KR20220118892A - 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

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KR20220118892A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지는, 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 하단에 형성된 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 캔; 상기 제1 전극 탭과 결합되며 상기 전지 캔 내에 위치하는 제1 집전판; 상기 개방부를 커버하는 캡 플레이트; 상기 전극 조립체의 유동을 방지하고 상기 전지 캔의 실링력을 강화하도록 구성되는 실링 스페이서; 및 상기 제2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 셀 단자; 를 포함한다.

Description

원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차{Cylindrical secondary battery cell, and battery pack and vehicle including the same}
본 발명은, 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는, 본 발명은 내부 전극 조립체의 움직임을 최소화할 수 있는 구조를 갖는 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
원통형 이차전지에 있어서, 집전 효율의 극대화를 위해 전지 캔이 높이 방향을 따라 상하로 각각 양극 탭 및 음극 탭이 연장된 형태를 갖는 젤리롤을 적용할 수 있다. 이러한 구조를 갖는 젤리롤이 적용되는 원통형 이차전지에 있어서, 양극 탭 및 음극 탭 각각을 셀 단자 및 전지 캔과 각각 연결시키기 위한 중간 매개체로서 집전판이 이용될 수 있다.
이 경우, 예를 들어, 양극 집전판은 젤리롤의 일 면을 커버하면서 양극 탭과 결합되고, 음극 집전판은 젤리롤의 타 면을 커버하면서 음극 탭과 결합될 수 있다. 또한, 상기 양극 집전판은 셀 단자와 전기적으로 연결되며, 음극 집전판은 전지 캔과 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 원통형 이차전지에서는, 특히 음극 집전판과 캡 플레이트 사이에 비교적 큰 빈 공간이 형성될 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트와 반대편에 위치하는 전지 캔의 바닥 면과 양극 집전판 사이에도 빈 공간이 형성될 수 있다.
이러한 빈 공간들은, 젤리롤이 전지 캔의 내부에서 특히 상하 방향, 즉 원통형 이차전지의 높이 방향을 따라 움직이게 하는 원인이 될 수 있다. 상기 젤리롤이 이처럼 상하 방향으로 움직이는 경우, 집전판과 전극 탭 사이의 결합 부위에 손상이 발생될 수 있으며, 이에 더하여 집전판과 전지 캔 간의 결합 부위, 집전판과 셀 단자 간의 결합 부위 등에도 손상이 발생될 수 있다.
따라서, 이러한 젤리롤의 유동 공간을 최대한 축소시킬 필요가 있다. 또한, 젤리롤의 유동 공간 축소를 위해 적용하는 부가적인 부품을 사용하는 경우 공정 상의 번잡성이 증가되고, 제조 단가 또한 상승할 수 있으므로 기존에 이미 적용되던 부품을 활용하여 이러한 문제를 해소할 필요성이 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 전지 캔 내에서 젤리롤이 움직임으로써 전기적 결합 부위에 손상이 발생되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 원통형 이차전지의 제조에 있어서, 기존에 적용되던 부품을 활용하여 젤리롤의 움직임을 방지함으로써, 추가 부품의 적용으로 인해 발생되는 제조 공정 복잡화 및 제조 비용 증가 등을 방지하는 것을 또 다른 목적으로 할 수도 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지는, 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 하단에 형성된 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 캔; 상기 제1 전극 탭과 결합되며 상기 전지 캔 내에 위치하는 제1 집전판; 상기 개방부를 커버하는 캡 플레이트; 상기 전극 조립체의 유동을 방지하고 상기 전지 캔의 실링력을 강화하도록 구성되는 실링 스페이서; 및 상기 제2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 셀 단자; 를 포함한다.
상기 실링 스페이서는, 상기 제1 집전판과 상기 캡 플레이트 사이에 개재되는 유동 방지부; 상기 전지 캔과 상기 캡 플레이트 사이에 개재되는 실링부; 및 상기 유동 방지부와 상기 실링부 사이를 연결하는 연결부; 를 포함할 수 있다.
상기 유동 방지부는, 상기 제1 집전판과 상기 캡 플레이트 사이의 거리와 대응되는 높이를 가질 수 있다.
상기 유동 방지부는, 상기 전극 조립체의 일 면 상에서 중심부에 위치할 수 있다.
상기 유동 방지부는, 상기 전극 조립체의 권취 중심 홀과 대응되는 위치에 형성되는 스페이서 홀을 구비할 수 있다.
상기 실링부는, 상기 전지 캔의 내주면 둘레를 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 연결부는, 상기 유동 방지부로부터 방사상으로 연장되는 복수의 연장 레그를 포함할 수 있다.
상기 복수의 연장 레그는, 상기 제1 집전판과 접촉하지 않도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 연장 레그는, 상기 캡 플레이트와 접촉하지 않도록 구성될 수 있다.
