KR20230082546A - 원통형 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 원통형 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

원통형 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 원통형 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통형 배터리에 적용되는 전극조립체와 배터리 하우징 사이를 전기적으로 연결시키는 집전체를 제공한다. 상기 집전체는, 전극조립체의 일측 단부에서 무지부로 이루어진 전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부; 상기 개구 영역과 인접하는 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 전극탭과 결합하는 탭결합부; 및 상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부를 포함할 수 있다.

Description

원통형 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 원통형 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차{Cylindrical battery and current collector applied thereto, and battery pack and vehicle including the cylindrical battery}
본 발명은, 원통형 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 원통형 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는, 본 발명은, 외부 충격이 가해지더라도 전극조립체와의 용접 부위에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리, 그리고 이러한 원통형 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
종래의 원통형 배터리는, 젤리롤과 외부 단자를 이어주는 탭을 젤리롤의 포일에 용접하여 연결하는 구조를 갖는 것이 일반적이었다. 이러한 구조의 원통형 배터리는, 전류의 경로(path)가 한정적이고 젤리롤의 자체 저항이 매우 높을 수 밖에 없었다.
이에 따라, 젤리롤과 외부 단자를 이어주는 탭의 개수를 늘려 저항을 낮추는 방식이 시도되었으나, 이처럼 탭의 개수를 늘리는 것만으로는 원하는 수준으로 저항을 낮추고 전류의 경로(path)를 충분히 확보하는 데에 한계가 있었다.
이에 따라, 젤리롤의 자체 저항 감소를 위해 새로운 젤리롤 구조의 개발 및 이러한 젤리롤의 구조에 적합한 집전체 구조의 개발이 필요하다. 특히, 이러한 새로운 구조의 젤리롤 및 집전체의 적용은, 예를 들어 전기 자동차와 같이 고출력/고용량을 갖는 배터리 팩을 요구하는 디바이스에 그 필요성이 더욱 크다.
또한, 이처럼 전기 자동차 등에 적용되는 배터리 팩의 경우, 사용 환경을 고려할 때 진동 및 충격에 많이 노출될 수밖에 없다. 따라서, 진동 및 외부 충격이 가해지더라도, 용접 부위에 파손이 발생될 위험성이 적은 구조를 갖는 원통형 배터리 및 이러한 원통형 배터리에 적용되는 집전체 구조의 개발에 대한 필요성이 있다.
또한, 집전체와 배터리 하우징 사이의 결합력이 향상된 상태로 유지되는 구조를 갖는 원통형 배터리 및 이러한 원통형 배터리에 적용되는 집전체 구조의 개발에 대한 필요성이 있다.
아울러, 집전체와 배터리 하우징이 결합될 경우, 배터리 하우징 내부의 데드 스페이스를 최소화함으로써, 원통형 배터리의 에너지 밀도를 향상시킨 원통형 배터리의 개발에 대한 필요성이 대두되었다.
US 14/182,104 A JP2003-365669A
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 저저항 구조를 갖는 전극조립체에 적합한 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 집전체와 배터리 하우징과의 결합 부위의 결합력을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 진동 및 충격이 가해지더라도 전극조립체와의 용접 부위 및/또는 배터리 하우징과의 용접 부위에 파손이 발생될 가능성을 크게 낮출 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은, 원통형 배터리의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 원통형 배터리를 제조함에 있어서, 배터리 하우징과 집전체의 전기적 연결을 위한 용접 공정의 편의성을 높이고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 집전체 및 이를 포함하는 원통형 배터리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원통형 배터리에 사용할 수 있는 집전체는, 원통형 배터리에 포함되는 전극조립체와 배터리 하우징 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 집전체는 전극조립체의 일측 단부에 노출된 무지부로 이루어진 전극탭과 배터리 하우징의 내주면을 전기적으로 서로 연결할 수 있다.
상기 집전체의 적어도 일부는 상기 전극탭과 면대면으로 접촉할 수 있다. 또한, 상기 집전체의 적어도 다른 일부는 상기 배터리 하우징의 내주면과 면대면으로 접촉할 수 있다.
상기 집전체의 전기적 연결 부분은 용접을 통해 고정될 수 있다.
상기 집전체는, 상기 전극조립체의 일측 단부에서 무지부로 이루어진 전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부를 포함할 수 있다.
상기 루프 형상부의 중심에는 집전체홀이 마련될 수 있다. 상기 집전체홀은 상기 전극조립체의 권취홀과 연통될 수 있다.
상기 루프 형상부는 상기 집전체홀을 에워싸는 폐루프를 이룰 수 있다.
상기 루프 형상부는 1개소 이상의 절개부를 구비할 수 있다. 상기 루프 형상부가 절개부를 구비할 때, 상기 루프 형상부는 실질적으로 폐루프를 이루는 것으로 간주될 수 있다.
상기 집전체는, 상기 개구 영역과 인접하는 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 전극탭과 결합하는 탭결합부를 포함할 수 있다.
상기 탭결합부는 상기 루프 형상부로부터 상기 전극 조립체의 구심방향으로 연장될 수 있다.
상기 탭결합부는 직선 형상, 호 형상 또는 이들의 조합 형상으로 연장될 수 있다.
상기 집전체는, 상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부를 포함할 수 있다.
상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부의 연장 방향은 상기 전극조립체의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 있을 수 있다.
상기 루프 형상부는, 상기 전극탭의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 제1부분; 상기 제1반경 위치 외측의 제2반경 위치에서, 원주 방향으로 인접하는 제1부분 사이에 배치된 복수의 제2부분; 및 원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분과 그들 사이에 위치한 제2부분을 연결하여 상기 캡결합부가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분을 포함할 수 있다.
상기 제1부분, 상기 제2부분 및 상기 제3부분은 동일한 평면 상에 위치할 수 있다.
상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 상기 전극조립체의 중심을 향해 연장될 수 있다.
상기 탭결합부와 상기 제3부분 사이에 갭이 구비될 수 있다.
상기 제3부분은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 상기 갭은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.
상기 개구 영역은 상기 전극조립체의 중심으로부터 방사상으로 연장될 수 있다.
상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부는 상기 루프 형상부를 경유하여 연결될 수 있다.
상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 구심 방향으로 연장되고, 상기 하우징 결합부는 상기 제1부분으로부터 원심 방향으로 연장될 수 있다.
상기 하우징 결합부는, 상기 배터리 하우징과 접촉하는 접촉부; 및 상기 접촉부와 상기 루프 형상부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 접촉부는 상기 배터리 하우징의 내주면의 원주 방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 연결부는 상기 전극조립체의 원심 방향 및 축방향으로 연장될 수 있다.
상기 연결부는 하나 이상의 벤딩부를 구비할 수 있다. 상기 벤딩부는 상기 접촉부에 인접한 영역에 구비될 수 있다. 상기 벤딩부는 구심 방향으로 돌출될 수 있다. 선택적으로, 상기 벤딩부는 상기 전극 조립체의 축 방향으로 돌출될 수 있다.
본 발명은, 상기 집전체를 포함하는 원통형 배터리를 제공할 수 있다.
상기 원통형 배터리에는 원통형으로 권취된 젤리롤 구조의 전극조립체가 수용될 수 있다.
상기 전극조립체는 축방향의 일측에 노출된 무지부로 이루어진 제1전극탭을 포함할 수 있다.
상기 집전체는 상기 전극조립체의 제1전극탭과 접하여 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전극조립체는 축방향의 타측에 노출된 무지부로 이루어진 제2전극탭을 포함할 수 있다. 상기 제2전극탭의 극성은 상기 제1전극탭과 반대일 수 있다.
상기 배터리 하우징의 축방향 일측에는 개방부가 마련되고, 상기 하우징 결합부는 상기 개방부가 마련된 상기 배터리 하우징의 내주면에 연결될 수 있다.
상기 배터리 하우징의 축방향 일측에는 구심방향으로 함몰된 비딩부가 구비될 수 있다.
상기 하우징 결합부는 상기 비딩부의 내주면에 연결될 수 있다.
상기 하우징 결합부는 상기 비딩부의 내주면에 용접 등의 방식으로 연결될 수 있다.
상기 원통형 배터리는 상기 개방부를 커버하는 하우징 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징 커버는 실링가스켓을 사이에 두고 상기 배터리 하우징에 고정될 수 있다.
상기 하우징 결합부는 상기 실링가스켓과 상기 비딩부 사이에 개재되어 고정될 수 있다.
