KR20230101248A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 집전판의 강성 및 발열 성능을 유지하면서 용접 품질을 높일 수 있는 이차 전지가 개시된다.
일 예로, 내부에 수용 공간을 갖는 케이스; 상기 케이스에 수용되고, 적어도 일단에 무지부가 형성된 전극 조립체; 상기 전극 조립체의 무지부에 전기적으로 연결된 집전판; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역은 상기 집전판이 상기 무지부와 접촉하는 타영역에 비해 얇은 두께를 갖는 이차 전지가 개시된다.

Description

이차 전지{Secondary Battery}
본 발명은 집전판의 강성 및 발열 성능을 유지하면서 용접 품질을 높일 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 상기 전극 조립체는 집전판를 통해서 전극 단자와 전기적으로 연결된다. 이때, 집전판의 구조에 따라서 케이스 내부의 체적이 변하게 된다. 따라서, 정해진 크기 내에서 더 많은 용량을 구현할 수 있는 이차 전지가 요구되고 있다.
본 발명은 집전판의 강성 및 발열 성능을 유지하면서 용접 품질을 높일 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명에 의한 이차 전지는 내부에 수용 공간을 갖는 케이스; 상기 케이스에 수용되고, 적어도 일단에 무지부가 형성된 전극 조립체; 상기 전극 조립체의 무지부에 전기적으로 연결된 집전판; 및 상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역은 상기 집전판이 상기 무지부와 접촉하는 타영역에 비해 얇은 두께를 가질 수 있다.
여기서, 상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역은 상기 무지부의 길이 방향을 따라 다수개로 배열되고, 상기 길이 방향에 수직한 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
그리고 상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역에는 그루브가 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 집전판은 상기 전극 조립체에 접촉하는 제 1 피스와, 상기 제 1 피스에 대응되는 형상을 갖는 제 2 피스를 포함하여 구성되고, 상기 제 2 피스에는 상기 무지부와 용접되는 영역에 대응하여 용접홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 피스는 상기 제 2 피스의 용접홀에 해당되는 영역이 용접빔에 노출될 수 있다.
또한, 상기 집전판은 상기 전극 조립체의 무지부와 용접되는 전극 접속부와, 일단이 상기 전극 접속부에 결합되고 타단이 상기 캡 조립체에 결합되는 단자 접속부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 전극 접속부가 상기 단자 접속부에 결합되는 영역에 비해, 상기 집전판이 무지부와 용접되는 영역은 내측으로 더 함입되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극 접속부가 상기 단자 접속부에 결합되는 영역으로부터 상기 집전판이 무지부와 접촉하는 영역까지 경사각이 형성될 수 있다.
또한, 상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역의 두께는 0.3[mm] 내지 0.5[mm] 일 수 있다.
또한, 상기 집전판이 상기 무지부와 접촉하는 타영역의 두께는 0.6[mm] 내지 0.9[mm] 일 수 있다.
본 발명에 따르면, 집전판에 있어서 전체 전극 접속부의 두께를 확보하게 되어 강성 및 발열 성능을 확보하면서도, 용접에 필요한 영역에서만 집전판의 두께를 줄여, 용접빔이 전극 무지부까지 용이하게 도달하도록 하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판과 전극 조립체의 결합 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판과 전극 조립체의 결합 상태를 도시한 부분 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판의 구성을 세부적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판의 구성을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판과 전극 조립체의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판의 구성을 도시한 부분 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 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 과장 또는 축소된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
또한, "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 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 이차 전지의 다양한 제조 공정 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 이차 전지가 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판과 전극 조립체의 결합 관계를 도시한 분해 사시도이다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판과 전극 조립체의 결합 상태를 도시한 부분 사시도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판의 구성을 세부적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 집전판(120, 130), 케이스(150), 캡 조립체(160)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제 1 전극판, 세퍼레이터 및 제 2 전극판의 적층체를 복수개 적층하여 형성한다. 여기서, 제 1 전극판은 제 1 극성, 예를 들어 양극으로서 동작할 수 있으며, 제 2 전극판은 제 2 극성, 예를 들어 음극으로서 동작할 수 있다. 물론, 당업자의 선택에 따라 상기 제 1 전극판 및 제 2 전극판은 서로 극성을 달리하여 배치될 수도 있다.
상기 제 1 전극판은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 1 전극 무지부(111)를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부(111)는 제 1 전극판과 외부 간의 전류 흐름의 통로를 제공한다.
또한, 상기 제 1 전극 무지부(111)는 상기 제 1 전극판이 적층될 때 동일한 위치에서 중첩되도록 형성되어 멀티 탭 구조를 이룬다. 상기 제 1 전극 무지부(111)는 상기 전극 조립체(110)의 일측으로 돌출되게 형성되며, 경우에 따라 다수개가 서로 용접되어 하나의 제 1 집전탭을 형성하는 것도 가능하다. 이러한 제 1 전극 무지부(111)는 전극 조립체(110)의 제 1 측으로 정렬하여 돌출되어 있다.
상기 제 2 전극판은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제 2 전극 무지부(112)를 포함한다.
또한, 상기 제 2 전극 무지부(112)는 역시 상기 제 2 전극판이 적층될 때 동일한 위치에서 중첩되도록 형성되어 멀티 탭 구조를 이룬다. 상기 제 2 전극 무지부(112)는 상기 전극 조립체(110)의 타측으로 돌출되게 형성되며, 경우에 따라 다수개가 서로 용접되어 하나의 제 2 집전탭을 형성할 수도 있다.
