KR20220068760A - 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따른 해결하고자 하는 기술적 과제는 전극 조립체의 내측에 스웰링 테이프를 위치시킴으로써, 전극 조립체의 권취 반경에 편차가 발생한다고 해도 전극 조립체의 기재 마감부와 캔 사이의 접촉 저항을 최소화할 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명의 실시 예는 원통형 캔; 상기 원통형 캔에 전기적으로 접촉하는 기재 마감부를 갖는 전극 조립체; 상기 원통형 캔을 막아 상기 전극 조립체를 밀봉하는 캡 조립체; 및 상기 기재 마감부의 내측에 위치되어 상기 기재 마감부를 원통형 캔에 가압하는 스웰링 테이프를 포함하는, 이차 전지를 제공한다.
Description
본 발명의 실시 예는 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지는 전극 조립체와, 전극 조립체와 전해액을 수용하는 캔과, 캔의 상단 개구부에 결합되어 캔을 밀봉하고 전극 조립체에서 발생되는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡 조립체를 포함할 수 있다.
전자/전기 기기의 성능 발전에 따라, 기기에 장착되는 이차 전지 역시 고출력화 및 고용량화될 것을 요구받고 있다. 이차 전지의 고출력화 및 고용량화를 위해, 일례로, 캔의 내부 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 전극 조립체의 기재 마감 구조가 개발되고 있다. 이러한 기재 마감 구조는 캔의 내부 공간을 적게 차지하여 캔의 내부 공간 사용 효율을 높일 뿐만 아니라 전류 및 열을 캔에 전달하는 역할도 한다.
그러나, 전극 조립체는 권취 공정 이후 통상적으로 권취 반경에 편차가 존재함으로써, 이차 전지마다 기재 마감 구조와 캔 사이의 접촉 저항이 일정치 않고 따라서 이차 전지마다 전류 전달율 및 열 전달율 편차가 큰 문제가 있었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시 예는 전극 조립체의 내측에 스웰링 테이프를 위치시킴으로써, 전극 조립체의 권취 반경에 편차가 발생한다고 해도 전극 조립체의 기재 마감부와 캔 사이의 접촉 저항을 최소화할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지는 캔; 상기 캔에 전기적으로 접촉하는 기재 마감부를 갖는 전극 조립체; 상기 캔을 막아 상기 전극 조립체를 밀봉하는 캡 조립체; 및 상기 기재 마감부의 내측에 위치되어 상기 기재 마감부를 캔에 가압하는 스웰링 테이프를 포함할 수 있다.
상기 캔은 바닥부와, 상기 바닥부로부터 연장된 측면부를 포함하고, 상기 스웰링 테이프는 상기 기재 마감부를 상기 측면부에 가압할 수 있다.\
상기 전극 조립체는 제1전극판, 상기 제1전극판 상에 위치된 세퍼레이터, 상기 세퍼레이터 상에 위치된 제2전극판을 포함하되, 상기 제1전극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 제2전극판은 적층된 채 권취되고, 상기 기재 마감부는 상기 제1전극판이 상기 전극 조립체의 최외곽을 감쌈으로써 제공될 수 있다.
상기 제1전극판은 내측면과 외측면을 갖는 도전성의 제1기재와, 상기 제1기재의 내측면과 외측면에 각각 제1활물질이 코팅되어 제공된 코팅부와, 상기 제1기재의 내측면과 외측면에 각각 제1활물질이 코팅되지 않아 제공된 비코팅부를 포함하되, 상기 비코팅부가 상기 전극 조립체의 최외곽을 감쌀 수 있다.
상기 기재 마감부는 상기 비코팅부를 포함할 수 있다.
상기 스웰링 테이프는 상기 기재 마감부의 내측면에 접착될 수 있다.
상기 스웰링 테이프는 상기 기재 마감부의 내측면과 세퍼레이터의 사이에 개재될 수 있다.
상기 제1전극판은 상기 제1기재에 용접된 제1탭을 더 포함하고, 상기 제1탭은 상기 캔에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 스웰링 테이프의 길이는 상기 비코팅부의 길이 대비 1% 내지 100%일 수 있다.