상기 제2전극탭은 상기 배터리 하우징의 축방향 타측에 마련된 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리는, 제1전극탭 및 제2전극탭을 구비하는 전극조립체; 일 측에 형성된 개방부를 통해 상기 전극조립체를 수용하는 배터리 하우징; 상기 제1전극탭 및 상기 배터리 하우징의 내주면과 접촉하여 상기 제1전극탭과 상기 배터리 하우징을 전기적으로 연결하는 집전체로서, 상기 제1전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 제1전극탭의 노출면 상에서 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부와, 상기 개구 영역과 인접한 상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 제1전극탭과 결합하는 탭결합부와, 상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부를 포함하는 것인 집전체; 상기 개방부를 커버하는 하우징 커버; 및 상기 개방부의 반대 편에서 상기 배터리 하우징을 관통하여 상기 제2전극탭과 전기적으로 연결되는 단자를 포함할 수 있다.
상기 루프 형상부는, 상기 제1전극탭의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 제1부분; 상기 제1반경 위치 외측의 제2반경 위치에서, 원주 방향으로 인접하는 제1부분 사이에 배치된 복수의 제2부분; 및 원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분과 그들 사이에 위치한 제2부분을 연결하여 상기 탭결합부가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분을 포함할 수 있다.
상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 상기 전극조립체의 구심 방향으로 연장될 수 있다.
상기 탭결합부와 상기 제3부분 사이에 갭이 구비될 수 있다.
상기 탭결합부는 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제3부분은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 상기 갭은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.
상기 개구 영역은 상기 전극조립체의 중심으로부터 방사상으로 연장되어 있을 수 있다.
상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 전극 조립체의 권취홀 가장자리까지의 거리는 상기 탭결합부의 길이보다 크거나 같을 수 있다.
상기 배터리 하우징의 축방향 일측에는 개방부가 마련되고, 상기 하우징 결합부는 상기 개방부가 마련된 상기 배터리 하우징의 내주면에 연결될 수 있다.
상기 하우징 결합부는 상기 배터리 하우징의 개방부 부근에 마련되고 구심 방향으로 함몰된 비딩부의 내주면에 연결될 수 있다.
상기 하우징 결합부는, 상기 배터리 하우징의 개방부 부근에 마련되고 구심 방향으로 함몰된 비딩부의 내주면에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 원통형 배터리는, 상기 개방부를 커버하는 하우징 커버; 및 상기 하우징 커버와 배터리 하우징 사이에 개재되는 실링가스켓을 더 포함하고, 상기 하우징 결합부는 상기 실링가스켓과 상기 비딩부 사이에 개재되어 고정될 수 있다.
상기 전극조립체의 중심에는 권취홀이 마련되고, 상기 루프 형상부의 중심에는 상기 권취홀과 마주하는 집전체홀이 마련될 수 있다.
상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부는 상기 루프 형상부를 경유하여 연결될 수 있다. 상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 구심 방향으로 연장되고, 상기 하우징 결합부는 상기 제1부분으로부터 원심 방향으로 연장될 수 있다.
상기 루프 형상부는 폐루프를 이루어질 수 있다. 선택적으로, 상기 루프 형상부는 1개소 이상의 절개부를 구비할 수 있다.
상기 하우징 결합부는, 상기 배터리 하우징의 내주면에 결합되는 접촉부; 및 상기 접촉부와 상기 루프 형상부 사이를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 접촉부는 상기 배터리 하우징의 내주면의 원주 방향과 대응하는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 연결부는 원심 방향 및 축방향으로 연장될 수 있다.
상기 연결부는 하나 이상의 벤딩부를 구비할 수 있다. 상기 벤딩부는 상기 전극조립체의 구심 방향 또는 축방향으로 돌출될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리를 복수 개 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극조립체와 배터리 하우징 사이를 전기적으로 연결함에 있어서 저항을 크게 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 집전체와 배터리 하우징과의 결합 부위의 결합력을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 원통형 배터리의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 원통형 배터리를 제조함에 있어서, 배터리 하우징과 집전체의 전기적 연결을 위한 용접 공정의 편의성을 높이고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리의 사용 가정에서 진동 및 충격이 가해지더라도 집전체와 전극조립체 간의 용접 부위 및/또는 집전체와 배터리 하우징 간의 용접 부위에 파손이 발생될 가능성을 크게 낮출 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 배터리의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 배터리의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 10은 각각 본 발명의 일 실시예의 집전체의 하우징 결합부들의 측면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 또 다른 실시예의 집전체의 하우징 결합부들의 측면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16의 집전체의 평면도이다.
도 18은 도 16의 집전체의 변형예의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1구성요소는 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
설명의 편의상 본 명세서에서 젤리롤 형태로 감기는 전극조립체의 권취축의 길이방향을 따르는 방향을 축방향(Y)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축을 둘러싸는 방향을 원주방향 또는 둘레방향(X)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축에 가까워지거나 권취축으로부터 멀어지는 방향을 반경방향 또는 방사방향(Z)이라 지칭한다. 이들 중 특히 권취축에 가까워지는 방향을 구심방향, 권취축으로부터 멀어지는 방향을 원심방향이라 지칭한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는 전극조립체(10), 배터리 하우징(20), 집전체(제1집전체)(30), 하우징 커버(40) 및 단자(50)를 포함한다. 상기 원통형 배터리(1)는, 그 밖에도 실링가스켓(G1) 및/또는 절연가스켓(G2) 및/또는 집전체(제2집전체)(P) 및/또는 인슐레이터(S)를 더 포함할 수 있다.
상기 전극조립체(10)는, 제1전극탭(11) 및 제2전극탭(12)을 구비한다.
좀 더 구체적으로는, 상기 전극조립체(10)는 제1전극, 제1분리막, 제2전극, 제2분리막을 순차적으로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 Y축을 중심으로 원주 방향(X 방향)으로 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 전극조립체(10)는, 젤리롤 타입의 전극조립체일 수 있다. 이 경우, 상기 전극조립체(10)의 외주면 상에는 배터리 하우징(20)과의 절연을 위해 제1분리막 및/또는 제2분리막이 구비되거나 추가적인 분리막이나 절연필름이 구비될 수 있다.
상기 제1전극은, 제1전극 집전체 및 제1전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제1전극 활물질을 포함한다. 상기 제1전극 집전체의 폭 방향(도 1에 도시된 원통형 배터리(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제1 및 제2분리막의 외부로 연장되어 노출되며 제1전극탭(11)으로서 기능한다. 상기 제1전극탭(11)은, 배터리 하우징(20) 내에 수용된 전극조립체(10)의 높이 방향(도 1에 도시된 원통형 배터리(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 상부에 구비된다. 상기 제1전극탭(11)은, 예를 들어 음극 탭일 수 있다.
상기 제2전극은, 제2전극 집전체 및 제2전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제2전극 활물질을 포함한다. 상기 제2전극 집전체의 폭 방향(도 1에 도시된 원통형 배터리(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제1 및 제2분리막의 외부로 연장되어 노출되며 제2전극탭(12)으로서 기능한다. 상기 제2전극탭(12)은, 배터리 하우징(20) 내에 수용된 전극조립체(10)의 높이 방향 하부에 구비된다. 상기 제2전극탭(12)은, 예를 들어 양극 탭일 수 있다.
본 발명에 있어서, 양극에 포함된 전극 집전체에 코팅되는 양극 활물질과 음극에 포함된 음극 집전체에 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 포 함; 0≤x, 1≤x+y≤2, ­0.1≤z≤2; x, y, z 및 M에 포함된 성분의 화학 량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨)로 표시되는 알칼리 금 속 화합물을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 양극 활물질은 US6,677,082, US6,680,143 등에 개시된 알칼리금속 화합물 xLiM1O2­(1­x)Li2M2O3(M1은 평균 산화 상태 3을 갖는 적어도 하나 이상 의 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 xFe1-xM2 yP1­yM3 z O4-z(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 전 기적 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 공 중합체 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. 코팅층 을 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), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
원통형 배터리(1)는 전해질을 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. 그리 고 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), 디메틸카 보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드 (dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로 퓨란(tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸 메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γ- butyrolactone) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 배터리 하우징(20)은, 일 측에 개방부가 형성된 대략 원통형의 수용체로서, 도전성을 갖는 금속 재질이다. 일 예에서, 배터리 하우징(51)은 스틸 또는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 배터리 하우징(20)의 측면, 그리고 상기 개방부의 반대 편에 위치하는 하면(도 1을 기준으로 아래쪽 면)은 일체로 형성된다. 즉, 상기 배터리 하우징(20)은, 그 높이 방향 상단은 개방되어 있고, 하단은 폐쇄된 형태를 갖는다. 상기 배터리 하우징(51)은 판금을 프레스로 드로잉 가공하여 측벽과 바닥부를 일체로 성형할 수 있다.
상기 배터리 하우징(20)의 하면은 대략 플랫한 형태를 가질 수 있다. 상기 배터리 하우징(20)은, 그 높이 방향 일 측에 형성된 개방부를 통해 전극조립체(10)를 수용한다. 상기 배터리 하우징(20)은, 상기 개방부를 통해 전해질도 함께 수용할 수 있다.