상기 제1 집전판은, 상기 전극 조립체의 일 면 상에서 중심부에 위치하는 중심부; 상기 중심부로부터 연장되며 상기 제1 전극 탭과 결합되는 탭 결합부; 및 상기 중심부로부터 연장되거나 또는 상기 탭 결합부의 단부로부터 연장되어 상기 전지 캔과 상기 실링부 사이에 개재되는 캔 접촉부; 를 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 원통형 이차전지의 높이 방향을 따라 상기 캔 접촉부와 중첩되지 않도록 위치할 수 있다.
상기 원통형 이차전지는, 상기 제1 전극 탭과 결합되는 제2 집전판; 및 상기 전지 캔의 상단에 형성된 폐쇄부와 상기 제2 집전판 사이에 개재되는 인슐레이터; 를 더 포함하라 수 있다.
상기 인슐레이터는, 상기 제2 집전판과 상기 폐쇄부 사이의 거리와 대응되는 높이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원통형 이차전지 및 이를 수용하는 팩 하우징을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전지 캔 내에서 젤리롤의 움직임이 최소화 되어 전기적 결합 부위에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 젤리롤의 유동 방지를 위한 부품을 추가적으로 적용하는 대신 기존에 적용되던 부품을 활용함으로써 제조 공정의 복잡화 및 제조 비용의 증가를 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 제1 집전판의 예시적 형태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일체형 스페이서가 적용된 영역을 나타내는 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 원통형 이차전지의 바닥면을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 인슐레이터가 적용된 영역을 나타내는 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 집전판과 전극 탭의 결합 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지(1)는, 전극 조립체(10), 전지 캔(20), 제1 집전판(30), 캡 플레이트(40), 실링 스페이서(50) 및 셀 단자(60)를 포함한다. 상기 원통형 이차전지(1)는, 상술한 구성요소들 이 외에 절연 가스켓(G) 및/또는 제2 집전판(70) 및/또는 인슐레이터(80)를 더 포함할 수도 있다.
도 2, 도 4, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 전극 조립체(10)는, 제1 전극 탭(11) 및 제2 전극 탭(12)을 구비한다. 상기 전극 조립체(10)는, 제1 극성을 갖는 제1 전극, 제2 극성을 갖는 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 상기 제1 전극은 음극 또는 양극이고, 제2 전극은 제1 전극과 반대되는 극성을 갖는 전극에 해당한다.
상기 전극 조립체(10)는, 예를 들어 젤리-롤(jelly-roll) 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(10)는, 제1 전극, 분리막, 제2 전극을 순차적으로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 이러한 젤리-롤 타입의 전극 조립체(10)는, 그 중심부에 형성되어 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 연장되는 권취 중심 홀(C)을 구비할 수 있다. 한편, 상기 전극 조립체(10)의 외주면 상에는 전지 캔(20)과의 절연을 위해 추가적인 분리막이 구비될 수 있다.
상기 제1 전극은, 제1 전극 집전체 및 제1 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포되어 형성되는 제1 전극 활물질 층을 포함한다. 상기 제1 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 제1 전극 무지부가 존재한다. 상기 제1 전극 무지부는, 제1 전극이 펼쳐진 상태를 기준으로 볼 때 제1 전극의 길이 방향을 따라 일 측 단부로부터 타 측 단부까지 연장된 형태를 갖는다. 상기 제1 전극 무지부는, 상술한 바와 같은 제1 전극 탭(11)으로서 기능한다. 상기 제1 전극 탭(11)은, 전극 조립체(10)의 일 면 상에 구비된다. 좀 더 구체적으로, 상기 제1 전극 탭(11)은, 전지 캔(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 하부에 구비된다.
상기 제2 전극은, 제2 전극 집전체 및 제2 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포되어 형성되는 제2 전극 활물질 층을 포함한다. 상기 제2 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 제2 전극 무지부는, 제2 전극이 펼쳐진 상태를 기준으로 볼 때 제2 전극의 길이 방향을 따라 일 측 단부로부터 타 측 단부까지 연장된 형태를 갖는다. 상기 제2 전극 무지부는, 상술한 바와 같은 제2 전극 탭(12)으로서 기능한다. 상기 제2 전극 탭(12)은, 전극 조립체(10)의 타 면 상에 구비된다. 좀 더 구체적으로, 상기 제2 전극 탭(12)은, 전지 캔(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 상부에 구비된다.
즉, 상기 제1 전극 탭(11)과 제2 전극 탭(12)은, 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향), 즉 원통형 이차전지(1)의 높이 방향을 따라 서로 반대 방향으로 연장 돌출된다.
본 발명에 있어서, 양극판에 코팅되는 양극 활물질과 음극판에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
일 예에서, 양극 활물질은 일반 화학식 A[AxMy]O2+z(A는 Li, Na 및 K 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M은 Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, 및 Cr에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; x ≥ 0, 1 ≤ x+y ≤2, ­0.1 ≤ z ≤ 2; x, y, z 및 M에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨)로 표시되는 알칼리 금속 화합물을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 양극 활물질은 US6,677,082, US6,680,143 등에 개시된 알칼리 금속 화합물 xLiM1O2­(1­x)Li2M2O3(M1은 평균 산화 상태 3을 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 평균 산화 상태 4를 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; 0≤x≤1)일 수 있다.
