KR20220101304A - 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈 - Google Patents

이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈 Download PDF

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KR20220101304A
KR20220101304A KR1020210003174A KR20210003174A KR20220101304A KR 20220101304 A KR20220101304 A KR 20220101304A KR 1020210003174 A KR1020210003174 A KR 1020210003174A KR 20210003174 A KR20210003174 A KR 20210003174A KR 20220101304 A KR20220101304 A KR 20220101304A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스; 및 상기 전극 조립체와 연결되고 상기 전지 케이스의 외측으로 돌출되는 전극리드를 포함한다. 상기 전극리드는, 제1 부분; 제2 부분; 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 각각과 연결된 연결부를 포함한다. 상기 연결부는 상기 전극 조립체와 연결되고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 이격된 채, 각각이 상기 전지 케이스의 외측으로 돌출되며, 상기 제2 부분의 폭이 상기 제1 부분의 폭보다 좁다.

Description

이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈{SECONDARY BATTERY AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 병렬 연결에서도 전류 측정이 가능한 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리롤형 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는 상기 젤리롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리롤형과 스택형의 혼합 형태로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위 셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형의 케이스에 내장된 원통형 이차전지, 전극 조립체가 각형의 케이스에 내장된 각형 이차전지 및 전극 조립체가 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
도 1을 종래의 파우치형 이차전지에 대한 사시도이다.
도 1을 참고하면, 종래의 파우치형 이차전지(10)는, 전극 조립체(미도시)를 전해액과 함께 파우치형의 전지 케이스(30)에 수납하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 파우치형의 전지 케이스(30)의 수납부(30R)에 전극 조립체(미도시)를 위치시킨 후, 수납부(30R)의 바깥 둘레에 형성된 실링부(30S)를 열융착하여 밀봉함으로써 제조될 수 있다. 이 때, 전극 조립체(미도시)와 연결된 2개의 전극리드(40, 50)가 전지 케이스(30)의 외부로 돌출될 수 있다. 2개의 전극리드(40, 50) 중 하나는 양극리드이고, 다른 하나는 음극리드이다.
이러한 파우치형 이차전지(10)가 다른 이차전지들과 직렬 또는 병렬로 연결되어 대용량의 전지 모듈을 형성할 수 있다. 전지 모듈에 포함된 하나의 파우치형 이차전지(10)는 전지셀이라고 명명될 수 있다. 전지셀들이 병렬로 연결될 때, 전지셀 각각의 전압이 같기 때문에 병렬 구성에서의 전지셀의 전압은 쉽게 측정이 가능하다. 반면, 병렬 구성에서의 각각의 전지셀의 전류를 측정하는 것은 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 병렬로 연결되어도, 각각에 대한 전류 측정이 가능한 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스; 및 상기 전극 조립체와 연결되고 상기 전지 케이스의 외측으로 돌출되는 전극리드를 포함한다. 상기 전극리드는, 제1 부분; 제2 부분; 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 각각과 연결된 연결부를 포함한다. 상기 연결부는 상기 전극 조립체와 연결되고, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 이격된 채, 각각이 상기 전지 케이스의 외측으로 돌출되며, 상기 제2 부분의 폭이 상기 제1 부분의 폭보다 좁다.
상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상기 연결부로부터 상기 전지 케이스의 외부로 연장될 수 있다.
상기 제2 부분의 폭은 상기 제1 부분의 폭의 0.05배 이상 0.5배 이하일 수 있다.
상기 제2 부분은 션트(Shunt) 저항소자를 포함할 수 있다.
상기 연결부는 상기 전지 케이스의 내부에 위치할 수 있다.
상기 전지 케이스는 파우치형 케이스일 수 있다.
