KR20220030627A

KR20220030627A - 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스

Info

Publication number: KR20220030627A
Application number: KR1020200112215A
Authority: KR
Inventors: 김소연; 김장배; 김도형
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2022-03-11

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 제1 전극, 제2 전극 및 분리막이 함께 권취된 젤리롤형 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스; 및 상기 전극 조립체의 외주면에 부착된 스웰링 테이프를 포함한다. 상기 제1 전극은, 제1 전극 집전체 및 상기 제1 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제1 활물질층을 포함하며, 상기 제1 전극 집전체는, 상기 전극 조립체의 외주면으로 노출되는 노출부를 포함한다. 상기 스웰링 테이프는 상기 전극 조립체의 높이 방향을 따라 이어지며, 상기 노출부의 최외측 엣지부를 덮는다.

Description

이차전지 및 이를 포함하는 디바이스{SECONDARY BATTERY AND DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 젤리롤 전극 조립체를 포함하는 이차전지 및 이를 에 관한 것이다.

근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차 전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다.

이차 전지에는 예를 들어 니켈 카드뮴전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연전지, 리튬 이차 전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 전극 조립체가 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지 및 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.

전지 케이스에 내장되는 상기 전극 조립체는 양극, 분리막, 음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 젤리롤형, 스택형 및 스택/폴딩형으로 분류된다. 젤리롤형은 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 형태이고, 스택형은 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 형태이며, 스택/폴딩형은 젤리롤형과 스택형의 복합 구조이다. 그 중 젤리롤형 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.

도 1은 종래의 이차전지에 포함된 젤리롤 형태의 전극 조립체에 대한 사시도이다.

도 1을 참고하면, 종래의 전극 조립체(20)는 음극, 양극 및 분리막(23)이 권취되어 형성되며, 전극 조립체(20)의 가장 바깥쪽에 분리막(23)이 위치할 수 있다. 또한, 분리막(23)의 마감부(23E)를 덮도록 스웰링 테이프(50)가 부착될 수 있다. 스웰링 테이프(50)가 부착됨으로써, 권취된 전극 조립체(20)의 형태를 유지할 수 있고, 전극 조립체(20)가 내부 응력에 의해 풀리는 현상을 방지할 수 있다.

전극 조립체(20)는 서로 대향하는 방향으로 돌출된 전극탭(21, 22)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 음극 및 양극과 각각 연결되는 음극탭(21) 및 양극탭(22)이 서로 대향하는 방향으로 돌출될 수 있다.

한편, 리튬이온 이차전지의 성능을 높이기 위해서, 저항을 낮춰야 하는데, 이차전지의 저항은 전극탭(21, 22)이 갖는 저항이나 이차전지 내부에서 전자가 이동할 수 있는 경로 등에 따라 좌우된다. 종래의 전극 조립체(20)는 좁은 폭을 갖는 전극탭(21, 22)을 통해 전극 조립체(20)가 외부 단자 등과 연결되기 때문에 저항이 높다는 문제를 보인다.

이에, 저항을 낮춰, 긴 수명을 갖고 높은 효율을 보이는 이차전지에 대한 필요성이 고출력 이차 전지에 대한 수요와 함께 높아지고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극탭에 더해 전자가 이동하는 경로를 제공하여 저항을 낮춘 이차전지 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

상기 스웰링 테이프는, 상기 노출부의 상기 최외측 엣지부를 기준으로 권취 방향과 반대 방향으로 이어진 제1 부분 및 상기 노출부의 상기 최외측 엣지부를 기준으로 권취 방향으로 이어진 제2 부분을 포함할 수 있다.

상기 제2 부분의 면적이 상기 제1 부분의 면적보다 클 수 있다.

상기 제2 부분의 면적은 상기 제1 부분의 면적의 2배 이상 5배 이하일 수 있다.

상기 노출부의 적어도 일부는 상기 전지 케이스의 내벽과 접촉할 수 있다.

