 고정시킬 수 있다. 접착층(150)은 예를 들어 도 2를 기준으로 상측에서 하측으로 또는 하측에서 상측으로 이차전지에 가해지는 압력을 완충할 수도 있다. 접착층(150)은 제1 및 제2 냉각판(130, 140)의 사이를 실링할 수도 있다.
한편, 본 실시예의 이차전지는 도 3에 도시되어 있듯이 양극 탭(181)을 제1 및 제2 냉각판(130, 140)으로부터 절연하기 위한 제1 절연재(191a)와, 음극 탭(182)을 제1 및 제2 냉각판(130, 140)으로부터 절연하기 위한 제2 절연재(192a)를 더 포함할 수 있다. 제1 절연재(191a)는 양극 탭(181) 중 제1 및 제2 냉각판(130, 140)과 중첩되는 영역에서 양극 탭(181)을 감싸도록 마련될 수 있다. 제2 절연재(192a)는 음극 탭(182) 중 제1 및 제2 냉각판(130, 140)과 중첩되는 영역에서 음극 탭(182)을 감싸도록 마련될 수 있다. 제1 및 제2 절연재(191a, 192a)는 PP로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 절연재(191a, 192a)는 접착층(150)과 별도로 마련될 수도 있으나, 도 3에 도시되어 있듯이 접착층(150)과 일체로 마련될 수도 있다.
제1 및 제2 절연재(191a, 192a)는 탭들(181, 182)의 절연뿐만 아니라 탭들(181, 182)과 냉각판들(130, 140)의 접착, 그리고 냉각판들(130, 140) 사이의 실링도 수행할 수 있다. 탭들(181, 182)은 냉각판들(130, 140)의 사이에서 제1 및 제2 절연재(191a, 192a)에 의해 실링되기 때문에 탭들(181, 182)과 외장재(170) 사이를 실링하는 별도 공정이 생략될 수 있다. 따라서 본 실시예의 이차전지를 제조하는 경우 탭들(181, 182)과 외장재(170) 사이의 실링을 고려할 필요가 없어져서 외장재(170)나 외장재(170)의 실링방법을 더 자유롭게 선택할 수 있다.
제1 및 제2 절연재(191, 192)는 도 4 등에 도시되어 있듯이 제1 및 제2 냉각판(130, 140)의 외측으로 노출되게 연장될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 절연재는 도 3에 도시되어 있듯이 제1 및 제2 냉각판(130, 140) 상에 위치하는 부분(191a, 192a)과, 도 4에 도시되어 있듯이 제1 및 제2 냉각판(130, 140)의 외측으로 노출되는 부분(191b, 192b)을 포함할 수 있다. 이를 통해 탭들(181, 182)과 제1 및 제2 냉각판(130, 140) 사이의 단락이나, 탭들(181, 182)과 외장재(170) 사이의 단락을 방지할 수 있다.
한편, 냉각판(160)은 도 3에 도시되어 있듯이 양극들(111a, 121a)과 양극 탭(181) 사이의 전기적인 연결을 위해 제1 및 제2 양극 홀(131a, 141a)을 더 포함할 수 있다. 냉각판(160)은 음극들(111b, 121b)과 음극 탭(182) 사이의 전기적인 연결을 위해 제1 및 제2 음극 홀(131b, 141b)을 더 포함할 수 있다. 이에 대해 더 자세하게 설명하면 다음과 같다.
제1 양극 홀(131a)은 양극 탭(181)을 제1 냉각판(130)의 외측으로 노출시키기 위해 제1 냉각판(130) 중 양극 탭(181)과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되는 홀이다. 제1 음극 홀(131b)은 음극 탭(182)을 제1 냉각판(130)의 외측으로 노출시키기 위해 제1 냉각판(130) 중 음극 탭(182)과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되는 홀이다. 제2 양극 홀(141a)은 양극 탭(181)을 제2 냉각판(140)의 외측으로 노출시키기 위해 제2 냉각판(140) 중 양극 탭(181)과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되는 홀이다. 제2 음극 홀(141b)은 음극 탭(182)을 제2 냉각판(140)의 외측으로 노출시키기 위해 제2 냉각판(140) 중 음극 탭(182)과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되는 홀이다.