상기 전극 조립체는 전극탭이 형성된 전극시트들 및 상기 전극시트들 사이에 위치한 분리막을 포함할 수 있고, 상기 전극탭들이 상기 전극리드의 상기 연결부에 부착될 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 전극시트들 및 상기 분리막이 적층되어 형성된 스택형 전극 조립체일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은, 상기 이차전지를 복수로 포함하고, 상기 이차전지들은, 서로 병렬 연결된 제1 이차전지 및 제2 이차전지를 포함한다.
상기 제1 이차전지의 전극리드와 상기 제2 이차전지의 전극리드는 서로 같은 극성끼리 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 이차전지의 전극리드를 서로 이격된 2개의 부분으로 나누어 형성함으로써, 병렬로 연결되어도 각각의 이차전지에 대한 전류 측정이 가능할 수 있다. 전류의 개별 측정이 가능해짐에 따라 각각의 이차전지에 대한 저항 특성을 파악할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1을 종래의 파우치형 이차전지에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 사시도이다.
도 3은 도 2의 이차전지에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 2의 이차전지를 xy 평면 상에서 -z축 방향을 따라 바라본 평면도이다.
도 6은 도 5의 “B”부분을 확대하여 나타낸 부분도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에서, 각 이차전지 간의 연결 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 도 7의 전지 모듈에 포함된 이차전지들에 대한 전류 측정 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
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 이차전지에 대한 분해 사시도이다. 도 4는 도 2의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(100)는, 전극 조립체(200), 전극 조립체(200)가 수납되는 전지 케이스(300) 및 전극 조립체(200)와 연결되고 전지 케이스(300)의 외측으로 돌출되는 전극리드(400, 500)를 포함한다.
우선, 전극 조립체(200)는 전극탭(210t)이 형성된 전극시트(210, 220)들 및 전극시트(210, 220)들 사이에 위치한 분리막(230)을 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 전극 조립체(200)는, 스택형 전극 조립체, 젤리롤형 전극 조립체 또는 스택/폴딩형 전극 조립체일 수 있으나, 스텍형 전극 조립체인 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예에 다른 전극 조립체(200)는, 다수의 전극시트(210, 220)들이 분리막(230)을 사이에 두고 적층된 스택형 전극 조립체일 수 있다.
각 전극시트(210, 220)는 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 형성될 수 있으며, 상기 전극 집전체의 일부가 돌출되어 전극탭(210t)이 마련될 수 있다. 전극시트(210, 220)는 양극시트와 음극 시트로 구분될 수 있으며, 양극시트와 음극시트 사이에 분리막(230)이 개재될 수 있다. 일례로, 어느 한 전극시트(210)가 양극시트일 수 있으며, 그로부터 돌출된 전극탭(210t)은 양극탭일 수 있다. 다른 전극시트(220)는 음극시트일 수 있고, 그로부터 돌출된 전극탭(미도시)는 음극탭일 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 전극탭은 전극리드와 연결된다. 일례로, 어느 한 극성의 전극탭(210t)들이 어느 하나의 전극리드(400)에 접합될 수 있고, 다른 극성의 전극탭(미도시)들이 다른 전극리드(500)에 접합될 수 있다. 이러한 전극리드(400, 500)는 전지 케이스(300)의 양 단부로부터 돌출될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 2개의 전극리드(400, 500)가 서로 대향하는 방향으로 돌출되는 것으로 나타나 있으나, 돌출되는 방향에 특별한 제한은 없다. 즉, 이차전지(100)의 일측으로부터 서로 같은 방향으로 2개의 전극리드(400, 500)가 돌출되는 구조도 가능하다. 2개의 전극리드(400, 500) 중 하나는 양극리드일 수 있고, 다른 하나는 음극리드일 수 있다. 일례로, 도 4에 도시된 전극탭(210t)이 양극탭이라면, 그와 연결된 전극리드(400)는 양극리드이다.
한편, 본 실시예에 따른 전지 케이스(300)는 파우치형 케이스일 수 있다. 이러한 전지 케이스(300)는, 서로 열융착되는 상부 케이스(310) 및 하부 케이스(320)를 포함할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320)를 포함하는 전지 케이스(300)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트일 수 있다. 구체적으로, 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320) 각각은 밀봉을 위한 내측 수지층, 물질의 관통을 방지하는 금속층 및 가장 바깥쪽의 외측 수지층을 포함할 수 있다.