상기 배터리 하우징(20)은, 그 상단부에 형성되는 비딩부(21)를 구비할 수 있다.
상기 배터리 하우징(20)은, 비딩부(21)보다 더 상부에 형성되는 크림핑부(22)를 더 구비할 수 있다. 상기 비딩부(21)는, 배터리 하우징(20)의 외주면 둘레가 구심방향으로 소정 깊이 압입된 형태를 갖는다. 상기 비딩부(21)는, 전극조립체(10)의 상부에 형성된다. 상기 비딩부(21)가 형성된 영역에서의 배터리 하우징(20)의 내경은, 전극조립체(10)의 직경보다 더 작게 형성된다.
상기 비딩부(21)는, 하우징 커버(40)가 안착될 수 있는 지지 면을 제공한다. 또한, 상기 비딩부(21)는, 후술할 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부가 안착 및 결합될 수 있는 지지 면을 제공할 수 있다. 즉, 상기 비딩부(21)의 상면에는, 본 발명의 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부 및/또는 본 발명의 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레가 안착될 수 있다. 도 1과 같이, 상기 집전체(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부 및/또는 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레를 안정적으로 지지할 수 있도록 하기 위해, 상기 비딩부(21)의 상면은 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향을 따라, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 형성된다. 상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 배치되는 하우징 커버(40)의 가장자리 둘레를 감싸도록 연장 및 벤딩(bending)된 형태를 갖는다. 이러한 크림핑부(22)의 형상에 의해 하우징 커버(40)는 비딩부(21) 상에 고정된다. 물론, 이러한 크림핑부(22)가 생략되고 다른 고정구조를 통해 하우징 커버(40)가 배터리 하우징(20)의 개방부를 커버하면서 고정되도록 하는 것도 가능 하다.
다음은, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(제1집전체)(30)을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(30)은, 배터리 하우징(20) 내부에 수용되며, 전극조립체(10)와 전기적으로 연결되고, 또한 배터리 하우징(20)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 집전체(30)은, 전극조립체(10)와 배터리 하우징(20) 사이를 전기적으로 연결한다.
바람직하게, 상기 집전체(30)의 적어도 일부는 상기 전극조립체(10)의 제1전극탭(11)과 면대면으로 접촉하고, 상기 집전체(30)의 적어도 다른 일부는 상기 배터리 하우징(20)의 내주면과 면대면으로 접촉한다.
상기 집전체(30)은, 루프 형상부(31), 루프 형상부(31)로부터 연장되어 제1전극탭(11)과 결합되는 적어도 하나의 탭결합부(32) 및 상기 탭결합부(32)의 단부로부터 연장되어 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33)를 포함한다.
상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)의 개수는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는, 둘레방향을 따라 3개 내지 6개가 등간격으로 배치될 수 있다.
상기 루프 형상부(31) 및 적어도 하나의 탭결합부(32)는 전극조립체(10)의 상부에 배치되며, 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서 비딩부(21)보다 하부에 위치할 수 있다.
상기 루프 형상부(31)는 상기 집전체(30)의 중심에 마련될 수 있다. 이에, 상기 루프 형상부(31)를 중심부라 지칭할 수도 있다.
상기 루프 형상부(31)는, 전극조립체(10)의 중심부에 형성되는 권취홀(H1)과 대응되는 위치에 형성되는 집전체홀(H2)을 구비한다. 서로 연통되는 권취홀(H1) 및 집전체홀(H2)은, 후술할 단자(50)와 집전체(제2집전체)(P) 간의 용접 또는 단자(50)와 리드 탭(미도시) 간의 용접을 위한 용접봉의 삽입 또는 레이저의 조사를 위한 통로로서 기능할 수 있다.
상기 루프 형상부(31)는 대략 원형의 판 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 루프 형상부(31)는 그 중심에 집전체홀(H2)이 구비되어 있는 링 형태의 판 형상을 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 탭결합부(32)는 집전체(30)의 루프 형상부(31)로부터 대략 방사상으로 배터리 하우징(20)의 내측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 탭결합부(32)는, 예를 들어 복수 개 구비될 수도 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 복수의 탭결합부(32)들 각각은 루프 형상부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 원통형 배터리(1)가 복수의 탭결합부(32)를 구비함으로써, 상기 제1전극탭(11)과의 결합 면적이 증대될 수 있다. 이에 따라, 제1전극탭(11)과 탭결합부(32) 사이의 결합력이 확보되고 전기 저항이 감소될 수 있다.
상기 탭결합부(32)의 길이 방향 단부는, 배터리 하우징(20)에 형성되는 비딩부(21)의 최 내측부보다 더 내측에 위치할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)의 경계 영역은, 배터리 하우징(20)에 형성된 비딩부(21)의 최내측부보다 귄취홀(H1)을 향하는 방향으로 더 내측에 위치할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제1하우징 결합부(33)의 단부를 비딩부(21) 상에 위치시키기 위해 집전체(30)을 과도하게 절곡시킴에 따라 발생될 수 있는 부품 간의 결합부위 손상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 집전체(30)과 전극조립체(10) 간의 결합 면적 증대를 통한 결합력 확보 및 전기저항 감소를 위해, 상기 탭결합부(32) 뿐만 아니라 루프 형상부(31) 역시 제1전극탭(11)과 결합할 수도 있다. 상기 제1전극탭(11)의 단부는 탭결합부(32)와 나란하도록 벤딩된 형태로 포밍될 수 있다. 이처럼 제1전극탭(11)의 단부가 포밍되어 탭결합부(32)와 나란하게 벤딩된 상태로 탭결합부(32)와 결합되는 경우, 결합 면적을 증대시켜 결합력 향상 및 전기 저항 감소 효과를 얻을 수 있으며, 또한 전극조립체(10)의 총고를 최소화하여 에너지 밀도 향상 효과를 얻을 수 있다.
상기 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33)는 상기 탭결합부(32)의 단부로부터 연장되어 상기 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33)는 상기 탭결합부(32)의 단부로부터 배터리 하우징(20)의 내측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 제1하우징 결합부(33)는, 예를 들어 복수 개 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 복수의 제1하우징 결합부(33)들 각각은 루프 형상부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 복수의 제1하우징 결합부(33)들은, 배터리 하우징(20)의 내주면 중, 비딩부(21)에 결합될 수 있다. 도 1과 같이, 비딩부(21)의 상면이 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 하고 제1하우징 결합부(33) 역시 동일한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 함으로써 제1하우징 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉하도록 할 수 있다. 또한, 이처럼 상기 제1하우징 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉됨에 따라 두 부품 간의 용접이 원활하게 이루어질 수 있고, 이로써 두 부품 간의 결합력 향상 및 결합 부위에서의 저항 증가를 최소화할 수 있다. 또한, 이와 같이 집전체(30)이 배터리 하우징(20)의 원통부 내주면이 아닌 배터리 하우징(20)의 비딩부(21) 상에 결합되는 구조에 의해, 집전체(30)과 비딩부(21) 사이의 거리가 감소될 수 있다. 따라서, 배터리 하우징(20) 내부의 데드 스페이스가 최소화되어 원통형 배터리(1)의 에너지 밀도가 향상될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제1하우징 결합부(33)는 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 접촉부(33a) 및 탭결합부(32)와 접촉부(33a) 사이를 연결하는 연결부(33b)를 포함한다.
상기 접촉부(33a)는, 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합된다. 상기 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 상기 접촉부(33a)는 상술한 바와 같이 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 안정적인 접촉 및 결합을 위해 비딩부(21) 및 접촉부(33a)는 모두 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 연결부(33b)는, 루프 형상부(31)와 접촉부(33a) 사이에서 그 연장 방향이 전환되는 벤딩부(B)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 즉, 상기 연결부(33b)는, 일정 범위 내에서 수축 및 신장이 가능한, 예를 들어 스프링 유사 구조 또는 자바라 유사 구조를 가질 수 있다. 이러한 연결부(33b)의 구조는, 일정 범위내에서 전극조립체(10)의 높이 산포가 존재하더라도, 집전체(30)이 결합된 전극조립체(10)를 배터리 하우징(20) 내에 수용시키는 과정에서 접촉부(33a)가 비딩부(21) 상에 밀착될 수 있도록 한다.