상기 스웰링 테이프는, 상기 높이 방향을 따라 이어지는 홈(groove)이 형성된 기재부 및 상기 기재부와 상기 전극 조립체의 외주면 사이에 위치한 접착부를 포함할 수 있다.

상기 접착부는 복수로 구성될 수 있고, 상기 복수의 접착부는 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 이격되어 위치할 수 있다.

상기 스웰링 테이프는, 상기 노출부의 상기 최외측 엣지부를 기준으로 권취 방향과 반대 방향으로 이어진 제1 부분 및 상기 노출부의 상기 최외측 엣지부를 기준으로 권취 방향으로 이어진 제2 부분을 포함할 수 있다. 상기 접착부는, 상기 제1 부분에 위치한 제1 접착부 및 상기 제2 부분에 위치한 제2 접착부를 포함할 수 있다.

상기 제1 전극은 음극일 수 있고, 상기 제1 전극 집전체는 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 전지 케이스는 원통형 케이스일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 전극 집전체를 외주면에 노출시키고, 변형된 부착 방식의 스웰링 테이프를 이용해 이러한 전극 집전체과 전지 케이스 내벽간의 접촉을 안내함으로써, 전극탭 이외에 전자의 이동 경로를 확보할 수 있다. 이에 따라 저항이 감소되어 이차전지의 수명 및 효율이 향상될 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 이차전지에 포함된 젤리롤 형태의 전극 조립체에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2의 이차 전지에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 이차 전지에 포함된 전극 조립체에 대한 사시도이다.
도 5는 도 4의 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 4의 전극 조립체에 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 테이프가 부착된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 테이프에 대한 부분 평면도이다.
도 9는 도 8의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 스웰링 테이프에 대한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 사시도이다. 도 3은 도 2의 이차 전지에 대한 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는, 젤리롤형 전극 조립체(200) 및 전극 조립체(200)를 수납하는 전지 케이스(300)를 포함한다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 이차전지(100)는 전극 조립체(200)를 전지 케이스(300)에 수납하고, 전지 케이스(300) 내에 전해액을 주입한 후에, 전지 케이스(300) 상단에 캡 조립체(700)를 결합하여 제조될 수 있다.

전지 케이스(300)는 전해액이 함침된 전극 조립체(200)를 수납하는 구조물로써, 금속 소재를 포함할 수 있고, 원통형 케이스일 수 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 6 등을 참고하여, 본 실시예에 따른 전극 조립체(200) 및 노출부(211E)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 4는 도 3의 이차전지에 포함된 전극 조립체에 대한 사시도이고, 도 5는 도 4의 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다. 도 6은 도 4의 전극 조립체에 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 테이프가 부착된 모습을 나타낸 사시도이다.

먼저, 도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 조립체(200)는, 제1 전극(210), 제2 전극(220) 및 분리막(230)을 포함할 수 있다. 제1 전극(210), 제2 전극(220) 및 분리막(230)이 함께 권취되어 젤리롤형 전극 조립체(200)가 형성될 수 있다. 분리막(230)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 개재될 수 있다. 아울러, 젤리롤 형태로 권취되었을 때, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 서로 접하는 것을 방지하기 위해 제2 전극(220) 아래에 분리막(240)이 추가 배치되는 것이 바람직하다.

제1 전극(210)은, 제1 전극 집전체(211) 및 제1 전극 집전체(211) 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제1 활물질층(212)를 포함한다. 구체적으로, 제1 전극 집전체(211) 상에 전극 활물질이 도포되어 제1 활물질층(212)이 형성되고, 제1 전극 집전체(211) 중 전극 활물질이 도포되지 않아 제1 전극 집전체(211)가 노출되는 부분에 제1 전극탭(213)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다. 여기서, 제1 전극탭(213)은 제1 전극(210)의 일 단부에 위치한 것으로 도시되어 있으나, 그 위치에 특별한 제한은 없고, 제1 전극(210)의 중앙부에 위치하는 것도 가능하다.