상기 외측 수지층은 외부로부터 파우치형 이차전지(100)를 보호하기 위해 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성을 갖고 전기적 절연성을 띌 수 있다. 이러한 외측 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET) 수지 또는 나일론(nylon) 수지를 포함할 수 있다. 상기 금속층은 공기, 습기 등이 파우치형 이차전지(100) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 금속층은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 상기 내측 수지층은 전극 조립체(200)를 내장한 상태에서 인가된 열과 압력에 의해 서로 열 융착될 수 있다. 이러한 내측 수지층은 무연신 폴리프로필렌(Casted PolyPropylene, CPP) 또는 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP)를 포함할 수 있다.
상부 케이스(310)와 하부 케이스(320) 각각에 전극 조립체(200)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(310R, 320R)가 형성될 수 있고, 전극 조립체(200)가 이러한 수납부(310R, 320R)에 수납될 수 있다. 수납부(310R, 320R)를 형성하는 방법에 특별한 제한은 없으며, 가압하는 펀치를 이용한 딥 드로잉 방식이 적용될 수 있다.
상부 케이스(310)와 하부 케이스(320) 각각의 수납부(310R, 320R)의 바깥둘레를 따라 실링부(310S, 320S)가 마련될 수 있다. 상부 케이스(310)의 상부 실링부(310S)와 하부 케이스(320)의 하부 실링부(320S)가 서로 열 융착되어, 전지 케이스(300)가 밀봉될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상부 실링부(310S)의 내측 수지층과 하부 실링부(320S)의 내측 수지층이 서로 대면한 상태에서 열 융착될 수 있다. 한편, 도 2 및 도 3에는 수납부가 형성되고, 서로 분리된 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320)를 도시하였으나, 상부 케이스의 일변과 하부 케이스의 일변이 일체로 형성된 라미네이트 시트일 수 있고, 또 상부 케이스와 하부 케이스 중 어느 하나에만 수납부가 형성되고 다른 하나는 수납부가 형성되지 않는 판상형 구조일 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참고하여, 본 실시예에 따른 전극리드에 대해 자세히 설명하도록 한다. 2개의 전극리드(400, 500) 중 어느 하나의 전극리드(400)를 기준으로 설명하는데, 상술한 바 대로, 어느 하나의 전극리드(400)는 양극리드 또는 음극리드일 수 있다. 즉, 후술하는 제1 부분(410), 제2 부분(420) 및 연결부(430)의 구조는, 양극리드나 음극리드에 제한 없이 형성될 수 있다.
도 5는 도 2의 이차전지를 xy 평면 상에서 -z축 방향을 따라 바라본 평면도이다. 도 6은 도 5의 “B”부분을 확대하여 나타낸 부분도이다.
도 3 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 전극리드(400)는, 제1 부분(410), 제2 부분(420) 및 제1 부분(410)과 제2 부분(420) 각각과 연결된 연결부(430)를 포함한다. 연결부(430)는 전극 조립체(200)와 연결되고, 제1 부분(410)과 제2 부분(420)은 서로 이격된 채 각각이 전지 케이스(300)의 외측으로 돌출된다. 이때, 제2 부분(420)의 폭(W2)이 제1 부분(410)의 폭(W1)보다 좁다. 구체적으로, 하나의 판상형 전극리드(400)의 일변에 대해 만입된 홈(G)이 형성되어, 제1 부분(410), 제2 부분(420) 및 연결부(430)가 마련될 수 있다.
연결부(430)는 전지 케이스(300)의 내부에 위치할 수 있고, 전극탭(210t)을 매개로 전극 조립체(200)와 연결될 수 있다. 즉, 전극시트(210)로부터 돌출된 전극탭(210t)들이 전극리드(400)의 연결부(430)에 부착될 수 있다.