또 다른 예에서, 양극 활물질은, 일반 화학식 LiaM1 xFe1­xM2 yP1­yM3 zO4­z(M1은 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si, Ge, V 및 S에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M3는 F를 선택적으로 포함하는 할로겐족 원소를 포함; 0 < a ≤2, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ z < 1; a, x, y, z, M1, M2, 및 M3에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨), 또는 Li3M2(PO4)3[M은 Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함]로 표시되는 리튬 금속 포스페이트일 수 있다.
바람직하게, 양극 활물질은 1차 입자 및/또는 1차 입자가 응집된 2차 입자를 포함할 수 있다.
일 예에서, 음극 활물질은 탄소재, 리튬금속 또는 리튬금속화합물, 규소 또는 규소화합물, 주석 또는 주석 화합물 등을 사용할 수 있다. 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 음극 활물질로 사용 가능하다. 탄소재로는 저결정 탄소, 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다.
분리막은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있다. 다른 예시로서, 분리막은 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있다.
분리막의 적어도 한 쪽 표면에는 무기물 입자의 코팅층을 포함할 수 있다. 또한 분리막 자체가 무기물 입자의 코팅층으로 이루어지는 것도 가능하다. 코팅층을 구성하는 입자들은 인접하는 입자 사이 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 존재하도록 바인더와 결합된 구조를 가질 수 있다.
무기물 입자는 유전율이 5이상인 무기물로 이루어질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 상기 무기물 입자는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1­xLaxZr1­yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3­PbTiO3(PMN­PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
전해질은 A+B--와 같은 구조를 갖는 염일 수 있다. 여기서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함한다. 그리고 B--는 F--, Cl--, Br--, I--, NO3 --, N(CN)2 --, BF4 --, ClO4 --, AlO4 --, AlCl4 --, PF6 --, SbF6 --, AsF6 --, BF2C2O4 --, BC4O8 --, (CF3)2PF4 --, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 --, (CF3)5PF--, (CF3)6P--, CF3SO3 --, C4F9SO3 --, CF3CF2SO3 --, (CF3SO2)2N--, (FSO2)2N-- ,　CF3CF2(CF3)2CO--, (CF3SO2)2CH--, (SF5)3C--, (CF3SO2)3C--, CF3(CF2)7SO3 --, CF3CO2 --, CH3CO2 -,SCN--　및 (CF3CF2SO2)2N--로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 음이온을 포함한다.
전해질은 또한 유기 용매에 용해시켜 사용할 수 있다. 유기 용매로는, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylenecarbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드 (dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γ-butyrolactone) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4 및 도 7을 참조하면, 상기 전지 캔(20)은, 그 하단에 형성된 개방부를 통해 전극 조립체(10)를 수용한다. 상기 전지 캔(20)은, 그 하단에 개방부가 형성되고 상단에는 폐쇄부가 형성된 대략 원통형의 수용체이다. 상기 전지 캔(20)은, 금속과 같은 도전성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 상기 전지 캔(20)의 재질은, 예를 들어 알루미늄일 수 있다. 상기 전지 캔(20)의 측면(외주면)과 상면은 일체로 형성될 수 있다. 상기 전지 캔(20)의 상면(X-Y 평면에 나란한 면)은 대략 플랫(flat)한 형태를 가질 수 있다. 상기 전지 캔(20)은, 하단에 형성된 개방부를 통해 전극 조립체(10)와 함께 전해질도 수용한다.
상기 전지 캔(20)은, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결된다. 상기 전지 캔(20)은, 전극 조립체(10)의 제1 전극 탭(11)과 연결된다. 따라서, 상기 전지 캔(20)은, 전기적으로 제1 전극 탭(11)과 동일한 극성을 갖는다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 전지 캔(20)은, 그 하단에 형성되는 비딩부(21) 및 크림핑부(22)를 구비할 수 있다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 내부에 수용된 전극 조립체(10)의 하방에 위치한다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)이 외주면 둘레를 압입하여 형성된다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 내경을 부분적으로 감소시킴으로써, 전지 캔(20)의 폭과 대략 대응되는 사이즈를 가질 수 있는 전극 조립체(10)가 전지 캔(20)의 하단에 형성된 개방부를 통해 빠져나오지 않도록 한다. 상기 비딩부(21)는, 캡 플레이트(40)가 안착되는 지지부로서도 기능할 수 있다.
상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 하방에 형성된다. 상기 크림핑부(22)는, 실링 스페이서(50)의 가장자리 둘레 부분이 개재된 상태로 캡 플레이트(30)의 가장자리 둘레 부분을 감싸도록 연장 및 절곡된 형태를 갖는다.