본 발명의 도면에서는 상기 벤딩부(B)가 하나 구비된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수개 구비될 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 상기 집전체(30)에 외부 힘이 가해지지 않아 변형이 없는 상태에서의 상기 접촉부(33a)와 루프 형상부(31) 사이의 연직 방향 거리(D; 도 8 내지 도 10 참조)는, 집전체(30)이 결합된 상태의 전극조립체(10)가 배터리 하우징(20) 내에 안착되었을 때의 비딩부(21)의 상면과 루프 형상부(31) 사이의 연직 방향 거리와 동일하거나 연결부(33b)의 신장 가능범위 내에서 더 작게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 연결부(33b)가 이와 같은 조건을 충족하도록 구성되는 경우, 배터리 하우징(20) 내에 집전체(30)이 결합된 전극조립체(10)를 안착시켰을 때 접촉부(33a)는 전극조립체(10)의 무게에 의해 비딩부(21) 상에 자연스럽게 밀착될 수 있다.
뿐만 아니라, 이러한 연결부(33b)의 수축 및 신장 가능한 구조는 원통형 배터리(1)(도 1 참조)의 사용 과정에서 진동 및/또는 충격이 발생하여 전극조립체(10)가 상하로 움직이더라도 일정 범위 내에서는 전극조립체(10)의 움직임에 따른 충격이 완화되도록 한다.
한편, 상기 연결부(33b)가 벤딩부(B)를 하나만 구비하는 경우에 있어서, 벤딩부(B)는 도면에 도시된 것과는 달리 전극조립체(10)의 권취 중심을 향하는 방향, 구심 방향으로 돌출될 수도 있다(도 13 참조). 이러한 연결부(33b)의 벤딩 방향은, 사이징(sizing) 공정진행 시에 집전체(제1집전체)(30)과 전극조립체(10)의 결합 부위 및/또는 집전체(제1집전체)(30)과 배터리 하우징(20)의 결합 부위에 손상이 발생되는 것을 방지하기 위함이다. 사이징(sizing) 공정이란, 원통형 배터리(1)를 제조함에 있어서, 원통형 배터리(1)의 총고를 감소시키기 위해 배터리 하우징(20)의 비딩부(21) 영역이 차지하는 높이를 축소시키기 위한 압축 공정이다. 상기 벤딩부(B) 형성 여부 및 벤딩부(B)의 돌출 방향을 달리하여 사이징 공정 이후의 용접부의 손상 정도를 확인해본 결과, 전극조립체(10)의 구심 방향으로 벤딩부(B)가 돌출되도록 연결부(33b)를 벤딩시킨 구조를 갖는 원통형 배터리(1)에서는 거의 손상이 발생되지 않는다는 것이 확인되었다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(30)이 나타나 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(30)은, 앞서 설명된 도 2의 집전체(30)과 비교하여 접촉부(33a)의 형태에 있어서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전체(30)의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 접촉부(33a)는 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 내주면을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 접촉부(33a)는, 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부를 따라 원주 방향으로 연장된 호 형태를 가질 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 접촉 면적의 극대화를 위해, 상기 집전체(30)은, 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33) 각각의 접촉부(33a)의 최외측 가장자리를 따라 측정한 연장된 길이의 합이 배터리 하우징(20)의 내주 둘레 길이와 대략 동일하도록 구성될 수도 있다. 이에 따라, 결합 면적의 극대화로 인한 결합력 향상 및 전기 저항 감소 효과를 가질 수 있다.
다음으로, 도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(30)이 나타나 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(30)은, 도 3의 집전체(30)과 비교하여, 연결부(33b)의 형태에 있어서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전체(30)의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 연결부(33b)는 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 내주면을 따라 원주 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 접촉부(33a)는, 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부의 내주면을 따라 원주 방향으로 연장된 호 형태를 가질 수 있고, 상기 연결부(33b) 또한 상기 접촉부(33a)와 연결된 상태로 원주 방향을 따라 연장된 호 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 도 3에 도시된 집전체(30)에 비해 집전체(30)의 면적이 추가적으로 증가되므로, 전기 저항 감소 효과가 극대화될 수 있다. 한편, 도 5를 참조하면, 상기 집전체(30)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 집전체(30)과는 다르게, 벤딩부(B)를 구비하지 않을 수 있다. 이와 같이 벤딩부(B)를 구비하지 않을 경우, 집전체(30) 제작에 필요한 원재료를 절감할 수 있다. 이에 따라 집전체(30)의 제작 비용을 절약할 수 있다.
이하 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 집전체(30)에 대해 도 6 내지 도 15를 참조하여 설명한다.
상기 집전체(30)은, 그 루프 형상부(31)로부터 연장되어 제1전극탭(11)과 결합되는 복수의 탭결합부(32) 및 상기 루프 형상부(31)로부터 연장되어 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 복수의 제1하우징 결합부(33)를 포함한다. 상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)는, 루프 형상부(31)를 통해 간접적으로 연결되며, 서로 직접 연결되지 않는다. 따라서, 본 발명의 원통형 배터리(1)에 외부 충격이 가해졌을 때, 집전체(30)과 전극조립체(10)의 결합 부위 및 집전체(30)과 배터리 하우징(20)의 결합 부위에 손상 발생 가능성을 최소화할 수 있다.
상기 루프 형상부(31) 및 복수의 탭결합부(32)는 전극조립체(10)의 상부에 배치되며, 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서 비딩부(21)보다 하부에 위치한다.
상기 루프 형상부(31)는, 전극조립체(10)의 중심부에 형성되는 권취홀(H1)과 대응되는 위치에 형성되는 집전체홀(H2)을 구비한다. 서로 연통되는 권취홀(H1) 및 집전체홀(H2)은, 후술할 단자(50)와 집전체(제2집전체)(P) 간의 용접 또는 단자(50)와 리드 탭(미도시) 간의 용접을 위한 용접봉의 삽입 또는 레이저의 조사를 위한 통로로서 기능할 수 있다.
상기 복수의 탭결합부(32)들은 집전체(30)의 루프 형상부(31)로부터 대략 방사상으로 배터리 하우징(20)의 측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 탭결합부(32)들 각각은 루프 형상부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 한편, 상기 집전체(30)과 전극조립체(10) 간의 결합 면적 증대를 통한 결합력 확보 및 전기저항 감소를 위해, 상기 탭결합부(32) 뿐만 아니라 루프 형상부(31) 역시 제1전극탭(11)과 결합할 수도 있다. 상기 제1전극탭(11)의 단부는 탭결합부(32)와 나란하도록 벤딩된 형태로 포밍될 수 있다. 이처럼 제1전극탭(11)의 단부가 포밍되어 탭결합부(32)와 나란하게 벤딩된 상태로 탭결합부(32)와 결합되는 경우, 결합 면적을 증대시켜 결합력 향상 및 전기 저항 감소 효과를 얻을 수 있으며, 또한 전극조립체(10)의 총고를 최소화하여 에너지 밀도 향상 효과를 얻을 수 있다.
상기 복수의 제1하우징 결합부(33)들은 집전체(30)의 루프 형상부(31)로부터 대략 방사상으로 배터리 하우징(20)의 내측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 제1하우징 결합부(33)들 각각은 루프 형상부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 서로 이웃하는 탭결합부(32) 사이에는 적어도 하나의 제1하우징 결합부(33)가 위치할 수 있다. 상기 복수의 제1하우징 결합부(33)들은, 배터리 하우징(20)의 내주면 중, 예를 들어 비딩부(21)에 결합될 수 있다. 상기 제1하우징 결합부(33)들은, 특히 비딩부(21)의 상면에 결합될 수 있다. 본 발명의 원통형 배터리(1)에 있어서, 이러한 구조를 적용하는 경우, 집전체(30)이 결합된 상태의 전극조립체(10)를 배터리 하우징(20) 내에 수용시키는 공정을 통해 제1하우징 결합부(33)가 자연스럽게 비딩부(21) 상에 안착될 수 있다. 따라서, 배터리 하우징(20)과 집전체(30)의 용접 공정이 수월하게 진행될 수 있다. 또한, 비딩부(21)의 상면이 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 하고 제1하우징 결합부(33) 역시 동일한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 함으로써 제1하우징 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉하도록 할 수 있다. 또한, 이처럼 상기 제1하우징 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉됨에 따라 두 부품 간의 용접이 원활하게 이루어질 수 있고, 이로써 두 부품 간의 결합력 향상 및 결합 부위에서의 저항 증가를 최소화할 수 있다.
다음으로, 상기 제1하우징 결합부(33)는 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 제1접촉부(33a) 및 루프 형상부(31)와 제1접촉부(33a) 사이를 연결하는 제1연결부(33b)를 포함한다.