제2 전극(220)은 제2 전극 집전체(221) 및 제2 전극 집전체(221) 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제2 활물질층(222)을 포함한다. 구체적으로, 제2 전극 집전체(221) 상에 전극 활물질이 도포되어 제2 활물질층(222)이 형성되고, 제2 전극 집전체(221) 중 전극 활물질이 도포되지 않아 제2 전극 집전체(221)가 노출되는 부분에 제2 전극탭(223)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다. 여기서 제2 전극탭(223)은 제2 전극(220)의 중앙부에 위치한 것으로 도시되어 있으나, 그 위치에 특별한 제한은 없고, 제2 전극(220)의 일 단부에 위치하는 것도 가능하다.

한편, 제1 전극 집전체(211)는 전극 조립체(200)의 외주면으로 노출되는 노출부(211E)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이 제1 전극탭(213)이 부착된 부분과 이격되어 있는 제1 전극(210)의 타 단부에 노출부(211E)가 위치할 수 있다. 도 5의 전극 조립체(200)가 권취되었을 때, 도 4에 도시된 바와 같이 전극 조립체(200)의 외주면에 노출부(211E)가 노출된다. 전극 조립체(200)의 외주면에 스웰링 테이프(500)가 부착될 수 있다. 본 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)는 전극 조립체(200)의 높이 방향(d1)을 따라 이어지며, 노출부(211E)의 최외측 엣지부(211ED)를 덮는다. 설명의 편의를 위해 도 4에는 스웰링 테이프를 도시하지 않고, 도 6에 스웰링 테이프를 도시하였다.

여기서, 전극 조립체(200)의 외주면은 권취된 원기둥 형태의 전극 조립체(200)에 대하여 곡면 부분을 의미한다. 전극 조립체(200)의 높이 방향(d1)은 전극 조립체(200)를 기준으로 전극탭(213, 223)이 돌출되는 방향(z축 방향 및 -z축 방향)을 의미한다. 노출부(211E)의 최외측 엣지부(211ED)는 제1 전극(210)이 권취됨에 있어, 가장 마지막에 권취되는 일 단부를 의미한다.

제1 전극 집전체(211)가 일측으로 연장되어 노출부(211E)를 형성하고, 연장된 만큼 노출부(211E)가 더 권취됨으로써, 전극 조립체(200)의 외주면의 적어도 일부에 노출부(211E)가 형성될 수 있다.

이하에서는, 도 7 등을 참고하여, 본 실시예에 따른 노출부(211E)가 형성하는 전자 이동 경로 및 스웰링 테이프(500)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 7은 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.

도 3, 도 6 및 도 7을 참고하면, 전극 조립체(200)의 외주면에 형성된 노출부(211E)의 적어도 일부는 전지 케이스(300)의 내벽과 접촉할 수 있다. 돌출된 제1 전극탭(213)이 전지 케이스(300)의 바닥과 접합되어, 전지 케이스(300)가 외부 회로와의 접속을 위한 전극 단자의 기능을 수행할 수 있는데, 노출부(211E)와 전지 케이스(300) 내벽 간 접촉에 의해 제1 전극탭(213) 이외에 추가적인 전자의 이동 경로를 확보할 수 있다. 추가적인 전자 이동 경로 확보에 의해 이차전지(100)의 저항을 낮출 수 있고, 이에 따라 본 실시예에 따른 이차전지는 수명과 효율이 향상될 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)는 전극 조립체(200)의 높이 방향(d1)을 따라 이어지면서, 권취된 전극 조립체(200)의 형태를 유지시킬 뿐만 아니라, 노출부(211E)와 전지 케이스(300) 내벽이 보다 용이하게 접촉되고 연결되도록 안내할 수 있다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)는 전극 조립체(200)의 높이 방향(d1)을 따라 이어지며, 노출부(211E)의 최외측 엣지부(211ED)를 덮는 형태이기 때문에 전극 조립체(200)의 형태를 유지시키면서도, 전지 케이스(300) 내벽에 마주하는 노출부(211E)의 면적을 늘릴 수 있다. 나아가, 노출부(211E)와 전지 케이스(300) 내벽의 접촉 면적 확보는 효과적인 저항 감소로 이어질 수 있다.