도 2 내지 도 4 및 도 8을 참조하면, 상기 제1 집전판(30)은, 전극 조립체(10)의 제1 전극 탭(11)과 결합되며 전지 캔(20) 내에 위치한다. 상기 제1 집전판(30)은, 전극 조립체(10)의 하단 일 면의 적어도 일부를 커버한다. 상기 전극 조립체(10)와 제1 집전판(30)을 포함하는 결합체는 전지 캔(20)의 하단에 형성되는 개방부를 통해 전지 캔(20) 내에 삽입될 수 있다. 상기 제1 집전판(30)은, 전지 캔(20)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제1 집전판(30)은, 전극 조립체(10)와 전지 캔(20) 간의 전기적 연결을 위한 매개체로서 기능할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 집전판(30)은, 예를 들어 중심부(31), 탭 결합부(32) 및 캔 접촉부(33)를 포함할 수 있다. 상기 중심부(31)는, 전극 조립체(10)의 하단에 형성되는 일 면 상에서 중심부에 위치한다. 상기 중심부(31)에는 제1 집전판 홀(H1)이 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 집전판 홀(H1)은, 전극 조립체(10)의 권취 중심 홀(C)과 대응되는 위치에 형성된다. 상기 제1 집전판 홀(H1)은, 후술할 셀 단자(60)와 제2 집전판(70) 간의 결합을 위한 용접봉의 삽입이나 레이저 조사를 위한 통로로서 기능할 수 있다. 그 밖에도, 상기 제1 집전판 홀(H1)은 전해액의 주액 시에 전극 조립체(10) 내부로 원활한 전해액 함침이 이루어질 수 있도록 하는 통로로서도 기능할 수 있다.
상기 탭 결합부(32)는, 중심부(31)로부터 연장되며 제1 전극 탭(11)과 결합한다. 상기 탭 결합부(32)는, 예를 들어 복수개가 구비될 수 있다. 이 경우, 복수의 탭 결합부(32)들 각각은, 중심부(31)로부터 방사상으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 캔 접촉부(33)는, 도 3에 도시된 바와 같이 중심부(31)로부터 연장되거나 또는 도 3에 도시된 것과는 달리 탭 결합부(32)의 단부로부터 연장될 수 있다. 상기 캔 접촉부(33)의 단부는 후술할 실링 스페이서(50)의 실링부(52)와 전지 캔(20) 사이에 개재되어 전지 캔(20)과 접촉할 수 있으며, 이로써 전지 캔(20)과 제1 집전판(30) 간의 전기적 연결이 이루어질 수 있다.
상기 캔 접촉부(33)는, 예를 들어 복수개가 구비될 수 있다. 이 경우, 복수의 캔 접촉부(33)들은, 도 3에 도시된 바와 같이, 중심부(31)로부터 방사상으로 연장된 형태를 가질 수 있고, 서로 이웃하는 탭 결합부(32) 사이에 적어도 하나의 캔 접촉부(33)가 위치할 수 있다. 또는, 상기 복수의 캔 접촉부(33)들은, 도 3에 도시된 것과는 달리, 복수의 탭 결합부(32) 각각의 단부로부터 연장된 형태를 가질 수도 있다.
도 2, 도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 캡 플레이트(40)는, 전지 캔(20)에 형성된 개방부를 커버한다. 상기 캡 플레이트(40)는, 강성 확보를 위해 예를 들어 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 캡 플레이트(40)는, 원통형 이차전지(1)의 하면을 이룬다. 본 발명의 원통형 이차전지(1)에 있어서, 캡 플레이트(40)는, 전도성을 갖는 금속 재질인 경우에도, 극성을 갖지 않을 수 있다. 극성을 갖지 않는다는 것은, 상기 캡 플레이트(40)가 전지 캔(20) 및 관통 단자(40)와 전기적으로 절연되어 있음을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 캡 플레이트(40)는, 양극 단자 또는 음극 단자로서 기능하지 않는다. 따라서, 상기 캡 플레이트(40)는, 전극 조립체(10) 및 전지 캔(20)과 전기적으로 연결될 필요가 없으며, 그 재질이 반드시 전도성 금속이어야 하는 것도 아니다.