도 4 등에 도시되어 있듯이 제1 양극(111a)으로부터 연장되는 제1 양극 리드(113a)는 제1 양극 홀(131a)을 통해 양극 탭(181)에 연결될 수 있다. 제1 음극(111b)으로부터 연장되는 제1 음극 리드(113b)는 제1 음극 홀(131b)을 통해 음극 탭(182)에 연결될 수 있다. 제2 양극(121a)으로부터 연장되는 제2 양극 리드(123a)는 제2 양극 홀(141a)을 통해 양극 탭(181)에 연결될 수 있다. 제2 음극(121b)으로부터 연장되는 제2 음극 리드(123b)는 제2 음극 홀(141b)을 통해 음극 탭(182)에 연결될 수 있다. 이와 같은 연결들을 통해 양극들(111a, 121a)과 양극 탭(181)이 전기적으로 연결될 수 있고, 음극들(111b, 121b)과 음극 탭(182)이 전기적으로 연결될 수 있다. 리드들은 용접을 통해 탭에 연결될 수 있다.
한편, 본 실시예의 이차전지는 도 3, 4 등에 도시되어 있듯이 제3 절연재(193a, 193b)와 제4 절연재(194a, 194b)를 더 포함할 수 있다. 제3 절연재(193a, 193b)는 제1 양극 홀(131a)과 제1 음극 홀(131b)을 각각 정의하는 제1 냉각판(130)의 내측 측면을 따라 마련되는 절연재이다. 제4 절연재(194a, 194b)는 제2 양극 홀(141a)과 제2 음극 홀(141b)을 각각 정의하는 제2 냉각판(140)의 내측 측면을 따라 마련되는 절연재이다. 도 3 등에 도시되어 있듯이 제3 및 제4 절연재(194a, 194b)는 접착층(150)과 일체로 마련될 수 있다.
한편, 외장재(170)는 도 2 등에 도시되어 있듯이 상부 외장재(171)와 하부 외장재(172)를 포함할 수 있다. 하부 외장재(172)는 상부 외장재(171)와 함께 제1 및 제2 전극 조립체(110, 120)가 수용되는 수용공간(S)을 형성할 수 있다. 수용공간(S)에는 전해액이 충진되어 있을 수 있다. 냉각판(160)은 도 5 등에 도시되어 있듯이 냉각판(160)의 테두리가 상부 및 하부 외장재(171, 172)의 외측으로 노출되게 형성될 수 있다. 냉각판(160) 중 외장재(170)의 외측으로 노출되는 부분은 열을 방출하는 냉각핀으로서 기능할 수 있다.
본 실시예의 이차전지는 도 2에 도시되어 있듯이 상부 외장재(171)를 냉각판(160)의 상면에 밀폐되게 접합하는 상부 실링층(196)과, 하부 외장재(172)를 냉각판(160)의 하면에 밀폐되게 접합하는 하부 실링층(197)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 기준으로 상부 외장재(171)의 하면 중 제1 냉각판(130)의 상면과 접하는 부분과, 하부 외장재(172)의 상면 중 제2 냉각판(140)의 하면과 접하는 부분에는 각각 상부 실링층(196)과 하부 실링층(197)이 형성될 수 있다. 이를 통해 외장재(170)의 내부를 외부로부터 밀폐시킬 수 있다. 열융착 방식으로 상부 및 하부 실링층을 형성할 수 있다. 또는 열융착 방식과 레이저용접 방식을 병행해서 상부 및 하부 실링층을 형성할 수 있다.
한편, 냉각판(160)은 도 1 등에 도시되어 있듯이 접착층(150)에 구비되어 온도센서의 삽입을 허용하게 형성되는 센서 삽입구(190)를 더 포함할 수 있다. 센서 삽입구(190)는 상부 및 하부 외장재(171, 172)의 사이에서 외측으로 노출되는 접착층(150)의 일 부분(도 1 참조)으로부터, 제1 및 제2 전극 조립체(110, 120)가 위치하는 접착층(150)의 다른 부분(도 5 참조)까지 연장되게 형성될 수 있다. 센서 삽입구(190)는 온도센서 등을 설치할 수 있는 공간을 제공한다. 센서 삽입구(190)는 전극 조립체들(110, 120)에 인접하게 형성되기 때문에 센서 삽입구(190)에 온도센서를 삽입하여 전극 조립체들(110, 120)의 온도를 측정하면, 측정 온도의 정확성이 높아질 수 있고, 온도측정의 시차가 줄어들 수 있다.