또한, 스웰링 테이프(500)가 후술하는 권취 방향(d2)이 아닌 높이 방향(d1)을 따라 이어지는 것이므로, 전극 조립체(200)의 외주면 중 높이 방향(d1)에 대한 단차가 형성되지 않는다. 따라서, 노출부(211E)가 보다 고르게 전지 케이스(300) 내벽에 맞닿을 수 있고, 이에 따라 전극 조립체(200)의 저항 편차가 감소할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)는, 노출부(211E)의 최외측 엣지부(211ED)를 기준으로 권취 방향(d2)과 반대 방향으로 이어진 제1 부분(510) 및 노출부(211E)의 최외측 엣지부(211ED)를 기준으로 권취 방향(d2)으로 이어진 제2 부분(520)을 포함할 수 있다. 즉, 스웰링 테이프(500)의 제1 부분(510) 및 제2 부분(520)은 최외측 엣지부(211ED)를 기준으로 한 스웰링 테이프(500)의 부착 위치로 구별될 수 있다. 여기서, 권취 방향(d2)이라 함은, 젤리롤형 전극 조립체(200)에서 제1 전극(210)이나 제2 전극(220)이 감기는 방향을 의미한다. 도 4에서, 권취 방향(d2)은, 전극 조립체(200)를 xy 평면으로 자른 단면에서 반시계 방향에 해당한다.

이 때, 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 제2 부분(520)의 면적이 제1 부분(510)의 면적보다 클 수 있다. 즉, 최외측 엣지부(211ED)를 기준으로 본 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)가 비대칭으로 부착될 수 있다.

본 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)는 전극 조립체(200)가 전지 케이스(300)에 수납될 때 권취된 전극 조립체(200)의 풀어짐을 방지하여 그 형태를 유지시킨다. 이후, 제조된 이차전지(100)의 충, 방전이 반복됨에 따라, 전극 조립체(200)는 수축과 팽창을 반복할 수 있다. 최외측 엣지부(211ED)를 기준으로 비대층으로 부착된 스웰링 테이프(500)는 면적 차이에 따른 제1 부분(510)과 제2 부분(520)의 접착력 차이를 이용하여, 전극 조립체(200)의 수축이나 팽창 시 일부의 풀어짐을 유도할 수 있다. 특히, 접착 면적이 작은 제1 부분(510)의 일부나 전부가 느슨하게 풀어질 수 있고, 전극 조립체(200)의 팽창에 따라 전극 조립체(200)의 외경이 커져, 노출부(211E)가 전지 케이스(300) 내벽에 용이하게 접촉할 수 있다. 즉, 접촉 면적 확보에 유리할 수 있다.

또한, 스웰링 테이프(500)가 풀어짐에 따라 젤리롤형 전극 조립체(200)에 가해지는 응력(stress)을 줄일 수 있어, 사이클(cycle) 성능 개선을 기대할 수 있다.

한편, 제2 부분(520)의 면적은 제1 부분(510)의 면적의 2배 이상 5배 이하일 수 있다. 제2 부분(520)의 면적이 제1 부분(510)의 면적의 2배 미만이라면, 스웰링 테이프(500) 부착의 비대칭 정도가 명확하지 않아 상기 언급한 풀어짐의 효과가 미비할 수 있다. 제2 부분(520)의 면적이 제1 부분(510)의 면적의 5배 초과라면, 제1 부분(510)의 접착력이 필요 이상으로 약해지고, 전극 조립체(200)가 전지 케이스(300)에 수납되기 이전에 풀어져버리는 공정 상의 문제를 야기할 수 있다.