본 발명의 전지 캔(20)이 비딩부(21)를 구비하는 경우, 상기 캡 플레이트(40)는, 전지 캔(20)에 형성된 비딩부(21) 상에 안착될 수 있다. 또한, 본 발명의 전지 캔(20)이 크림핑부(22)를 구비하는 경우, 상기 캡 플레이트(40)는, 크림핑부(22)에 의해 고정된다. 상기 캡 플레이트(40)와 전지 캔(20)의 크림핑부(22) 사이에는 전지 캔(20)의 기밀성 확보를 위해 실링 스페이서(50)의 가장자리 둘레 부분이 개재된다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 캡 플레이트(40)는, 전지 캔(20)의 내부에 발생된 가스로 인해 내압이 기 설정된 수치를 넘어서 증가하는 것을 방지하기 위해 벤팅부(41)를 더 구비할 수 있다. 상기 벤팅부(41)는, 캡 플레이트(40) 중 주변 영역과 비교하여 더 얇은 두께를 갖는 영역에 해당한다. 상기 벤팅부(31)는, 주변 영여과 비교하여 구조적으로 취약하다. 따라서, 상기 원통형 이차전지(1)에 이상이 발생하여 전지 캔(20)의 내부 압력이 일정 수준 이상으로 증가하게 되면 벤팅부(41)가 파단되어 전지 캔(20)의 내부에 생성된 가스가 배출될 수 있다. 상기 벤팅부(41)는, 예를 들어 캡 플레이트(40)의 어느 일 면 상에 또는 양 면 상에 노칭(notching)을 하여 부분적으로 전지 캔(20)의 두께를 감소시킴으로써 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 캡 플레이트(40)의 하단부는 전지 캔(20)의 하단부보다 더 상방에 위치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 전지 캔(20)의 하단부가 지면에 닿거나 또는 모듈이나 팩 구성을 위한 하우징의 바닥면에 닿더라도, 캡 플레이트(40)는 지면 또는 하우징의 바닥면에 닿지 않게 된다. 따라서, 원통형 이차전지(1)의 무게로 인해 벤팅부(41)의 파단에 요구되는 압력이 설계치와 달라지는 현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라 벤팅부(41)의 파단 원활성이 확보될 수 있다.
한편, 상기 벤팅부(41)가 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 폐루프 형태를 갖는 경우, 파단의 용이성 측면에서는 캡 플레이트(40)의 중심부로부터 벤팅부(41)에 이르는 거리가 멀수록 유리하다. 이는, 동일한 벤팅 압이 작용했을 때, 상기 캡 플레이트(40)의 중심부로부터 벤팅부(40)에 이르는 거리가 멀어질수록 벤팅부(41)에 작용하는 힘이 커져 파단이 용이해지기 때문이다. 또한, 벤팅 가스 배출의 원활성 측면에서도 캡 플레이트(40)의 중심부로부터 벤팅부(41)에 이르는 거리가 멀수록 유리하다. 이러한 관점에서 볼 때, 상기 벤팅부(41)는, 캡 플레이트(40)의 가장자리 둘레 영역으로부터 하방(도 4를 기준으로 아래를 향하는 방향)으로 돌출된 대략 플랫한 영역의 가장자리 둘레를 따라 형성되는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 도 6에서는, 상기 벤팅부(41)가 대략 원을 그리며 연속적으로 형성된 경우를 도시하고 있으나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 벤팅부(41)는, 캡 플레이트(40) 상에 대략 원을 그리며 불연속적으로 형성될 수도 있고, 대략 직선 형태 또는 그 밖의 다른 형태로 형성될 수도 있다.
도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 실링 스페이서(50)는, 전극 조립체(10)의 유동을 방지하고, 전지 캔(20)의 실링력을 강화하도록 구성된다. 상기 실링 스페이서(50)는, 예를 들어 유동 방지부(51), 실링부(52) 및 연결부(53)를 포함할 수 있다. 상기 유동 방지부(51)는, 제1 집전판(30)과 캡 플레이트(40) 사이에 개재된다. 상기 유동 방지부(51)는, 제1 집전판(30)과 캡 플레이트(40) 사이의 거리와 대응되는 높이를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 유동 방지부(51)는, 제1 집전판(30)과 캡 플레이트(40) 사이에 형성되는 유격으로 인해 전극 조립체(10)가 전지 캔(20) 내에서 움직이는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 상기 유동 방지부(51)는, 전극 조립체(10)와 제1 집전판(30) 간의 결합 부위 및/또는 제1 집전판(30)과 전지 캔(20) 간의 결합 부위에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 유동 방지부(51)는, 전극 조립체(10) 하단의 일 면 상에서 대략 중심부에 위치할 수 있다. 상기 유동 방지부(51)는, 전극 조립체(10)의 권취 중심 홀(C)과 대응되는 위치에 형성되는 스페이서 홀(H2)을 구비할 수 있다. 상기 스페이서 홀(H2)은, 상술한 제1 집전판 홀(H1)과 마찬가지로 용접봉의 삽입 통로 또는 레이저 조사를 위한 통로로서 기능 할 수 있다. 상기 스페이서 홀(H2)은, 상술한 제1 집전판 홀(H1)과 마찬가지로, 전해액의 주액 시에 전극 조립체(10) 내부로 원활한 전해액 함침이 이루어질 수 있도록 하는 통로로서도 기능할 수 있다.
상기 실링부(52)는, 전지 캔(20)과 캡 플레이트(40)에 개재된다. 상기 실링부(52)는, 전지 캔(20)의 내주면 둘레를 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 전지 캔(20)이 크림핑부(22)를 구비하는 경우, 상기 실링부(52)는, 크림핑부(22)의 절곡 형상을 따라 함께 절곡되어 캡 플레이트(40)의 가장자리 둘레 영역을 감쌀 수 있다. 이처럼, 상기 실링부(52)는, 캡 플레이트(40)의 고정력 향상 및 전지 캔(20)의 실링력 향상을 위한 가스켓으로서 기능할 수 있다.