상기 스웰링 테이프의 권취 턴 길이는 상기 기재 마감부의 권취 턴 길이 대비 0.1턴 내지 1턴일 수 있다.
상기 스웰링 테이프는 전해액을 흡수하여 스웰링될 수 있다.
상기 스웰링 테이프는 아크릴계 바인더를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 전극 조립체의 내측에 스웰링 테이프를 위치시킴으로써, 전극 조립체의 권취 반경에 편차가 발생한다고 해도 전극 조립체의 기재 마감부와 캔 사이의 접촉 저항을 최소화할 수 있는 이차 전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 실시 예는 전극 조립체의 내측에 위치된 스웰링 테이프가 기재 마감부를 캔에 가압하도록 함으로써, 전극 조립체의 기재 마감부가 캔에 강하게 밀착/접촉되도록 하고, 이에 따라 전극 조립체와 캔 사이의 전기적/열적 접속 상태가 향상되도록 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도, 횡단면도 및 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지 중 전극 조립체를 도시한 종단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지 중 전극 조립체의 기재 마감부를 펼친 상태를 도시한 도면이고, 도 3b 및 도 3c는 스웰링 테이프의 스웰링전 및 후 상태를 도시한 횡단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지 중 전극 조립체의 기재 마감부를 펼친 상태를 도시한 도면이고, 도 4b 및 도 4c는 스웰링 테이프의 스웰링전 및 후 상태를 도시한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지중 전극 조립체의 제1전극판의 권취 전 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지 중 전극 조립체를 도시한 종단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지 중 전극 조립체의 기재 마감부를 펼친 상태를 도시한 도면이고, 도 3b 및 도 3c는 스웰링 테이프의 스웰링전 및 후 상태를 도시한 횡단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지 중 전극 조립체의 기재 마감부를 펼친 상태를 도시한 도면이고, 도 4b 및 도 4c는 스웰링 테이프의 스웰링전 및 후 상태를 도시한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지중 전극 조립체의 제1전극판의 권취 전 상태를 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함할 수 있다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지(100)에 대한 사시도, 단면도 및 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지(100)는 원통형 캔(110)과, 원통형 전극 조립체(120)와, 스웰링 테이프(130)와, 캡 조립체(140)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이차 전지(100)는 전극 조립체(120)에 결합된 센터핀(150)을 더 포함할 수 있다.
원통형 캔(110)은 원형의 바닥부(111)와, 바닥부(111)로부터 상부 방향으로 일정 길이 연장된 원통형 측면부(112)를 포함할 수 있다. 이차 전지의 조립 공정 중 원통형 캔(110)의 상부는 개방될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 조립 공정 중 전극 조립체(120)가 원통형 캔(110)에 삽입될 수 있고, 이어서 전해액이 원통형 캔(110)에 주입될 수 있다. 일부 예들에서, 원통형 캔(110)은 스틸, 스틸 합금, 니켈, 니켈 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 원통형 캔(110)은 전극 조립체(120) 및 캡 조립체(140)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(140)를 중심으로 그 하부에 내부로 함몰된 비딩부(beading part)(113)와, 그 상부에 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(114)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(120)는 원통형 캔(110)의 내부에 수용될 수 있다. 전극 조립체(120)는 도전성 제1기재 상에 제1활물질(예를 들면, 흑연, 탄소 등)이 코팅된 제1전극판(121), 도전성 제2기재 상에 제2활물질(예를 들면, 전이금속산화물(LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등))이 코팅된 제2전극판(122) 및, 제1전극판(121)과 제2전극판(122) 사이에 위치되어 상호간 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(123)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극판(121), 세퍼레이터(123) 및 제2전극판(122)은 스택된 후 대략 원기둥 형태로 권취될 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극판(121)의 제1기재는 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 구리와 니켈의 합금, 제2전극판(122)의 제2기재는 알루미늄(Al), 세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)를 각각 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극판(121)에는 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 제1탭(124)이, 제2전극판(122)에는 상부로 일정 길이 돌출된 제2탭(125)이 용접될 수 있으나, 그 반대도 가능하다. 일부 예들에서, 제1탭(124)은 구리, 니켈 또는 구리와 니켈의 합금, 제2탭(125)은 알루미늄을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 전극 조립체(120)의 제1탭(124)은 원통형 캔(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있다. 따라서 원통형 캔(110)은 제1극(예를 들면, 음극)으로 동작할 수 있다. 물론, 반대로 제2탭(125)이 원통형 캔(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있으며, 이러한 경우 원통형 캔(110)은 제2극(예를 들면, 양극)으로 동작할 수 있다.