이하에서는, 도 8 및 도 9을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 테이프에 대한 부분 평면도이다. 도 9는 도 8의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.

도 6, 도 8 및 도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)는, 높이 방향(d1)을 따라 이어지는 홈(500G, groove)이 형성된 기재부(500B) 및 기재부(500B)와 전극 조립체(200)의 외주면 사이에 위치한 접착부(500A)를 포함할 수 있다.

높이 방향(d1)을 따라 이어지는 홈(500G)은 복수로 구성될 수 있고, 각각이 전극 조립체(200)의 권취 방향(d2)을 따라 이격되어 위치할 수 있다.

본 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)는, 구조적으로 홈(500G)이 형성된 기재부(500B)를 통해 유연성을 구현할 수 있다. 기재부(500B)에 대해 복수의 홈(500G)이 형성됨에 따라, 전극 조립체(200)의 팽창 시 기재부(500B)가 전극 조립체(200)를 제한하지 않고 함께 연신될 수 있다. 또한, 홈(500G)이 형성됨에 따라 기재부(500B)가 연신되면서 그 두께가 얇아지기 때문에 노출부(211E)와 스웰링 테이프(500) 간의 단차도 줄어들 수 있다. 이에 따라, 노출부(211E)와 전지 케이스(300) 내벽의 접촉을 안정적으로 유도할 수 있다.

접착부(500A)는 접착력을 갖는 소재를 포함할 수 있으며, 기재부(500B)를 노출부(211E) 상에 고정시킬 수 있다. 기재부(500B)는 폴리이미드(polyimide, PI) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 접착부(500A)는 아크릴(Acrylic) 소재를 포함할 수 있다.

도 10은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 스웰링 테이프에 대한 단면도이다. 구체적으로, 도 9와 유사하게, 도 8의 B-B’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도일 수 있다.

도 6 및 도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 스웰링 테이프(500)는, 기재부(500B) 및 접착부(500A1, 500A2)를 포함할 수 있다. 기재부(500B)에는, 앞서 설명한 바 대로, 복수의 홈(500G)이 형성될 수 있다.

접착부(500A1, 500A2)는 복수로 구성될 수 있고, 복수의 접착부(500A1, 500A2)가 전극 조립체(200)의 권취 방향(d2)을 따라 이격되어 위치할 수 있다. 이러한 접착부(500A1, 500A2)들의 이격 배치는, 전극 조립체(200)의 수축, 팽창에 대하여 기재부(500B)에 유연성을 부여할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바 대로, 스웰링 테이프(500)는, 제1 부분(510) 및 제2 부분(520)을 포함할 수 있는데, 접착부(500A1, 500A2)는, 제1 부분(510)에 위치한 제1 접착부(500A1) 및 제2 부분(520)에 위치한 제2 접착부(500A2)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따라, 복수의 접착부(500A1, 500A2)가 제1 부분(510) 및 제2 부분(520)에 나누어 형성됨으로써, 제1 부분(510)과 제2 부분(520)의 접착력 차이를 이용한 스웰링 테이프(500)의 풀어짐 효과를 보다 효과적으로 구현할 수 있다.

나아가, 제1 접착부(500A1)의 두께는 제2 접착부(500A2)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 제1 부분(510)과 제2 부분(520)의 접착력 차이를, 접착 면적의 차이뿐만 아니라 제1 접착부(500A1)와 제2 접착부(500A2)의 두께 차이를 이용하여 제공할 수 있다.

한편, 도 5를 다시 참고하면, 제1 전극(210)은 음극이고, 제2 전극(220)은 양극일 수 있다. 즉, 제1 전극 집전체(211)와 제1 전극탭(213)은 각각 음극 집전체와 음극탭일 수 있고, 제2 전극 집전체(221)와 제2 전극탭(223)은 각각 양극 집전체와 양극탭일 수 있다. 제1 전극 집전체(211)는, 음극 집전체로써, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그 위에 음극 활물질이 도포되어 제1 활물질층(212)이 형성될 수 있다. 제2 전극 집전체(221)는, 양극 집전체로써, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈 및 티탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그 위에 양극 활물질이 도포되어 제2 활물질층(222)이 형성될 수 있다.