상기 제1접촉부(33a)는, 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합된다. 상기 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 상기 제1접촉부(33a)는 상술한 바와 같이 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 안정적인 접촉 및 결합을 위해 비딩부(21) 및 제1접촉부(33a)는 모두 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면 상기 제1연결부(33b)는, 루프 형상부(31)와 제1접촉부(33a) 사이에서 그 연장 방향이 전환되는 제1벤딩부(B1)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 즉, 상기 제1연결부(33b)는, 일정 범위 내에서 수축 및 신장이 가능한, 예를 들어 스프링 유사 구조 또는 자바라 유사 구조를 가질 수 있다. 이러한 제1연결부(33b)의 구조는, 일정 범위 내에서 전극조립체(10)의 높이 산포가 존재하더라도, 집전체(30)이 결합된 전극조립체(10)를 배터리 하우징(20) 내에 수용시키는 과정에서 전극조립체(10)의 무게에 의해 제1접촉부(33a)가 비딩부(21) 상에 밀착될 수 있도록 한다.
예를 들어, 상기 집전체(30)에 외부 힘이 가해지지 않아 변형이 없는 상태에서의 상기 제1접촉부(33a)와 루프 형상부(31) 사이의 연직 방향 거리(D)는, 집전체(30)이 결합된 상태의 전극조립체(10)가 배터리 하우징(20) 내에 안착되었을 때의 비딩부(21)의 상면과 루프 형상부(31) 사이의 연직 방향 거리와 동일하거나 제1연결부(33b)의 신장 가능 범위 내에서 더 작게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1연결부(33b)가 이와 같은 조건을 충족하도록 구성되는 경우, 배터리 하우징(20) 내에 집전체(30)이 결합된 전극조립체(10)를 안착시켰을 때 제1접촉부(33a)는 전극 조립체(10)의 무게에 의해 비딩부(21) 상에 자연스럽게 밀착될 수 있다.
뿐만 아니라, 이러한 제1연결부(33b)의 수축 및 신장 가능한 구조는 원통형 배터리(1)(도 1 참조)의 사용 과정에서 진동 및/또는 충격이 발생하여 전극조립체(10)가 상하로 움직이더라도 일정 범위 내에서는 전극조립체(10)의 움직임에 따른 충격이 완화되도록 한다. 즉, 상기 제1연결부(33b)의 수축 및 신장 가능한 구조는, 제1접촉부(33a)와 배터리 하우징(20) 간의 결합 부위 및 탭결합부(32)와 제1전극탭(11) 간의 결합 부위에 충격이 전달되지 않도록 완충 작용을 할 수 있다.
다음으로, 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(30)이 나타나 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(30)은, 앞서 설명된 집전체(30)(도 7을 예시적으로 참조하여 설명한 집전체)과 비교하여 제1접촉부(33a)의 형태에 있어서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전체(30)의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제1접촉부(33a)는 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 내주면을 따라 원호 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 접촉 면적의 극대화를 위해, 상기 집전체(30)은, 복수의 제1하우징 결합부(33) 각각의 제1접촉부(33a)의 최외측 가장자리를 따라 측정한 연장된 길이의 합이 배터리 하우징(20)의 내주와 대략 동일하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(30)이 나타나 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(30)은, 앞선 실시예들에 따른 집전체(30)들(도 7 및 도 11을 예시적으로 참조하여 설명한 집전체)과 비교하여 제2하우징 결합부(34)가 더 구비된다는 점에서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전체(30)들의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제2하우징 결합부(34)는, 탭결합부(32)의 단부로부터 연장되어 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합된다. 복수의 상기 탭결합부(32)들 중 적어도 하나의 단부에는 이러한 제2하우징 결합부(34)가 구비된다. 상기 제2하우징 결합부(34)는 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합되는 제2접촉부(34a) 및 루프 형상부(31)와 제2접촉부(34a) 사이를 연결하는 제2연결부(34b)를 포함한다.
상기 제2접촉부(34a)는, 배터리 하우징(20)의 내주면에 결합된다. 상기 배터리 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 제2접촉부(34a)는 전술한 제1접촉부(33a)와 마찬가지로 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 안정적인 접촉 및 결합을 위해, 비딩부(21) 및 제2접촉부(34a)는 모두 배터리 하우징(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 배터리 하우징(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 도 11에 도시된 제1접촉부(33a)의 형태처럼, 제2접촉부(34a) 역시 적어도 일부가 배터리 하우징(20)의 내주면을 따라 원호 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 집전체(30)과 배터리 하우징(20) 간의 접촉 면적 극대화를 위해, 상기 집전체(30)은, 복수의 제2하우징 결합부(34) 각각의 제2접촉부(34a)의 최외측 가장자리를 따라 측정한 연장된 길이의 합이 배터리 하우징(20)의 내주와 대략 동일하도록 구성될 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면 상기 제2연결부(34b)는, 앞서 설명한 제1연결부(33b)와 마찬가지로, 탭결합부(32)와 제2접촉부(34a) 사이에서 그 연장 방향이 전환되는 제2벤딩부(B2)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 상기 제2벤딩부(B2)의 형성으로 인해 제2연결부(34b)가 수축 및 신장이 가능한 구조를 가지며, 이에 따라 원통형 배터리(1)의 조립 공정 상의 장점 및 완충 효과를 갖는다는 점은 앞서 설명한 바와 동일하다. 상기 제2벤딩부(B2)는 도 13과 같이 전극조립체(10)의 구심 방향으로 돌출되거나, 도 14와 같이 전극조립체(10)의 중심축 방향으로 돌출될 수 있다.
본 발명의 도면에서는 상기 제2벤딩부(B2)가 하나 구비된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 앞서 설명한 제1연결부(33b)와 마찬가지로, 제2벤딩부(B2) 역시 복수개 구비될 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 집전체(제1집전체)(30)은 적어도 하나의 주액홀(H3)을 구비할 수 있다. 상기 주액홀(H3)은, 예를 들어 탭결합부(32)에 구비될 수 있다. 상기 탭결합부(32)가 복수개 구비되는 경우에 있어서, 적어도 하나의 탭결합부(32)에 상기 주액홀(H3)이 구비될 수 있다. 상기 주액홀(H3)은, 예를 들어 탭결합부(32) 상에 형성되는 적어도 하나의 웰딩 라인(W)의 일 측에 구비되거나 또는 양 측에 각각 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리(1)를 제조함에 있어서, 전극조립체(10)와 집전체(제1집전체)(30)을 포함하는 결합체를 배터리 하우징(20) 내에 수용시킨 후 전해액을 주액할 수 있다. 이 때, 상기 주액홀(H3)로 인해 주액성이 향상될 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제1하우징 결합부(33)의 제1연결부(33b) 및/또는 제2하우징 결합부(34)의 제2연결부(34b)는 1회 벤딩된 형태를 가질 수 있으며, 도 8 및 도 13에 도시된 것과는 다른 방향으로 벤딩된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제1연결부(33b)에 형성되는 제1벤딩부(B1) 및/또는 제2연결부(34b) 상에 형성되는 제2벤딩부(B2)는 원통형 배터리(1)(도 1 참조)의 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 이러한 제1연결부(33b) 및/또는 제2연결부(34b)의 벤딩 방향은 사이징(sizing) 공정 진행 시에 집전체(제1집전체)(30)과 전극조립체(10)의 결합 부위 및/또는 집전체(제1집전체)(30)과 배터리 하우징(20)의 결합 부위에 손상이 발생되는 것을 방지하기 위함이다. 사이징(sizing)이란, 원통형 배터리(1)를 제조함에 있어서, 원통형 배터리(1)의 총고를 감소시키기 위해 배터리 하우징(20)의 비딩부(21) 영역이 차지하는 높이를 축소시키기 위한 압축 공정이다. 상기 벤딩부(B1, B2) 형성 여부 및 벤딩부(B1, B2)의 돌출 방향을 달리하여 사이징 공정 이후의 용접부 손상 정도를 확인해 본 결과, 전극조립체(10)의 구심 방향 또는 전극조립체(10)의 중심축 방향을 향하는 방향으로 벤딩부(B1, B2)가 돌출된 구조를 갖는 원통형 배터리(1)에서는 거의 손상이 발생되지 않는다는 것이 확인되었다.
이하 도 16 내지 도 18을 참조하여, 원통형 배터리에 사용할 수 있는 집전체의 또 다른 실시예를 설명한다. 또 다른 실시예의 집전체(30)은, 원통형 배터리(1)에 적용되는 전극조립체(10)와 배터리 하우징(20) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 집전체(30)은, 상기 전극조립체(10)의 제1전극탭(11)을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체(10)의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부(31)를 포함한다.
상기 루프 형상부(31)는, 둘레방향으로 연장되는 부분뿐만 아니라 반경방향으로 연장되는 부분을 함께 포함할 수 있다. 상기 루프 형상부(31)는 상기 제1전극탭(11)의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향으로 연장되는 복수의 제1부분(31a), 상기 제1반경 위치보다 외측의 제2반경 위치에서, 원주 방향으로 인접하는 제1부분(31a) 사이에 배치된 복수의 제2부분(31b); 그리고 원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분(31a)과 그들 사이에 위치한 제2부분(31b)을 연결하여 상기 탭결합부(32)가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분(31c)을 포함할 수 있다. 제3부분(31c)은 대략 반경 방향으로 연장될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제3부분(31c)은 직선 형상으로 연장되거나, 도시된 것과 달리 호 형상 또는 직선 형상과 호 형상이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.