스웰링 테이프(130)는 전극 조립체(120)의 내측에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)는 전극 조립체(120)중 최외곽을 감싸는 제1전극판(121)의 내측에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)는 전극 조립체(120)중 최외곽을 감싸는 제1전극판(121)과 세퍼레이터(123)의 사이에 개재될 수 있다. 일부 예들에서, 전극 조립체(120)중 제1전극판(121)이 원통형 캔(120)의 측면부(122)에 밀착/접촉될 수 있다. 구체적으로, 제1전극판(121)의 제1기재가 직접 원통형 캔(120)의 측면부(122)에 밀착/접촉될 수 있다. 이와 같이 측면부(122)에 밀착/접촉되는 제1기재가 기재 마감부로 정의될 수 있다. 이러한 제1기재, 기재 마감부 및 및 스웰링 테이프의 각각 및 상호간 유기적 결합 관계는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
일부 예들에서, 전극 조립체(120)의 최외곽에 제공되는 권취 종단이 마감 테이프(128)로 마감 처리됨으로써, 전극 조립체(120)의 권취 후, 전극 조립체(120)가 풀리지 않게 된다. 일부 예들에서, 마감 테이프(128)가 사용되지 않고, 상술한 스웰링 테이프(130)가 마감 테이프의 역할을 대신할 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)가 전극 조립체(120)의 내측에 위치될 뿐만 아니라 권취 종단까지 연장됨으로써, 권취된 전극 조립체(120)가 풀리지 않도록 하는 마감 테이프의 역할도 할 수 있다.
일부 예들에서, 원통형 캔(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(161a) 및 그 외측에 제2홀(161b)이 형성된 제1절연판(161)이 전극 조립체(120)와 바닥부(111)의 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제1절연판(161)은 전극 조립체(120)가 원통형 캔(110) 중 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 제1절연판(161)은 전극 조립체(120) 중 양극판(122)이 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 제1홀(161a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 센터핀(150)을 통해 상부로 신속히 이동하도록 할 수 있고, 제2홀(161b)은 음극탭(124)이 관통하여 바닥부(111)에 용접될 수 있도록 할 수 있다.
일부 예들에서, 원통형 캔(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(162a) 및 그 외측에 다수의 제2홀(162b)이 형성된 제2절연판(162)이 전극 조립체(120)와 캡 조립체(140)의 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제2절연판(162)은 전극 조립체(120)가 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉되지 않도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 제2절연판(162)은 전극 조립체(120) 중 음극판(121)이 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉하지 않도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 제1홀(162a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 캡 조립체(140)로 신속히 이동하도록 할 수 있고, 제2홀(162b)은 양극탭(125)이 관통하도록 하여 캡 조립체(140)에 용접되도록 할 수 있다. 또한 나머지 제2홀(162b)은 전해액 주입 공정에서, 전해액이 전극 조립체(120)로 신속히 흘러 들어가도록 할 수 있다.
일부 예들에서, 제1,2절연판(161,162)의 제1홀(161a,162a)의 직경은 센터핀(150)의 직경보다 작게 형성됨으로써, 외부 충격에 의해 센터핀(150)이 원통형 캔(110)의 바닥부(111) 또는 캡 조립체(140)에 전기적으로 접촉되지 않도록 한다.