한편, 도 1, 3 등에 도시되어 있듯이 냉각판(160)과 외장재(170)에는 서로 대응되는 위치에 냉각판(160)과 외장재(170)를 각각 관통하는 관통 홀(132, 142, 173, 174)이 형성될 수 있다. 예를 들어 상부 및 하부 외장재(171, 172)의 각 코너에는 도 2 등에 도시되어 있듯이 외장재(171, 172)를 관통하게 관통 홀(173, 174)이 형성될 수 있다. 이에 대응되게 제1 냉각판(130)과 제2 냉각판(140)에도 도 3 등에 도시되어 있듯이 관통 홀(132, 142)이 형성될 수 있다. 그리고 접착층(150)에도 관통 홀이 형성될 수 있다. 관통 홀들은 여러 개의 이차전지들을 한 개의 모듈로 제작할 때 이들 이차전지들을 서로 결합하기 위한 결합봉이 삽입될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
도 1의 이차전지는 도 6과 같이 변형될 수 있다. 도 6은 도 1의 이차전지의 제1 변형예를 도시하고 있는 분해 사시도이다. 도 6은 도 3에 대응되게 도시되어 있다. 도 6에 도시되어 있듯이 탭들(181, 182)과 냉각판(160)들을 접착하고 절연하는 접착층(150a, 150b)은 탭들(181, 182)을 실링하기 위해 요구되는 영역에만 형성될 수도 있다.
도 1의 이차전지는 도 7과 같이 변형될 수 있다. 도 7은 도 1의 이차전지의 제2 변형예를 도시하고 있는 사시도이다. 도 7에 도시되어 있듯이 상부 및 하부 외장재(171a, 172a)의 영역 중 제1 및 제2 냉각판(130, 140)의 관통 홀이 형성되는 영역에 대응되는 영역이 제거되어 있는 형태로서 상부 및 하부 외장재(171a, 172a)를 형성할 수 있다.
도 1의 이차전지는 도 8과 같이 변형될 수 있다. 도 8은 도 1의 이차전지의 제3 변형예를 도시하고 있는 사시도이다. 도 8에 도시되어 있듯이 제1 및 제2 냉각판(130, 140) 중의 어느 하나는 다른 하나보다 짧게 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 냉각판(130a)은 도 8에 도시되어 있듯이 전극 조립체들(110, 120)에 대응되는 크기로 형성될 수 있고, 제2 냉각판(140)은 어느 일 방향을 기준으로 제1 냉각판(130a)보다 길게 형성될 수 있다. 접착층(150a)은 제1 및 제2 냉각판(130a, 140) 중 더 짧은 냉각판(130a)에 대응되는 크기로 마련될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제1 전극 조립체
111a: 제1 양극
111b: 제1 음극
112: 분리막
113a: 제1 양극 리드
113b: 제1 음극 리드
120: 제2 전극 조립체
121a: 제2 양극
121b: 제2 음극
122: 분리막
123a: 제2 양극 리드
123b: 제2 음극 리드
130: 제1 냉각판
131a: 제1 양극 홀
131b: 제1 음극 홀
132: 관통 홀
140: 제2 냉각판
141a: 제2 양극 홀
141b: 제2 음극 홀
142: 관통 홀
150: 접착층
160: 냉각판
170: 외장재
171: 상부 외장재
172: 하부 외장재
173: 관통 홀
174: 관통 홀
181: 양극 탭
182: 음극 탭
190: 센서 삽입구
191: 제1 절연재
192: 제2 절연재
193a, 193b: 제3 절연재
194a, 194b: 제4 절연재
196: 상부 실링층
197: 하부 실링층

Claims (13)

  1. 제1 양극과 제1 음극을 구비하는 제1 전극 조립체;
    상기 제1 전극 조립체에 대향되게 배치되고, 제2 양극과 제2 음극을 구비하는 제2 전극 조립체;
    상기 제1 및 제2 전극 조립체의 냉각을 위해 상기 제1 및 제2 전극 조립체의 사이에 배치되는 냉각판;
    상기 제1 및 제2 전극 조립체를 수용하는 외장재;
    상기 제1 및 제2 양극에 전기적으로 연결되고 상기 외장재의 외측으로 노출되는 양극 탭; 및
    상기 제1 및 제2 음극에 전기적으로 연결되고 상기 외장재의 외측으로 노출되는 음극 탭을 포함하고,
    상기 양극 탭과 상기 음극 탭 중 적어도 어느 하나는 상기 냉각판에 결합되는, 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각판은,
    상기 제1 전극 조립체의 상기 제2 전극 조립체를 바라보는 면에 접촉되는 제1 냉각판; 및
    상기 제1 냉각판에 대향되게 배치되고 상기 제2 전극 조립체의 상기 제1 전극 조립체를 바라보는 면에 접촉되는 제2 냉각판을 포함하는, 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각판은,