상기 제1부분(31a), 상기 제2부분(31b) 및 상기 제3부분(31c)은 상기 제1전극탭(11)과 면대면으로 접촉한다. 따라서, 전극조립체(10)의 제1전극탭(11)과 집전체(30)가 서로 접촉하는 면적을 더욱 증가시킬 수 있다.
상기 루프 형상부(31)는 전극조립체(10)의 중심축 또는 이와 대응하는 위치에 마련된 집전체홀(H2)을 둘러싸는 폐루프 형상을 가질 수 있다. 이러한 폐루프 형상은, 도 17에 도시된 바와 같이 제1부분(31a), 제2부분(31b) 및 제3부분(31c)이 완전히 연결된 폐루프일 수 있다.
대안적으로, 상기 루프 형상부(31)는, 실질적으로 루프 형상을 가지는 형상일 수 있다. 즉 도 18에 도시된 바와 같이, 제1부분(31a)의 특정 위치에 절개부(31d)가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 루프 형상부(31)는 정확하게는 개루프 형태이지만, 전체적으로 폐루프 형태로 인식될 수 있는 형태를 가진다. 절개부(31d)는 제1부분(31a)뿐만 아니라 제2부분(31b) 및/또는 제3부분(31c)에 형성될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
상기 집전체(30)은, 상기 루프 형상부(31)와 연결되는 탭결합부(32)를 포함한다. 상기 탭결합부(32)는 상기 제2부분(31b)로부터 상기 전극조립체(10)의 구심 방향으로 연장될 수 있다. 상기 탭결합부(32)는 직선 형상으로 연장되거나, 도시된 것과 달리 호 형상 또는 직선 형상 및 호 형상이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.
상기 탭결합부(32)는 상기 루프 형상부(31)와 실질적으로 동일 평면 내에 배치될 수 있다. 상기 탭결합부(32)와 상기 제3부분(31c) 사이에는 갭(g)이 구비될 수 있다. 상기 갭(g)은 직선 형상으로 연장되거나 도시된 것과 달리 호 형상 또는 직선 형상과 호 형상이 조합된 형상으로 연장될 수 있다.
실시예의 상기 탭결합부(32)는, 앞서 설명한 다른 실시예의 탭결합부(32)와 달리, 루프 형상부(31)의 제2부분(31b)로부터 구심 방향으로 연장된다. 즉 상기 탭결합부(32)는, 상기 루프 형상부(31)에 의해 정의되는 개구 영역의 내측에 배치될 수 있다. 상기 개구 영역은 상기 전극조립체(10)의 중심으로부터 방사상으로 연장될 수 있고, 상기 탭결합부(32) 또한 개구 영역 내에서 방사상으로 연장될 수 있다.
상기 루프 형상부(31)의 내측으로부터 상기 전극조립체(10)의 권취홀(H1) 가장자리까지의 거리는 상기 탭결합부(32)의 길이보다 크거나 같을 수 있다.
상기 탭결합부(32)는 상기 전극조립체(10)의 제1전극탭(11)과 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다.
선택적으로, 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a) 및/또는 제2부분(31b) 및/또는 제3부분(31c)은 제1전극탭(11)과 용접 등의 방식으로 결합될 수 있다.
이처럼, 루프 형상부(31)의 각 부위를 전체적으로, 또는 선택적으로 상기 제1전극탭(11)에 용접할 수 있다.
다음으로, 상기 집전체(30)은, 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a)과 연결되는 제1하우징 결합부(33)를 포함한다.
상기 제1하우징 결합부(33)는 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a)으로부터 반경방향의 외측으로 연장될 수 있다.
상기 제1하우징 결합부(33)의 반경방향 외측 단부는 상기 배터리 하우징(20)의 내주면과 결합할 수 있다.
상기 제1하우징 결합부(33)가 상기 루프 형상부(31)와 연결되는 부위는, 상기 탭결합부(32)가 상기 루프 형상부(31)와 연결되는 부위와 대비하여 반경방향으로 더 내측에 배치될 수 있다.
상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)는 상기 루프 형상부(31)를 경유하여 연결될 수 있다. 즉, 상기 탭결합부(32)는 제2부분(31b)에 연결되고, 상기 제1하우징 결합부(33)는 제1부분(31a)에 연결된다. 상기 탭결합부(32)와 제1하우징 결합부(33)는 상기 루프 형상부(31)와 원주 방향으로 서로 다른 위치에 연결되면서, 반경방향으로도 서로 다른 위치에서 상기 루프 형상부(31)와 연결된다.
이에 따라, 상기 원통형 배터리에 진동이나 충격이 가해질 때, 상기 제1하우징 결합부(33)를 통해 전달되는 진동이나 충격이 상기 루프 형상부(31)의 기하학적 형상에 의해 흡수되거나 완충될 수 있다. 즉, 상기 루프 형상부(31)의 제3부분(31c)과 탭결합부(32) 사이에 갭이 존재하므로 외부에서 가해지는 진동이나 충격은 제3부분(31c)을 통해서 탭결합부(32)에 전달된다. 이 경우, 진동이나 충격이 전달되는 경로가 증가됨으로써 진동이나 충격이 완화될 수 있다.
상기 제1하우징 결합부(33)는, 상기 배터리 하우징(20)의 내주면과 접촉하는 제1접촉부(33a) 및 상기 제1접촉부(33a)와 상기 루프 형상부(31) 사이를 연결하는 제1연결부(33b)를 포함할 수 있다. 제1연결부(33b)는 상기 제1접촉부(33a)보다 반경방향으로 더 내측에 배치되고, 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a)보다 반경방향으로 더 외측에 배치된다.
즉 상기 제1연결부(33b)의 반경방향 외측 단부는 상기 제1접촉부(33a)와 연결될 수 있고, 상기 제1연결부(33b)의 반경방향 내측 단부는 상기 루프 형상부(31)의 제1부분(31a)과 연결될 수 있다.
상기 제1접촉부(33a)는 제1하우징 결합부(33)의 반경방향 외측 단부에 마련되고, 원주방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1접촉부(33a)는 상기 제1연결부(33b)의 반경 방향 외측 단부로부터 원주 방향을 따라 양방향으로 연장될 수 있다.
상기 제1접촉부(33a)는 호 형상을 이룰 수 있다. 바람직하게, 상기 제1접촉부(33a)는 상기 제1접촉부(33a)가 접촉할 배터리 하우징(20)의 내주면 및/또는 비딩부(21)와 대응하는 형상을 가질 수 있다.
호 형상을 가진 상기 제1접촉부(33a)의 최외측 가장자리의 곡률은 상기 배터리 하우징(20)의 내주면의 곡률과 대응할 수 있다.
상기 제1연결부(33b)는 전극조립체(10)의 반경방향 및 축방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1연결부(33b)는 반경방향 외측으로 갈수록 축방향으로 전극조립체로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제1연결부(33b)는 곧게 연장될 수 있다.
상기 제1연결부는 앞서 설명한 하나 또는 둘 이상의 제1벤딩부를 구비할 수 있으나, 실시예에서는 이를 생략하고 단순한 형태의 제1연결부(33b)를 예시한다.
한편, 도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 하우징 커버(40)는, 배터리 하우징(20)의 일 측에 형성된 상기 개방부를 커버한다. 상기 하우징 커버(40)는, 배터리 하우징(20) 상단에 형성되는 크림핑부(22)에 의해 고정될 수 있다. 이 경우, 고정력의 향상 및 배터리 하우징(20)의 밀폐성 향상을 위해 배터리 하우징(20)과 하우징 커버(40) 사이에는 실링가스켓(G1)이 개재될 수 있다. 상기 하우징 커버(40)는 전류의 통로로 기능해야 하는 부품이 아닐 수 있다. 따라서, 용접 또는 다른 부품의 적용에 따른 고정을 통해 배터리 하우징(20)과 하우징 커버(40)를 견고히 고정시키고 배터리 하우징(20)의 개방부의 밀폐성을 확보할 수만 있다면, 실링가스켓(G1)의 적용이 필수적인 것은 아니다.
한편, 상기 실링가스켓(G1)이 적용되는 실시예에 따르면, 상기 실링가스켓(G1)은, 상기 하우징 커버(40)의 가장자리를 감싸는 대략 링 형상을 가질 수 있다. 상기 실링가스켓(G1)은, 하우징 커버(40)의 상면, 하면 및 측면을 동시에 커버할 수 있다.