일부 예들에서, 센터핀(150)은 속이 비어 있는 원형 파이프 형태로서, 전극 조립체(120)의 대략 중앙에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 센터핀(150)은 스틸, 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 폴리부틸렌 테프탈레이트(PolyButylene Terepthalate)을 포함할 수 있다. 이러한 센터핀(150)은 전지의 충방전 중 전극 조립체(120)의 변형을 억제하는 역할을 하며, 이차 전지의 내부에서 발생하는 가스의 이동 통로 역할을 한다. 경우에 따라 센터핀(150)은 생략될 수 있다.
캡 조립체(140)는 다수의 관통홀(141a)을 갖는 캡업(cap-up)(141), 캡업(141)의 하부에 위치된 안전벤트(142), 안전벤트(142)의 하부에 위치된 연결링(143), 안전벤트(142) 및 연결링(143)의 하부에 위치되고 다수의 관통홀(144a)을 가지며, 양극탭(125)과 전기적으로 접속된 캡다운(cap-down)(144)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 캡 조립체(140)는 캡업(141), 안전벤트(143) 및 캡다운(144)을 원통형 캔(110)의 측부(111)로부터 절연시키는 절연 가스켓(145)을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 절연 가스켓(145)은 실질적으로 원통형 캔(110)의 측부(111)에 형성된 비딩부(113)와 크림핑부(114)의 사이에 압착될 수 있다. 일부 예들에서, 캡업(141)의 관통홀(141a) 및 상기 캡다운(144)의 관통홀(144a)은 원통형 캔(110)의 내부에서 이상 내압 발생시 내부 가스를 외부로 배출할 수 있다. 일부 예들에서, 내부 가스가 캡다운(144)의 관통홀(144a)을 통해 안전벤트(143)를 상부 방향으로 반전시켜, 안전벤트(143)가 캡다운(144)으로부터 전기적으로 분리되고, 이어서 안전벤트(144)가 찢어지면서 내부의 가스가 캡업(141)의 관통홀(141a)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
일부 예들에서, 원통형 캔(110)의 내측에는 전해액(도면에 도시되지 않음)이 주액될 수 있으며, 이는 충방전시 전지 내부의 제1전극판(121) 및 제2전극판(122)에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온이 이동 가능하도록 한다. 이러한 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머 또는 고체(solid) 전해질을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지(100) 중 전극 조립체(120)에 대한 종단면도가 도시되어 있다. 여기서, 본 발명의 이해를 위해 전극 조립체(120)는 과장되어 도시되어 있다. 일례로, 제1전극판(121), 세퍼레이터(123) 및 제2전극판(122)은 상호간 밀착되어 있으나, 이해의 편의를 위해, 상호간 이격된 것으로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(120)는 제1전극판(121), 제1전극판(121)을 중심으로 그 상,하면에 각각 위치된 세퍼레이터(123), 어느 한 세퍼레이터(123) 상에 위치된 제2전극판(122)을 포함할 수 있다. 또한, 전극 조립체(120)는 제1전극판(121), 세퍼레이터(123) 및 제2전극판(122)이 적층된 채 대략 원형으로 권취됨으로써, 최종적으로 대략 원기둥 형태일 수 있다. 일부 예들에서, 권취가 시작되는 부분(권취된 전극 조립체(120)의 대략 중앙 영역)을 권취 선단으로 정의할 수 있고, 권취가 마감되는(끝나는) 부분(권취된 전극 조립체(120)의 대략 최외곽 영역)을 권취 종단으로 정의할 수 있다. 일부 예들에서, 권취 종단을 포함하는 전극 조립체(120)의 최외곽 영역 전체를 기재 마감부(1218)로 정의할 수 있으며, 기재 마감부(1218)가 원통형 캔(110)(즉, 측면부(112))에 전기적/기구적/열적으로 접촉/밀착할 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극판(121)이 기재 마감부(1218)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 제1전극판(121)이 원통형 캔(110)의 측면부(112)에 전기적/기구적/열적으로 접촉/밀착할 수 있다.