제1 부분(410)과 제2 부분(420)은 연결부(430)로부터 전지 케이스(300)의 외부로 연장되는 것으로 볼 수 있는데, 상술한 바 대로, 제2 부분(420)의 폭(W2)이 제1 부분(410)의 폭(W1)보다 좁다. 여기서 제1 부분(410)과 제2 부분(420)의 폭(W1, W2)은 제1 부분(410)과 제2 부분(420)의 돌출방향과 수직하고, 전극시트(210, 220)들의 일면과 평행한 방향에 대한 길이를 의미할 수 있다. 즉, 도 3에서 x축과 평행한 방향의 길이에 해당할 수 있다.
이러한 제2 부분(420)은 션트(Shunt) 저항소자(700)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 부분(420)의 중간에 션트 저항소자(700)가 배치될 수 있다. 즉, 제2 부분(420) 중 외부로 돌출된 부분과 연결부(430)에 연결된 부분 사이에 션트 저항소자(700)가 위치할 수 있다.
상대적으로 폭이 넓은 제1 부분(410)은 낮은 저항을 갖게 되고, 이에 따라, 이차전지(100)의 충, 방전을 위한 큰 전류가 주로 제1 부분(410)을 통해 흐르게 된다. 반면, 상대적으로 폭이 좁은 제2 부분(420)은 높은 저항을 갖게 되고, 이에 따라 낮은 전류가 흐르며, 전류 측정을 위한 센싱용으로 사용될 수 있다.
특히, 제2 부분(420)는 션트 저항소자(700)와 같은 저항체를 포함하여, 이차전지(100)에 흐르는 전류가 측정될 수 있다. 션트 저항소자(700)는 전류를 측정하기 위한 소자로써, 매우 낮은 저항값을 구비하고, 전류 측정 대상이 되는 물체에 직렬로 연결될 수 있다. 이러한 션트 저항소자(700)에 검출기(800)를 연결하여 전위차를 측정하고 측정된 전위차를 통해 제2 부분(420)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
전극리드는 이차전지에 에너지를 주입하거나 또는 추출됨에 있어, 실질적으로 큰 전류가 흘러가는 부분이다. 종래의 이차전지(10, 도 1 참고)와 같이, 단일 형태인 전극리드(40, 50)에 전류 측정을 위한 저항 소자 등을 삽입할 경우, 발열이나 출력 부족 등 모두 이차전지의 손실로 이어진다. 반면, 본 실시예에 따른 이차전지(100)의 경우, 폭이 넓은 제1 부분(410)을 큰 전류가 흐르면서 에너지의 원활한 흐름이 가능한 부분으로 설계하고, 폭이 좁은 제2 부분(420)을 전류를 측정할 수 있는 부분으로 설계하였다. 즉, 기존의 큰 전류가 흐를 수 있는 부분을 유지하면서, 별도로 전류 측정이 가능한 부분을 마련하고자 하였다.
한편, 제2 부분(420)의 폭(W2)과 제1 부분(410)의 폭(W1) 간의 상대적인 비율은. 션트 저항소자(700)의 발열 정도, 기계적인 용접성 등을 고려하여 설정될 수 있다. 뿐만 아니라, 전극리드(400, 500)의 재질(저항계수), 두께, 길이 등을 고려하여 설정될 수 있다. 또한, 센싱되는 전압 값에 따라 제1 부분(410)과 제2 부분(420)이 적절한 저항을 갖는지 여부도 고려할 수 있다. 하나의 예시로써, 제2 부분(420)의 폭(W2)은 제1 부분(410)의 폭(W1)의 0.05배 이상 0.5배 이하일 수 있다. 제2 부분(420)의 폭(W2)이 제1 부분(410)의 폭(W1)의 0.5배 초과일 경우, 제1 부분(410)의 폭(W1)과 제2 부분(420)의 폭(W2)의 차이가 미비하여, 저항 차이가 크지 않아, 제1 부분(410)에 실질적으로 큰 전류가 흐르지 못해 손실이 발생할 수 있고, 제2 부분(420)이 센싱용으로 구성되기 부적합하다. 제2 부분(420)의 폭(W2)이 제1 부분(410)의 폭(W1)의 0.05배 미만일 경우, 제2 부분(420)의 폭(W2)이 너무 좁아져, 공정상 다루기 어렵고, 파손의 위험이 있다.