상기 연결부(53)는, 유동 방지부(51)와 실링부(52) 사이를 연결한다. 상기 연결부(53)는, 예를 들어 유동 방지부(51)로부터 방사상으로 연장되는 복수의 연장 레그(53a)를 포함할 수 있다. 상기 연결부(53)가 이와 같이 구성되는 경우, 서로 인접한 연장 레그(53a) 사이의 공간을 통해 전해액 주입이 원활하게 이루어질 수 있고, 내압 증가에 따른 벤팅 발생 시에 내부 가스가 원활하게 배출될 수 있다.
상기 복수의 연장 레그(53a)들은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 집전판(30)의 캔 접촉부(33) 중 크림핑부(22)에 삽입된 부분을 제외한 나머지 부분 및/또는 캡 플레이트(40)와 접촉하지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(53)는, 원통형 이차전지(1)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 캔 접촉부(33)와 중첩되지 않도록 위치할 수 있다. 특히, 상기 연장 레그(53a)들이 유동 방지부(51)로부터 방사상으로 연장된 형태를 갖고, 복수의 상기 캔 접촉부(33)들이 중심부(31)로부터 방사상으로 연장된 형태를 갖는 경우, 연장 레그(53a)들과 캔 접촉부(33)들은 서로 연직 방향을 따라 중첩되지 않도록 서로 엇갈린 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 전지 캔(20)에 연직 방향의 압축력이 가해져 부품들의 형태 변형이 발생되더라도 연장 레그(53a)와 캔 접촉부(33) 간의 간섭 발생 가능성이 현저히 낮아질 수 있고, 이로써 부품들 간의 결합 부위가 파손되는 등의 문제가 발생할 가능성을 현저히 감소시킬 수 있다.
이 경우, 상기 원통형 이차전지(1)를 높이 방향(Z축에 나라한 방향)을 따라 압축시키는 사이징(sizing) 공정이나 그 밖의 다른 원인으로 인해 실링 스페이서(50)의 형태 변형이 발생되더라도 실링 스페이서(50)의 연결부(53)와 제1 집전판(30)의 캔 접촉부(33) 간의 간섭이 최소화 될 수 있다. 특히, 상기 연장 레그(53a)가 캡 플레이트(40)와 접촉하지 않도록 구성되는 경우, 사이징 공정이나 외부 충격으로 인해 전지 캔(20)에 형태 변형이 발생하더라도 연장 레그(53a)의 형태 변형이 발생될 가능성을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 실링 스페이서(50)를 구성하는 각각의 구성요소들은 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 사출에 의해 유동 방지부(51), 실링부(52) 및 연결부(53)가 일체화된 실링 스페이서(50)를 제조할 수 있다. 즉 본 발명의 원통형 이차전지(1)는, 전지 캔(20)의 개방부를 실링하기 위해 이용되는 가스켓 부품의 변형 제작을 통해 하나의 부품으로서 전지 캔(20)의 개방부에 대한 실링력 강화 및 전극 조립체(10)의 유동 방지 효과를 모두 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 추가 부품의 적용으로 인해 발생되는 제조 공정의 복잡화 및 제조 비용 증가 등을 방지할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 셀 단자(60)는 전극 조립체(10)의 제2 전극 탭(12)과 전기적으로 연결된다. 상기 셀 단자(60)는, 예를 들어 전지 캔(20)의 상단에 형성된 폐쇄부의 대략 중심부를 관통할 수 있다. 상기 셀 단자(60)의 일부는 전지 캔(20)의 상부로 노출되고 나머지 일부는 전지 캔(20)의 내부에 위치할 수 있다. 상기 셀 단자(60)는, 예를 들어 리벳팅(riveting)에 의해 전지 캔(20)의 폐쇄부의 내측면 상에 고정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 있어서 전지 캔(20)은 전극 조립체(10)의 제1 전극 탭(11)과 전기적으로 연결이 되므로, 전지 캔(20)의 상단에 형성된 폐쇄부는 제1 극성을 갖는 제1 전극 단자(20a)로서 기능할 수 있다. 반면, 상기 셀 단자(60)는, 전극 조립체(10)의 제2 전극 탭(12)과 전기적으로 연결이 되므로, 전지 캔(20)의 외측으로 노출된 셀 단자(60)는 제2 전극 단자로서 기능할 수 있다.