실링가스켓(G1)의 부위 중에서 하우징 커버(40)의 하면을 커버하는 부위의 반경방향 길이는, 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 상기 하우징 커버(40)의 상면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이보다 작거나 같을 수 있다. 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 하우징 커버(40)의 하면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이가 지나치게 길면, 배터리 하우징(20)을 상하로 압축하는 과정에서 실링가스켓(G1)이 집전체(30)을 가압하여, 집전체(30) 및/또는 배터리 하우징(20)이 변형될 가능성이 있다. 따라서, 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 하우징 커버(40)의 하면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이를 일정 수준으로 작게 설계하면, 집전체(30) 및/또는 배터리 하우징(20)의 변형을 방지할 수 있다. 구체적으로, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 하우징 커버(40)의 하면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이는, 실링가스켓(G1)의 부위 중에서 상기 하우징 커버(40)의 상면을 커버하는 부위의 반경 방향 길이보다 작게 형성될 수 있다.
한편, 상기 접촉부(33a)는, 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부(21)와 상기 실링가스켓(G1) 사이에 개재되어 고정될 수 있다. 즉, 상기 접촉부(33a)가 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부(21)와 상기 실링가스켓(G1) 사이에 개재된 상태에서 상기 크림핑부(22)의 크림핑 힘으로 인해 상기 접촉부(33a)가 고정될 수 있다.
또는, 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부(21)와 상기 집전체(30)의 접촉부(33a) 사이에 용접부가 형성될 수도 있다. 예를 들어, 크림핑 힘만으로는 접촉부(33a)의 고정이 확실하게 이루어지지 않을 수 있다. 또는, 실링가스켓(G1)이 열에 의해 수축되거나, 크림핑부(22)가 외부로부터 충격을 받아 변형될 경우, 집전체(10)의 접촉부(33a)와 배터리 하우징(20) 사이의 결합력이 저하될 가능성이 있다. 따라서, 접촉부(33a)가 상기 배터리 하우징(20)의 비딩부(21) 상에 얹혀진 상태에서 용접을 통해 접촉부(33a)를 배터리 하우징(20)에 고정할 수 있다. 그 후 접촉부(33a) 상단에 실링가스켓(G1)에 의해 감싸진 하우징 커버(40)를 얹고 크림핑부(22)를 형성함으로써 원통형 배터리(1)를 완성할 수 있다. 이 때, 용접 방법으로는 예를 들면 레이저 용접, 저항 용접, 초음파 용접 등이 가능하나, 용접 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하우징 커버(40)는, 배터리 하우징(20)의 내부에 발생된 가스로 인한 내압 증가를 방지하기 위해 형성되는 벤팅부(41)를 구비할 수 있다. 상기 벤팅부(41)는, 하우징 커버(40)의 일부에 형성되며 내부 압력이 가해졌을 때 용이하게 파단될 수 있도록 주변 영역보다 구조적으로 취약한 영역에 해당한다. 상기 벤팅부(41)는, 예를 들어 주변 영역과 더 얇은 두께를 갖는 영역일 수 있다.
상기 하우징 커버(40)의 높이는 크림핑부(22)의 높이보다 낮을 수 있다. 이 경우, 원통형 배터리(1)를 180도 회전시켜 원통형 배터리(1)를 소정의 트레이에 장착할 수 있다. 상기 하우징 커버(40)과 크림핑부(22) 사이에 높이차가 있으므로, 크림핑부(22)만 트레이의 표면에 접촉하고, 상기 하우징 커버(40)와 트레이의 표면에는 간극이 존재한다. 간극은 배터리 하우징(20)의 내부에서 가스가 벤트될 때 벤트 공간을 제공할 수 있다.
상기 단자(50)는, 배터리 하우징(20)의 개방부의 반대 편에서 배터리 하우징(20)을 관통하여 전극조립체(10)의 제2전극탭(12)과 전기적으로 연결된다. 상기 단자(50)는, 배터리 하우징(20)의 하면의 대략 중심부를 관통할 수 있다. 상기 단자(50)는, 예를 들어 제2전극탭(12)에 결합되는 집전체(제2집전체)(P)과 결합되거나 또는 제2전극탭(12)에 결합되는 리드 탭(미도시)과 결합됨으로써 전극조립체(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 단자(50)는 전극조립체(10)의 제2전극과 동일한 극성을 가지며, 제2전극단자(T2)로서 기능할 수 있다. 상기 제2전극탭(12)이 양극 탭인 경우, 단자(50)는 양극 단자로서 기능할 수 있다. 이러한 단자(50)의 극성 및 기능을 고려할 때, 단자(50)는 이와 반대극성을 갖는 배터리 하우징(20)과는 절연 상태를 유지해야 한다. 이를 위해, 단자(50)와 배터리 하우징(20) 사이에는 절연가스켓(G2)이 적용될 수 있다. 이와는 달리, 단자(50)의 표면 중 일부에 절연성 물질로 코팅을 함으로써 절연을 실현할 수도 있다.
마찬가지 이유에서, 제2전극탭(12) 및/또는 집전체(제2집전체)(P)은 배터리 하우징(20)과 절연 상태를 유지해야 한다. 이를 위해, 상기 제2전극탭(12)과 배터리 하우징(20) 사이 및/또는 집전체(제2집전체)(P)과 배터리 하우징(20) 사이에는 인슐레이터(S)가 개재될 수 있다. 상기 인슐레이터(S)가 적용되는 경우, 제2전극탭(12)과의 전기적 연결을 위해 단자(50)는 인슐레이터(S)를 관통할 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 배터리 하우징(20)의 표면 전체는 제1전극단자(T1)로 기능할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극탭(11)이 음극 탭인 경우, 제1전극단자(T1)는 음극 단자일 수 있다. 본 발명에 따른 원통형 배터리(1)는, 이처럼 배터리 하우징(20)의 개방부 반대 편에 위치하는 하면 상에 노출되는 단자(50) 및 배터리 하우징(20)의 하면 중 단자(50)가 차지하는 영역을 제외한 나머지 영역을 각각 제2전극단자(T2) 및 제1전극단자(T1)으로 이용할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 원통형 배터리(1)는, 복수의 원통형 배터리(1)를 전기적으로 연결함에 있어서 일 방향에서 양극/음극을 모두 연결할 수 있어 전기적 연결 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 원통형 배터리(1)는, 배터리 하우징(20)의 개방부 반대 편에 위치한 하면의 대부분을 전극단자로 이용 가능한 구조를 가지므로, 전기적 연결을 위한 부품을 용접할 수 있는 충분한 면적의 확보가 가능한 장점을 갖는다.
본 발명에 있어서, 실링가스켓(G1) 및 절연가스켓(G2)은 절연성 및 탄성이 있는 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 일 예에서, 실링가스켓(G1) 및 절연가스켓(G2)은 폴리프로필렌, 폴리부틸렌테레프탈레이드, 폴리플루오르화에틸렌 등으로 이루어질 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게, 원통형 배터리는, 예를 들어 폼 팩터의 비(원통형 배터리의 직경을 높이로 나눈 값, 즉 높이(H) 대비 직경(Φ)의 비로 정의됨)가 대략 0.4 보다 큰 원통형 배터리일 수 있다.
여기서, 폼 팩터란, 원통형 배터리의 직경 및 높이를 나타낸 숫자열을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리는, 예를 들어 46110, 4875, 48110, 4880, 4680 등일 수 있다. 폼 팩터를 나타내는 수치에서, 앞의 숫자 2개는 원통형 배터리의 직경을 나타내고, 나머지 숫자들은 원통형 배터리의 높이를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 0.418인 원통형 배터리일 수 있다.
다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 75mm이고, 폼 팩터의 비는 0.640인 원통형 배터리 일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 0.436인 원통형 배터리일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 0.600인 원통형 배터리일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리은, 대략 원기둥 형태를 가지며, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 0.575인 원통형 배터리일 수 있다.
종래에는, 폼 팩터의 비가 대략 0.4 이하인 배터리들이 이용되었다. 즉, 종래에는, 예를 들어 1865 배터리, 2170 배터리 등이 이용되었다. 1865 배터리의 경우, 그 직경이 대략 18mm이고, 그 높이는 대략 65mm이고, 폼 팩터의 비는 0.277이다. 2170 배터리의 경우, 그 직경이 대략 21mm이고, 그 높이는 대략 70mm이고, 폼 팩터의 비는 0.300이다.