이하에선, 도 7 및 도 8을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 다른 전지 모듈에 대해 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈에서, 각 이차전지 간의 연결 관계를 설명하기 위한 개략도이다. 도 8은 도 7의 전지 모듈에 포함된 이차전지들에 대한 전류 측정 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈(1000)은, 이차전지(100a, 100b)를 복수로 포함한다. 구체적으로, 이차전지(100a, 100b)들은, 서로 병렬 연결된 제1 이차전지(100a) 및 제2 이차전지(100b)를 포함한다. 제1 이차전지(100a) 및 제2 이차전지(100b)는 앞에서 설명한 본 실시예에 따른 이차전지일 수 있다.
구체적으로, 제1 이차전지(100a)는 서로 대향하는 방향으로 돌출된 전극리드(400a, 500a)를 포함할 수 있고, 전극리드(400a, 500a)들 중 하나는 양극리드이고 다른 하나는 음극리드일 수 있다. 어느 하나의 전극리드(400a)는 제1 부분(410a), 제2 부분(420a) 및 연결부를 포함할 수 있다. 도 7에서 연결부를 나타내지 않았으나, 도 4나 도 6에서와 같이 전지 케이스 내부에 위치하고 있다.
마찬가지로, 제2 이차전지(100b)는 서로 대향하는 방향으로 돌출된 전극리드(400b, 500b)를 포함할 수 있고, 전극리드(400b, 500b)들 중 하나는 양극리드이고 다른 하나는 음극리드일 수 있다. 어느 하나의 전극리드(400b)는 제1 부분(410b), 제2 부분(420b) 및 연결부를 포함할 수 있다. 도 7에서 연결부를 나타내지 않았으나, 도 4나 도 6에서와 같이 전지 케이스 내부에 위치하고 있다.
제1 이차전지(100a)와 제2 이차전지(100b)는 병렬로 연결된다. 즉, 일 방향으로 돌출된 서로 같은 극성의 전극리드(400a, 400b)들끼리 연결되고, 타 방향으로 돌출된 서로 같은 극성의 전극리드(500a, 500b)들끼리 연결된다. 구체적으로 나타내지 않았으나, 전극리드들이 연결됨에 있어, 직접 용접 접합되어 연결되거나 버스바를 매개로 연결될 수 있다. 버스바를 매개로 연결되는 것은, 각각의 전극리드들이 하나의 버스바에 용접 접합되어 연결되는 것을 의미한다.
도 8은 도 7의 제1 이차전지(100a)와 제2 이차전지(100b)를 모식화한 것이다. R은 상대적으로 낮은 저항을 갖는 제1 부분(410a, 410b)을 의미하고 r은 상대적으로 높은 저항을 갖는 제2 부분(420a, 420b)을 의미한다.
서로 병렬 연결된 제1 이차전지(100a)와 제2 이차전지(100b)에 있어서, 제2 부분(420b)에 션트 저항소자 등의 저항체가 포함되고, 검출기(800)가 연결되어 제2 이차전지(100b)에 흐르는 전류가 측정될 수 있다. 도 8에서 구체적으로 도시하지 않았으나, 제1 이차전지(100a)의 제2 부분(420b, 도 7 참고, r에 해당)에도 검출기(800)가 연결되어 제1 이차전지(100a)에 흐르는 전류가 측정될 수 있다.