즉, 본 발명의 원통형 이차전지(1)는, 한 쌍의 전극 단자(60, 20a)가 동일 방향에 위치하는 구조를 갖는다. 따라서, 복수의 원통형 이차전지(1)를 전기적으로 연결시키는 경우에 있어서, 버스바 등의 전기적 연결 부품을 원통형 이차전지(1)의 일 측에만 배치시키는 것이 가능하다. 이는, 배터리 팩 구조의 단순화 및 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 원통형 이차전지(1)는, 대략 플랫한 형태를 갖는 전지 캔(20)의 일 면을 제1 전극 단자(20a)로 이용할 수 있는 구조를 가짐으로써 버스바 등의 전기적 연결 부품을 제1 전극 단자(20a)에 접합시키는데 있어서 충분한 접합 면적을 확보할 수 있다. 이에 따라, 상기 원통형 이차전지(1)는, 전기적 연결 부품과 제1 전극 단자(20a) 간의 충분한 접합 강도를 확보할 수 있으며, 접합 부위에서의 저항을 바람직한 수준으로 낮출 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 셀 단자(60)가 제2 전극 단자로서 기능하는 경우, 셀 단자(60)는 제1 극성을 갖는 전지 캔(20)과는 전기적으로 절연된다. 상기 전지 캔(20)과 셀 단자(60) 간의 전기적 절연은 다양한 방식으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 단자(60)와 전지 캔(20) 사이에 절연 가스켓(G)을 개재시킴으로써 절연을 실현할 수 있다. 이와는 달리, 상기 셀 단자(60)의 일부에 절연성 코팅층을 형성시킴으로써 절연을 실현할 수도 있다. 또는, 상기 셀 단자(60)와 전지 캔(20)의 접촉이 불가능하도록 상호 이격된 상태로 배치를 하되, 셀 단자(60)를 구조적으로 단단히 고정시키는 방식을 적용할 수도 있다. 또는, 앞서 설명한 방식들 중 복수의 방식을 함께 적용할 수도 있다.
한편, 전기적 절연을 위해 절연 가스켓(G)을 적용하고 셀 단자(60)의 고정을 위해 리벳팅이 적용되는 경우, 절연 가스켓(G)은 셀 단자(60)의 리벳팅 시에 함께 변형되어 전지 캔(20)의 상단 폐쇄부의 내측면을 향해 절곡될 수 있다. 상기 절연 가스켓(G)이 수지 재질로 이루어지는 경우에 있어서, 절연 가스켓(G)은 열 융착에 의해 상기 전지 캔(20) 및 셀 단자(60)와 결합될 수 있다. 이 경우, 절연 가스켓(G)과 셀 단자(60)의 결합 계면 및 절연 가스켓(G)과 전지 캔(20)의 결합 계면에서의 기밀성이 강화될 수 있다.
도 2, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제2 집전판(70)은, 전극 조립체(10)의 상부에 결합된다. 상기 제2 집전판(70)은, 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어지며 제2 전극 탭(12)과 결합된다. 상기 제2 전극 탭(12)과 제2 집전판(70) 간의 결합은 예를 들어 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 제2 집전판(70)은, 제2 전극 탭(12)의 단부가 제2 집전판(70)과 나란한 방향으로 절곡되어 형성된 결합 면 상에 결합될 수 있다. 상기 제2 전극 탭(12)의 절곡 방향은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심을 향하는 방향일 수 있다. 상기 제2 전극 탭(12)이 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 제2 전극 탭(12)이 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 제2 전극 탭(12)과 제2 집전판(70) 간의 결합 면적의 증가로 인해 결합력 향상 및 저항 감소 효과를 가져올 수 있다. 한편, 상술한 바와 같은 제2 전극 탭(12)과 제2 집전판(70) 간의 결합 구조 및 결합 방식은 제1 전극 탭(11)과 제1 집전판(30) 간의 결합에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 인슐레이터(80)는, 전지 캔(20)의 상단에 형성된 폐쇄부와 전극 조립체(10)의 상단 사이 또는 상기 폐쇄부와 제2 집전판(70) 사이에 개재된다. 상기 인슐레이터(80)는, 예를 들어 절연성을 갖는 수지 재질로 이루어질 수 있다. 상기 인슐레이터(80)는, 전극 조립체(10) 전지 캔(20) 간의 접촉 및/또는 전극 조립체(10)와 제2 집전판(70) 간의 접촉을 방지한다.
상기 인슐레이터(80)는, 그 밖에도 전극 조립체(10)의 외주면의 상단과 전지 캔(20)의 내측면 사이에도 개재될 수 있다. 이 경우, 상기 전극 조립체(10)의 제2 전극 탭(12)이 전지 캔(20)의 측벽부의 내측면과 접촉하여 쇼트가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 인슐레이터(80)는, 전지 캔(20)의 상단에 형성된 폐쇄부와 전극 조립체(10) 사이의 거리 또는 상기 폐쇄부와 제2 집전판(70) 사이의 거리와 대응되는 높이를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 전극 조립체(10)가 전지 캔(20) 내부에서 움직이는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 부품 간의 전기적 연결을 위한 결합부위가 파손될 위험성이 현저히 감소할 수 있다. 상기 인슐레이터(80)가, 전술한 실링 스페이서(50)와 함께 적용되는 경우, 전극 조립체(10)의 유동 방지 효과가 극대화 될 수 있다.
상기 인슐레이터(80)는, 전극 조립체(10)의 권취 중심 홀(C)과 대응되는 위치에 형성되는 개구를 구비할 수 있다. 상기 개구를 통해 셀 단자(60)는 제2 집전 플레이트(60)와 직접 접촉할 수 있다.