일부 예들에서, 마감 테이프(128)는 생략될 수 있으며, 스웰링 테이프(130)가 마감 테이프의 역할을 대신할 수 있다. 이때, 스웰링 테이프(130)는 전극 조립체(120)의 내측에서 권취 종단까지 연장됨이 바람직하다.
일부 예들에서, 전극 조립체(120)는 3개의 전기적/열적 경로 부재를 포함할 수 있다. 일례로, 전기적/열적 경로 부재는 전극 조립체(120)의 제1전극판(121)으로부터 하부 방향으로 연장되어 원통형 캔(110)의 바닥부(111)와 전기적/열적으로 결합되는 제1탭(124), 전극 조립체(120)의 제1전극판(121)에 구비되어 원통형 캔(110)의 측면부(112)와 전기적/열적으로 결합되는 기재 마감부(1218), 및 전극 조립체(120)의 제2전극판(122)으로부터 상부 방향으로 연장되어 캡 조립체(140)와 전기적/열적으로 결합되는 제2탭(125)을 포함할 수 있다(도 1b 참조).
일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)가 전극 조립체(120)의 내부에 위치되어 기재 마감부(1218)를 원통형 캔(110)의 측면부(112)에 가압함으로써, 기재 마감부(1218)와 원통형 캔(110)의 측면부(112) 사이에 접촉 저항을 최소화할 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)는 기재 마감부(1218)의 내측면(1212)에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)는 기재 마감부(1218)와 세퍼레이터(123)의 사이에 개재될 수 있다.
일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)의 수평 길이는 기재 마감부(1218)의 수평 길이 대비 대략 1% 내지 대략 100%일 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)의 권취 턴 길이는 기재 마감부(1218)의 권취 턴 길이 대비 대략 0.1턴 내지 대략 1턴일 수 있다. 일부 예들에서, "1턴"은 기재 마감부(1218) 또는 제1전극판(121)이 전극 조립체(120)를 완전히 한바퀴 감산 길이를 의미할 수 있다.
일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)는 전해액을 흡수하여 스웰링될 수 있다. 일례로, 스웰링 테이프(130)는 전해액의 흡수전 부피에 비해서 전해액의 흡수후 부피가 더 클 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)는 전해액을 흡수하여 부피가 커지는 아크릴계 바인더를 포함할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지(100) 중 전극 조립체(120)의 기재 마감부(1218)의 일부가 펼쳐진 상태에 대한 도면이 도시되어 있고, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 스웰링 테이프(130)의 스웰링전 및 후 상태에 대한 횡단면도가 도시되어 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 스웰링 테이프(130)는 기재 마감부(1218)의 내측면(1212)에 부착될 수 있으며, 대략 직사각 형태를 할 수 있다. 스웰링 테이프(130)의 높이(수직 높이)는 기재 마감부(1218)의 높이(수직 높이)와 같거나 작을 수 있으며, 또한 스웰링 테이프(130)의 길이(수평 길이)는 기재 마감부(1218)의 길이(수평 길이)와 같거나 작을 수 있다.