종래에는, 이차전지들이 병렬로 연결될 경우, 어느 하나의 이차전지에 흐르는 전류 값을 측정하기 어려웠다. 반면, 본 실시예에 따른 이차전지를 포함하는 전지 모듈(1000)의 경우, 이차전지(100a, 100b)들이 병렬로 연결되어도, 제2 부분(420a, 420b)이 마련되어 어느 하나의 이차전지(100a, 100b)에 대해 개별적인 전류 측정이 가능하다. 따라서, 각 이차전지(100a, 100b)에 대한 저항 특성을 파악할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 다시 참고하면, 전극리드(400, 500) 각각에 리드 필름(600)이 위치할 수 있다. 리드 필름(600)이 전극리드(400, 500) 를 각각 감싸는 형태로 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320) 사이에 위치할 수 있다.
이러한 리드 필름(600)은 전극리드(400, 500) 및 전지 케이스(300)의 금속층 사이에서 단락이 발생되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 파우치형 전지 케이스(300)의 밀봉성을 향상시킬 수 있다. 금속 재질의 전극리드(400, 500)는 파우치형 전지 케이스(300)의 내측 수지층에 열 융착 시 접촉 저항이 다소 커 표면 밀착력이 저하될 수 있다. 하지만, 본 실시예와 같이, 리드 필름(600)이 구비되면, 이러한 밀착력 저하 현상이 방지될 수 있다. 또한, 리드 필름(600)은 절연성 재질을 포함하여, 전극리드(400, 500)에서 파우치형 전지 케이스(300)로 전류가 인가되는 것을 차단할 수 있다.
리드 필름(600)은 절연성 및 열 융착성을 갖는 필름으로 이루어질 수 있다. 리드 필름(600)은 예를 들어 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리프로필렌(PolyPropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 중 적어도 하나를 포함할 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 이차전지가 여러 개로 모여 전지 모듈을 형성할 수 있다. 이러한 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
상기 이차전지, 상기 전지 모듈 또는 상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 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
400, 500: 전극리드
410: 제1 부분
420: 제2 부분
430: 연결부

Claims (10)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스; 및
    상기 전극 조립체와 연결되고 상기 전지 케이스의 외측으로 돌출되는 전극리드를 포함하고,
    상기 전극리드는, 제1 부분; 제2 부분; 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 각각과 연결된 연결부를 포함하며,
    상기 연결부는 상기 전극 조립체와 연결되고,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 서로 이격된 채, 각각이 상기 전지 케이스의 외측으로 돌출되며
    상기 제2 부분의 폭이 상기 제1 부분의 폭보다 좁은 이차전지.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상기 연결부로부터 상기 전지 케이스의 외부로 연장되는 이차전지.
  3. 제1항에서,
    상기 제2 부분의 폭은 상기 제1 부분의 폭의 0.05배 이상 0.5배 이하인 이차전지.
  4. 제1항에서,
    상기 제2 부분은 션트(Shunt) 저항소자를 포함하는 이차전지.
  5. 제1항에서,
    상기 연결부는 상기 전지 케이스의 내부에 위치하는 이차전지.
  6. 제1항에서,
    상기 전지 케이스는 파우치형 케이스인 이차전지.
  7. 제1항에서,
    상기 전극 조립체는 전극탭이 형성된 전극시트들 및 상기 전극시트들 사이에 위치한 분리막을 포함하고,
    상기 전극탭들이 상기 전극리드의 상기 연결부에 부착되는 이차전지.
  8. 제7항에서,
    상기 전극 조립체는 상기 전극시트들 및 상기 분리막이 적층되어 형성된 스택형 전극 조립체인 이차전지.
  9. 제1항에 따른 이차전지를 복수로 포함하고,
    상기 이차전지들은, 서로 병렬 연결된 제1 이차전지 및 제2 이차전지를 포함하는 전지 모듈.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 이차전지의 전극리드와 상기 제2 이차전지의 전극리드는 서로 같은 극성끼리 연결되는 전지 모듈.
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