바람직하게, 원통형 배터리 셀은, 예를 들어 폼 팩터의 비(원통형 배터리 셀의 직경을 높이로 나눈 값, 즉 높이(H) 대비 직경(Φ)의 비로 정의됨)가 대략 0.4 보다 큰 원통형 배터리 셀일 수 있다.
여기서, 폼 팩터란, 원통형 배터리 셀의 직경 및 높이를 나타내는 값을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리 셀은, 예를 들어 46110 셀, 48750 셀, 48110 셀, 48800 셀, 46800 셀일 수 있다. 폼 팩터를 나타내는 수치에서, 앞의 숫자 2개는 셀의 직경을 나타내고, 그 다음 숫자 2개는 셀의 높이를 나타내고, 마지막 숫자 0은 셀의 단면이 원형임을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.418인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 75mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.640인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.418인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.600인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.575인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
종래에는, 폼 팩터의 비가 대략 0.4 이하인 배터리 셀들이 이용되었다. 즉, 종래에는, 예를 들어 18650 셀, 21700 셀 등이 이용되었다. 18650셀의 경우, 그 직경이 대략 18mm이고, 그 높이는 대략 65mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.277이다. 21700 셀의 경우, 그 직경이 대략 21mm이고, 그 높이는 대략 70mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.300이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원통형 이차전지(1)가 전기적으로 연결된 이차전지 집합체 및 이를 수용하는 팩 하우징(2)을 포함한다. 본 발명의 도면에서는, 도면 도시의 편의상 전기적 연결을 위한 버스바, 냉각 유닛, 전력 단자 등의 부품은 생략되었다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는, 예를 들어 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)을 포함한다. 상기 자동차(5)는, 4륜 자동차 및 2륜 자동차를 포함한다. 상기 자동차(5)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)으로부터 전력을 공급 받아 동작한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
5: 자동차
3: 배터리 팩
2: 팩 하우징
1: 원통형 이차전지
10: 전극 조립체
11: 제1 전극 탭
12: 제2 전극 탭
C: 권취 중심 홀
20: 전지 캔
20a: 제1 전극 단자
21: 비딩부
22: 크림핑부
30: 제1 집전판
31: 중심부
32: 탭 결합부
33: 캔 접촉부
H1: 제1 집전판 홀
40: 캡 플레이트
41: 벤팅부
50: 실링 스페이서
51: 유동 방지부
H2: 스페이서 홀
52: 실링부
53: 연결부
53a: 연장 레그
60: 셀 단자(제2 전극 단자)
G: 절연 가스켓
70: 제2 집전판
80: 인슐레이터

Claims (15)

  1. 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭을 구비하는 전극 조립체;
    하단에 형성된 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 캔;
    상기 제1 전극 탭과 결합되며 상기 전지 캔 내에 위치하는 제1 집전판;
    상기 개방부를 커버하는 캡 플레이트;
    상기 전극 조립체의 유동을 방지하고 상기 전지 캔의 실링력을 강화하도록 구성되는 실링 스페이서; 및
    상기 제2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 셀 단자;
    를 포함하는 원통형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실링 스페이서는,
    상기 제1 집전판과 상기 캡 플레이트 사이에 개재되는 유동 방지부;
    상기 전지 캔과 상기 캡 플레이트 사이에 개재되는 실링부; 및
    상기 유동 방지부와 상기 실링부 사이를 연결하는 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유동 방지부는,
    상기 제1 집전판과 상기 캡 플레이트 사이의 거리와 대응되는 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유동 방지부는,
    상기 전극 조립체의 일 면 상에서 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유동 방지부는,
    상기 전극 조립체의 권취 중심 홀과 대응되는 위치에 형성되는 스페이서 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 실링부는,
    상기 전지 캔의 내주면 둘레를 따라 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 유동 방지부로부터 방사상으로 연장되는 복수의 연장 레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 연장 레그는,
    상기 제1 집전판과 접촉하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 연장 레그는,
    상기 캡 플레이트와 접촉하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 집전판은,
    상기 전극 조립체의 일 면 상에서 중심부에 위치하는 중심부;
    상기 중심부로부터 연장되며 상기 제1 전극 탭과 결합되는 탭 결합부; 및
    상기 중심부로부터 연장되거나 또는 상기 탭 결합부의 단부로부터 연장되어 상기 전지 캔과 상기 실링부 사이에 개재되는 캔 접촉부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 원통형 이차전지의 높이 방향을 따라 상기 캔 접촉부와 중첩되지 않도록 위치하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 이차전지는,
    상기 제1 전극 탭과 결합되는 제2 집전판; 및
    상기 전지 캔의 상단에 형성된 폐쇄부와 상기 제2 집전판 사이에 개재되는 인슐레이터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    상기 제2 집전판과 상기 폐쇄부 사이의 거리와 대응되는 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 원통형 이차전지; 및
    복수의 상기 원통형 이차전지를 수용하는 팩 하우징;
    을 포함하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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