도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 스웰링 테이프(130)는 전해액을 흡수하게 되면, 일례로, 두께가 증가할 수 있다. 따라서, 전해액 주입 전에, 내측(즉, 기재 마감부(1218)의 내측면(1212))에 스웰링 테이프(130)를 갖는 전극 조립체(120)를 원통형 캔(110)의 내측에 용이하게 결합시킬 수 있고, 이후 전해액을 주입하게 되면 스웰링 테이프(130)가 전해액을 흡수하여 스웰링됨으로써 전극 조립체(120)의 기재 마감부(1218)가 원통형 캔(110)의 측면부(112)에 강하게 가압된다.따라서, 전극 조립체(120)의 기재 마감부(1218)와 원통형 캔(110)의 측면부(112) 사이에 전기적 접촉 저항이 감소될 수 있다. 즉, 전극 조립체(120)의 내측에 스웰링 테이프(130)를 위치시킴으로써, 전극 조립체(120)의 권취 반경에 편차가 발생한다고 해도 전극 조립체(120)의 기재 마감부(1218)와 캔(110) 사이의 접촉 저항을 최소화할 수 있는 이차 전지(100)를 제공할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지(100) 중 전극 조립체(120)의 기재 마감부(1218)의 일부가 펼쳐진 상태에 대한 도면이 도시되어 있고, 도 4b 및 도 4c를 참조하면, 스웰링 테이프(130)의 스웰링전 및 후 상태에 대한 횡단면도가 도시되어 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 스웰링 테이프(130)는 다수의 유닛을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 다수의 스웰링 테이프 유닛(130)이 기재 마감부(1218)의 내측면(1212)에 부착될 수 있다. 일부 예들에서, 다수의 스웰링 테이프 유닛(130)은 간격을 가지며 배열될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 전해액 흡수전 스웰링 테이프 유닛들(130) 사이의 간격에 비해 도 4b에 도시된 바와 같이, 전해액 흡수후 스웰링 테이프 유닛들(130) 사이의 간격이 좁을 수 있고, 또한 전해액 흡수전 스웰링 테이프 유닛들(130)의 두께에 비하여 전해액 흡수후 스웰링 테이프 유닛(130)의 두께도 증가할 수 있다.
이와 같이 스웰링 테이프 유닛들(130) 사이에 간격이 존재함으로써 전해액 주액 시간이 단축되고 또한 스웰링 테이프 유닛들(130)의 스웰링 현상도 신속하게 일어난다. 더욱이, 스웰링 테이프 유닛들(130) 사이에 간격이 존재함으로써, 전해액 주액후 스웰링 테이프 유닛들(130)의 특정 영역이 과도하게 부풀거나 돌출되는 현상이 방지될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지(100)중 전극 조립체(120)의 제1전극판(121)의 권취 전 상태에 대한 단면도가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1전극판(121)은 내측면(1212)과 외측면(1213)을 갖는 도전성의 제1기재(1211)와, 제1기재(1211)의 내측면(1212)과 외측면(1213)에 각각 제1활물질이 코팅되어 제공된 코팅부(1214,1215)와, 제1기재(1211)의 내측면(1212)과 외측면(1213)에 각각 제1활물질이 코팅되지 않아 제공된 비코팅부(1216,1217)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 비코팅부(1216,1217)가 전극 조립체(120)의 최외곽을 감쌀 수 있다. 일부 예들에서, 기재 마감부(1218)는 비코팅부(1216,1217)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 비코팅부(1216,1217)가 기재 마감부(1218)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 비코팅부(1217)의 길이는 비코팅부(1216)의 길이와 같거나 길 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)는 기재 마감부(1218)의 내측면(1212)(또는 비코팅부(1216))에 접착될 수 있다. 일부 예들에서, 기재 마감부(1218)의 외측면(1213)(또는 비코팅부(1217))이 원통형 캔(110)의 측면부(112)에 직접 전기적/기구적/열적으로 접촉될 수 있다.
일부 예들에서, 제1기재(1211)의 내측면(1212)에 부착된 코팅부(1214)는 2개의 분할된 부분으로 이루어질 수 있고, 또한 제1기재(1211)의 외측면(1213)에 부착된 코팅부(1215) 역시 2개의 분할된 부분으로 이루어질 수 있다. 일부 예들에서, 2개의 분할된 부분는 상호간 이격될 수 있고, 그 사이에 비코팅부(1216a,1217b)가 구비될 수 있다. 일부 예들에서, 2개의 코팅부들(1215) 사이의 비코팅부(1216b)에 제1탭(124)이 전기적으로 접속될 수 있다. 일부 예들에서, 제1탭(124)은 제1기재(1211)의 외측면(1213)에 접속될 수 있다. 상술한 바와 같이 제1탭(124)은 원통형 캔(110)의 바닥부(111)에 전기적으로 접속될 수 있다.