한편, 도 3을 다시 참고하면, 캡 조립체(700)는 상단 캡(710)과 안전 벤트(720)를 포함할 수 있다. 상단 캡(710)은 안전 벤트(720) 상에 위치하며, 안전 벤트(720)와 상호 밀착된 구조를 형성하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상단 캡(710)은 중앙이 상향 돌출되고, 제2 전극탭(223)등을 통해 전극 조립체(200)의 제2 전극(220)과 간접적으로 연결되어, 외부 회로와의 접속에 의한 전극 단자로서의 기능을 수행할 수 있다.

한편, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(700) 사이에 밀봉을 위한 가스켓(800)이 위치할 수 있다. 구체적으로, 전지 케이스(300)와 캡 조립체(700) 사이에 가스켓(800)을 위치시키고, 전지 케이스(300)의 단부를 구부림으로써 크림핑부를 형성할 수 있다. 이를 통해 캡 조립체(700)의 장착 및 이차전지의 밀봉이 이루어질 수 있다.

본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.

앞에서 설명한 본 실시예에 따른 이차전지는 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 이차전지
200: 전극 조립체
300: 전지 케이스
500: 스웰링 테이프

Claims

제1 전극, 제2 전극 및 분리막이 함께 권취된 젤리롤형 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스; 및
상기 전극 조립체의 외주면에 부착된 스웰링 테이프를 포함하고,
상기 제1 전극은, 제1 전극 집전체 및 상기 제1 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제1 활물질층을 포함하며,
상기 제1 전극 집전체는, 상기 전극 조립체의 외주면으로 노출되는 노출부를 포함하고,
상기 스웰링 테이프는 상기 전극 조립체의 높이 방향을 따라 이어지며, 상기 노출부의 최외측 엣지부를 덮는 이차전지.
제1항에서,
상기 스웰링 테이프는, 상기 노출부의 상기 최외측 엣지부를 기준으로 권취 방향과 반대 방향으로 이어진 제1 부분 및 상기 노출부의 상기 최외측 엣지부를 기준으로 권취 방향으로 이어진 제2 부분을 포함하는 이차전지.
제2항에서,
상기 제2 부분의 면적이 상기 제1 부분의 면적보다 큰 이차전지.
제2항에서,
상기 제2 부분의 면적은 상기 제1 부분의 면적의 2배 이상 5배 이하인 이차전지.
제1항에서,
상기 노출부의 적어도 일부는 상기 전지 케이스의 내벽과 접촉하는 이차전지.
제1항에서,
상기 스웰링 테이프는, 상기 높이 방향을 따라 이어지는 홈(groove)이 형성된 기재부 및 상기 기재부와 상기 전극 조립체의 외주면 사이에 위치한 접착부를 포함하는 이차전지.
제6항에서,
상기 접착부는 복수로 구성되며,
상기 복수의 접착부는 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 이격되어 위치하는 이차전지.
제7항에서,
상기 스웰링 테이프는, 상기 노출부의 상기 최외측 엣지부를 기준으로 권취 방향과 반대 방향으로 이어진 제1 부분 및 상기 노출부의 상기 최외측 엣지부를 기준으로 권취 방향으로 이어진 제2 부분을 포함하고,
상기 접착부는, 상기 제1 부분에 위치한 제1 접착부 및 상기 제2 부분에 위치한 제2 접착부를 포함하는 이차전지.
제1항에서,
상기 제1 전극은 음극이고,
상기 제1 전극 집전체는 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하는 이차전지.
제1항에서,
상기 전지 케이스는 원통형 케이스인 이차전지.
제1항에 따른 이차전지를 포함하는 디바이스.