    상기 제1 및 제2 냉각판의 사이에 구비되어 상기 제1 및 제2 냉각판을 접착하는 접착층을 더 포함하는, 이차전지.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 양극 탭과 상기 음극 탭은, 각각 상기 제1 및 제2 냉각판의 사이에 끼워지는, 이차전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 양극 탭을 상기 제1 및 제2 냉각판으로부터 절연하기 위해 상기 양극 탭 중 상기 제1 및 제2 냉각판과 중첩되는 영역에서 상기 양극 탭을 감싸도록 마련되는 제1 절연재; 및
    상기 음극 탭을 상기 제1 및 제2 냉각판으로부터 절연하기 위해 상기 음극 탭 중 상기 제1 및 제2 냉각판과 중첩되는 영역에서 상기 음극 탭을 감싸도록 마련되는 제2 절연재를 더 포함하는, 이차전지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연재는, 상기 제1 및 제2 냉각판의 외측으로 노출되게 연장되는, 이차전지.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉각판은,
    상기 제1 냉각판 중 상기 양극 탭과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되어 상기 양극 탭을 상기 제1 냉각판의 외측으로 노출시키는 제1 양극 홀;
    상기 제1 냉각판 중 상기 음극 탭과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되어 상기 음극 탭을 상기 제1 냉각판의 외측으로 노출시키는 제1 음극 홀;
    상기 제2 냉각판 중 상기 양극 탭과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되어 상기 양극 탭을 상기 제2 냉각판의 외측으로 노출시키는 제2 양극 홀; 및
    상기 제2 냉각판 중 상기 음극 탭과 중첩되는 영역에 관통되게 형성되어 상기 음극 탭을 상기 제2 냉각판의 외측으로 노출시키는 제2 음극 홀을 더 포함하는, 이차전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 전극 조립체는,
    상기 제1 양극으로부터 연장되어 상기 제1 양극 홀을 통해 상기 양극 탭에 연결되는 제1 양극 리드;
    상기 제1 음극으로부터 연장되어 상기 제1 음극 홀을 통해 상기 음극 탭에 연결되는 제1 음극 리드;
    상기 제2 양극으로부터 연장되어 상기 제2 양극 홀을 통해 상기 양극 탭에 연결되는 제2 양극 리드; 및
    상기 제2 음극으로부터 연장되어 상기 제2 음극 홀을 통해 상기 음극 탭에 연결되는 제2 음극 리드를 더 포함하는, 이차전지.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 양극 홀과 상기 제1 음극 홀을 각각 정의하는 상기 제1 냉각판의 내측 측면을 따라 마련되는 제3 절연재; 및
    상기 제2 양극 홀과 상기 제2 음극 홀을 각각 정의하는 상기 제2 냉각판의 내측 측면을 따라 마련되는 제4 절연재를 더 포함하는, 이차전지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 외장재는, 상부 외장재 및 상기 상부 외장재와 함께 상기 제1 및 제2 전극 조립체가 수용되는 수용공간을 형성하는 하부 외장재를 포함하고,
    상기 냉각판은, 상기 냉각판의 테두리가 상기 상부 및 하부 외장재의 외측으로 노출되게 형성되는, 이차전지.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 상부 외장재를 상기 냉각판의 상면에 밀폐되게 접합하는 상부 실링층과, 상기 하부 외장재를 상기 냉각판의 하면에 밀폐되게 접합하는 하부 실링층을 더 포함하는, 이차전지.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉각판은,
    상기 제1 전극 조립체의 상기 제2 전극 조립체를 바라보는 측에 배치되는 제1 냉각판;
    상기 제1 냉각판에 대향되게 배치되어 상기 제2 전극 조립체의 상기 제1 전극 조립체를 바라보는 측에 배치되는 제2 냉각판;
    상기 제1 및 제2 냉각판의 사이에 구비되어 상기 제1 및 제2 냉각판을 접착하는 접착층; 및
    상기 접착층에 구비되어 온도센서의 삽입을 허용하게 형성되되, 상기 상부 및 하부 외장재의 사이에서 외측으로 노출되는 상기 접착층의 일 부분으로부터, 상기 제1 및 제2 전극 조립체가 위치하는 상기 접착층의 다른 부분까지 연장되는 센서 삽입구를 포함하는, 이차전지.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각판과 상기 외장재에는 서로 대응되는 위치에 상기 냉각판과 상기 외장재를 각각 관통하는 관통 홀이 형성되는, 이차전지.
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