한편, 스웰링 테이프(130)의 수평 길이는 비코팅부(1216)(또는 기재 마감부(1218))의 수평 길이 대비 대략 1% 내지 대략 100%일 수 있다. 또한, 스웰링 테이프(130)의 권취 턴 길이는 기재 마감부(1218)(또는 비코팅부(1216))의 권취 턴 길이 대비 대략 0.1턴 내지 대략 1턴일 수 있다. 일부 예들에서, 스웰링 테이프(130)의 두께는 전해액 흡수전 내측면(1212)에 제공된 코팅부(1214)의 두께보다 작을 수 있으나, 전해약 흡수후 내측면(1212)에 제공된 코팅부(1214)의 두께와 같거나 클 수 있다.
따라서, 전해액 흡수후 스웰링 테이프(130)는 기재 마감부(1218)(또는 비코팅부(1217))를 원통형 캔(110)의 측면부(112)에 강하게 가압할 수 있다. 따라서, 전극 조립체(120)의 기재 마감부(1218)를 통해 전류 및/또는 열이 원통형 캔(110)에 효율적으로 전달 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 이차 전지
110; 캔
120; 전극 조립체 121; 제1전극판
1211; 제1기재 1212; 내측면
1213; 외측면 1214,1215; 코팅부
1216,1217; 비코팅부 1218; 기재 마감부
122; 제2전극판 123; 세퍼레이터
124; 제1탭 125; 제2탭
130; 스웰링 테이프 140; 캡 조립체
120; 전극 조립체 121; 제1전극판
1211; 제1기재 1212; 내측면
1213; 외측면 1214,1215; 코팅부
1216,1217; 비코팅부 1218; 기재 마감부
122; 제2전극판 123; 세퍼레이터
124; 제1탭 125; 제2탭
130; 스웰링 테이프 140; 캡 조립체
Claims (12)
- 캔;
상기 캔에 전기적으로 접촉하는 기재 마감부를 갖는 전극 조립체;
상기 캔을 막아 상기 전극 조립체를 밀봉하는 캡 조립체; 및
상기 기재 마감부의 내측에 위치되어 상기 기재 마감부를 캔에 가압하는 스웰링 테이프를 포함하는, 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 캔은 바닥부와, 상기 바닥부로부터 연장된 측면부를 포함하고, 상기 스웰링 테이프는 상기 기재 마감부를 상기 측면부에 가압하는, 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 전극 조립체는 제1전극판, 상기 제1전극판 상에 위치된 세퍼레이터, 상기 세퍼레이터 상에 위치된 제2전극판을 포함하되, 상기 제1전극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 제2전극판은 적층된 채 권취되고, 상기 기재 마감부는 상기 제1전극판이 상기 전극 조립체의 최외곽을 감쌈으로써 제공되는, 이차 전지. - 제3항에 있어서,
상기 제1전극판은 내측면과 외측면을 갖는 도전성의 제1기재와, 상기 제1기재의 내측면과 외측면에 각각 제1활물질이 코팅되어 제공된 코팅부와, 상기 제1기재의 내측면과 외측면에 각각 제1활물질이 코팅되지 않아 제공된 비코팅부를 포함하되, 상기 비코팅부가 상기 전극 조립체의 최외곽을 감싸는, 이차 전지. - 제4항에 있어서,
상기 기재 마감부는 상기 비코팅부를 포함하는, 이차 전지. - 제4항에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 상기 기재 마감부의 내측면에 접착된, 이차 전지. - 제4항에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 상기 기재 마감부의 내측면과 세퍼레이터의 사이에 개재된, 이차 전지. - 제4항에 있어서,
상기 제1전극판은 상기 제1기재에 용접된 제1탭을 더 포함하고, 상기 제1탭은 상기 캔에 전기적으로 접속된, 이차 전지. - 제4항에 있어서,
상기 스웰링 테이프의 길이는 상기 비코팅부의 길이 대비 1% 내지 100%인, 이차 전지. - 제4항에 있어서,
상기 스웰링 테이프의 권취 턴 길이는 상기 기재 마감부의 권취 턴 길이 대비 0.1턴 내지 1턴인, 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 전해액을 흡수하여 스웰링되는, 이차 전지. - 제1항에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 아크릴계 바인더를 포함하는, 이차 전지.
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