본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는 하우징 커버(40)가 극성을 갖지 않는다. 그 대신, 제1집전체(30)가 배터리 하우징(51)의 내주면에 연결되어 있어서 배터리 하우징(20)의 바닥부 외부면이 단자(50)와는 반대 극성을 가진다. 따라서, 복수의 원통형 배터리(1)를 직렬 및/또는 병렬 연결하고자 할 때, 배터리 하우징(20)의 바닥부 외부면과 단자(50)를 이용하여 원통형 배터리(1)의 한 쪽 방향에서 버스 바 연결 등의 배선을 수행할 수 있다. 원통형 배터리(1)는 도면에 나타낸 것과 달리 단자(50)가 상부 방향으로 향하고 하우징 커버(20)가 하부 방향을 향하도록 배치된 상태에서 단자(50)와 그 주변의 평평한 표면을 이용하여 전기적 배선이 이루어질 수 있다. 이를 통해, 동일 공간에 탑재할 수 있는 원통형 배터리들의 수를 증가시켜 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
상술한 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는 배터리 팩을 제조하는데 사용될 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(3)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(3)은 원통형 배터리(1)들이 전기적으로 연결된 집합체 및 이를 수용하는 팩 하우징(2)을 포함한다. 원통형 배터리(1)는 상술한 실시예에 따른 배터리이다. 도면에서는, 도면 도시의 편의상 원통형 배터리(1)의 전기적 연결을 위한 버스바, 냉각 유닛, 외부 단자 등의 부품의 도시는 생략되었다.
배터리 팩(3)은 자동차에 탑재될 수 있다. 자동차는 일 예로 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있다. 자동차는 4륜 자동차 또는 2륜 자동차를 포함한다.
도 20은 도 19의 배터리 팩(3)을 포함하는 자동차(50)를 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩(3)을 포함한다. 자동차(5)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)으로부터 전력을 공급받아 동작한다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (44)

  1. 일측 단부에 노출된 무지부로 이루어진 제1전극탭을 구비하는 전극조립체;
    상기 전극조립체를 수용하는 배터리 하우징; 및
    상기 제1전극탭 및 상기 배터리 하우징의 내주면과 접촉하여 상기 제1전극탭과 상기 배터리 하우징을 전기적으로 연결하는 집전체를 포함하고,
    상기 집전체는,
    상기 제1전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부;
    상기 개구 영역과 인접한 상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 제1전극탭과 결합하는 탭결합부; 및
    상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부를 포함하는, 원통형 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탭결합부는 상기 제1전극탭과 면대면으로 접촉하고, 상기 하우징 결합부는 상기 배터리 하우징의 내주면과 면대면으로 접촉하는 것인, 원통형 배터리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 루프 형상부는,
    상기 제1전극탭의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 제1부분;
    상기 제1반경 위치 외측의 제2반경 위치에서, 원주 방향으로 인접하는 제1부분 사이에 배치된 복수의 제2부분; 및
    원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분과 그들 사이에 위치한 제2부분을 연결하여 상기 탭결합부가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분을 포함하는 것인, 원통형 배터리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1부분, 상기 제2부분 및 상기 제3부분은 상기 제1전극탭과 면대면으로 접촉하는 것인, 원통형 배터리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 상기 전극조립체의 구심 방향으로 연장되는 것인, 원통형 배터리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탭결합부는 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 원통형 배터리.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 탭결합부와 상기 제3부분 사이에 갭이 구비되는 것인, 원통형 배터리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3부분은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 원통형 배터리.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 갭은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 원통형 배터리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 개구 영역은 상기 전극조립체의 중심으로부터 방사상으로 연장되어 있는 것인, 원통형 배터리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 전극 조립체의 권취홀 가장자리까지의 거리는 상기 탭결합부의 길이보다 크거나 같은 것인, 원통형 배터리.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 하우징의 축방향 일측에는 개방부가 마련되고,
    상기 하우징 결합부는 상기 개방부가 마련된 상기 배터리 하우징의 내주면에 연결되는 것인, 원통형 배터리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징 결합부는 상기 배터리 하우징의 개방부 부근에 마련되고 구심 방향으로 함몰된 비딩부의 내주면에 연결되는 것인, 원통형 배터리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 개방부를 커버하는 하우징 커버; 및
    상기 하우징 커버와 상기 배터리 하우징 사이에 개재되는 실링가스켓을 더 포함하고,
    상기 하우징 결합부는 상기 실링가스켓과 상기 비딩부 사이에 개재되어 고정되는 것인, 원통형 배터리.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체는 무지부로 이루어진 제2전극탭을 더 포함하고,
    상기 제2전극탭은 상기 배터리 하우징의 축방향 타측에 마련된 단자와 전기적으로 연결되는 것인, 원통형 배터리.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체의 중심에는 권취홀이 마련되고,
    상기 루프 형상부의 중심에는 상기 권취홀과 마주하는 집전체홀이 마련된 것인, 원통형 배터리.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부는 상기 루프 형상부를 경유하여 연결되는 것인, 원통형 배터리.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 루프 형상부는 폐루프를 이루는 것인, 원통형 배터리.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 루프 형상부는 1개소 이상의 절개부를 구비하는 것인, 원통형 배터리.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 결합부는,
    상기 배터리 하우징의 내주면 상에 결합되는 접촉부; 및
    상기 접촉부와 상기 루프 형상부 사이를 연결하는 연결부를 포함하는 것인, 원통형 배터리.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 접촉부는 상기 배터리 하우징의 내주면의 원주 방향과 대응하는 방향으로 연장되는 것인, 원통형 배터리.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 연결부는 원심 방향 및 축방향으로 연장되는 것인, 원통형 배터리.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 연결부는 하나 이상의 벤딩부를 구비하는 것인, 원통형 배터리.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 벤딩부는 상기 전극조립체의 구심 방향 또는 축방향으로 돌출된 것인, 원통형 배터리.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 원통형 배터리를 포함하는 배터리팩.
  26. 제25항의 배터리 팩을 포함하는 자동차.
  27. 원통형 배터리에 포함된 전극조립체와 배터리 하우징 사이를 전기적으로 연결시키는 집전체로서,
    상기 전극조립체의 일측 단부에서 무지부로 이루어진 전극탭을 노출시키는 개구 영역을 정의할 수 있도록 상기 전극조립체의 중심축 둘레를 에워싸는 루프 형상부;
    상기 개구 영역과 인접하는 상기 루프 형상부의 내측으로부터 상기 개구 영역을 향해 연장되고 상기 개구 영역을 통해 노출된 상기 전극탭과 결합하는 탭결합부; 및
    상기 루프 형상부의 외측으로부터 상기 배터리 하우징의 내주면을 향해 연장되어 상기 배터리 하우징과 결합하는 하우징 결합부;를 포함하는 것인, 집전체.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 루프 형상부는,
    상기 전극탭의 노출 영역의 제1반경 위치에서 원주 방향을 따라 이격되게 배치된 복수의 제1부분;
    상기 제1반경 위치 외측의 제2반경 위치에서 원주 방향으로 인접하는 제1부분 사이에 배치된 복수의 제2부분; 및
    원주 방향에서 인접하고 있는 제1부분과 그들 사이에 위치한 제2부분을 연결하여 상기 탭결합부가 연장되는 공간을 정의하는 제3부분을 포함하는 것인, 집전체.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1부분, 상기 제2부분 및 상기 제3부분은 동일한 평면 상에 위치하는 것인, 원통형 배터리.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 탭결합부는 상기 제2부분으로부터 상기 전극조립체의 구심 방향으로 연장되는 것인, 집전체.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 탭결합부는 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 집전체.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 탭결합부와 상기 제3부분 사이에 갭이 구비되는 것인, 집전체.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제3부분은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 집전체.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 갭은 직선 형상, 호 형상 또는 이들이 조합된 형상으로 연장된 것인, 집전체.
  35. 제27항에 있어서,
    상기 개구 영역은 상기 전극조립체의 중심으로부터 방사상으로 연장되어 있는 것인, 집전체.
  36. 제27항에 있어서,
    상기 루프 형상부의 중심에는 집전체홀이 마련된 것인, 집전체.
  37. 제27항에 있어서,
    상기 탭결합부와 상기 하우징 결합부는 상기 루프 형상부를 경유하여 연결되는 것인, 집전체.
  38. 제27항에 있어서,
    상기 루프 형상부는 폐루프를 이루는 것인, 집전체.
  39. 제27항에 있어서,
    상기 루프 형상부는 1개소 이상의 절개부를 구비하는 것인, 집전체.
  40. 제27항에 있어서,
    상기 하우징 결합부는,
    상기 배터리 하우징과 접촉하는 접촉부; 및
    상기 접촉부와 상기 루프 형상부 사이를 연결하는 연결부;를 포함하는 것인, 집전체.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 접촉부는 원주 방향으로 연장되는 것인, 집전체.
  42. 제40항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 전극조립체의 원심 방향 및 축방향으로 연장되는 것인, 집전체.
  43. 제40항에 있어서,
    상기 연결부는 하나 이상의 벤딩부를 구비하는 것인, 집전체.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 벤딩부는 상기 전극조립체의 구심 방향 또는 축방향으로 돌출되는 것인, 집전체.
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