상기 세퍼레이터는 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 수행한다. 상기 세퍼레이터는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 세퍼레이터의 재질로서 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 전극 조립체(110)는 다수의 극판들이 스택된 이후, 일부 영역에 부착된 별도의 절연 테이프(113)를 통해 스택 상태가 유지될 수 있다. 이 때, 절연 테이프(113)는 전극 조립체(110)의 형태를 유지하여, 이후 전극 조립체(110)가 집전판(120, 130)과 정확한 위치에서 용접될 수 있도록 하고, 최종 이차 전지 구조 내에서도 전극 조립체(110)의 구조가 유지될 수 있도록 한다.
또한, 상기 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(150)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 집전판(120, 130)은 상기 제 1 전극 무지부(111)과 전기적으로 연결된 제 1 집전판(120) 및 상기 제 2 전극 무지부(112)와 전기적으로 연결된 제 2 집전판(130)을 포함한다.
제 1 집전판(120)은 알루미늄 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제 1 전극 무지부(111)와 결합됨으로써, 제 1 전극판과 전기적으로 연결된다.
구체적으로 상기 제 1 집전판(120)은 전극 접속부(121)와 단자 접속부(125) 를 포함할 수 있다. 여기서, 전극 접속부(121)와 단자 접속부(125)의 사이는 용접을 통해 결합될 수 있다..
전극 접속부(121)는 전극 조립체(110)의 일 측면을 따라 수직 방향으로 형성될 수 있다. 전극 접속부(121)는 전극 조립체의 제 1 전극 무지부(111)과 접촉한 상태에서 용접을 통해 결합되어, 제 1 전극 무지부(111)와 동일하게 제 1 극성을 가질 수 있다.
세부적으로, 전극 접속부(121)는 제 1 피스(122)와 제 2 피스(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
제 1 피스(122)는 제 1 전극 무지부(111)에 직접 접촉하는 부분으로서, 상측 가장자리에 위치하여 단자 접속부(125)와 용접되는 제 1 영역(122a), 제 1 영역(122a)으로부터 연장되어 제 1 전극 무지부(111)와 접촉하는 제 2 영역(122b), 제 2 영역(122b)로부터 연장되어 전극 조립체(110)의 절연 테이프(113)에 대응되는 제 3 영역(122c)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 피스(122)는 길이 방향에서 제 3 영역(122c)을 기준으로 제 1 영역(122a)과 제 2 영역(122b)이 대칭되도록 구성될 수 있다. 즉, 제 3 영역(122c)이 대략 중앙에 위치하고, 제 3 영역(122c)의 상하부에 각각 제 2 영역(122b)과 제 1 영역(122a)이 순차적으로 연결될 수 있다. 이러한 구성을 통하면, 제 1 영역(122a)이 제 1 피스(122)의 양 가장자리에 위치하게 되며, 이후 상부에 위치한 제 1 영역(122a)은 단자 접합부(125)와 용접을 통해 결합될 수 있다.
제 2 피스(123)는 대략적으로 제 1 피스(122)와 대응되는 형상을 가질 수 있고, 제 1 피스(122)에 대해 용접 등의 방법을 통해 결합될 수 있다. 제 2 피스(123)는 역시 단자 접속부(125)와 용접되는 제 1 영역(123a), 제 1 영역(123a)으로부터 연장되는 제 2 영역(123b), 제 2 영역(123b)로부터 연장되어 전극 조립체(110)의 절연 테이프(113)에 대응되는 제 3 영역(123d)을 포함할 수 있다. 또한, 제 2 피스(123)는 역시 길이 방향에서 제 3 영역(123d)을 기준으로 제 1 영역(123a)과 제 2 영역(123b)이 대칭되도록 구성될 수 있다. 즉, 제 3 영역(123d)이 대략 중앙에 위치하고, 제 3 영역(123d)의 상하부에 각각 제 2 영역(123b)과 제 1 영역(123a)이 순차적으로 연결될 수 있다. 또한, 제 2 영역(123b)은 제 1 영역(123a)에 대해 일정 경사각을 이루면서 연결되고, 전극 조립체(110)를 향하는 내측으로 더 함입될 수 있다. 이러한 구조를 통해, 제 2 피스(123)의 외측으로부터 용접을 수행할 때 설비가 이동할 공간을 확보하여 정확한 용접이 이루어질 수 있다.
한편, 제 2 피스(123)의 제 2 영역(123b)에는 각각 다수의 용접홀(123c)가 형성될 수 있다. 이러한 용접홀(123c)은 다수개로 구비되어 제 2 피스(123)의 길이 방향을 따라 배열될 수 있으며, 각각은 길이 방향에 대해 수직한 수평 방향으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 제 2 영역(123b)에 형성된 용접홀(123c)은 전극 조립체(110)의 제 1 전극 무지부(111)들에 대해 대략 수직한 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 이에 따라 제 2 피스(123)의 내부에 위치한 제 1 피스(122)의 제 2 영역(122b) 중 일부는 제 2 피스(123)의 용접홀(123c)에 의해 노출될 수 있다. 결과적으로, 외부에서 용접빔이 조사되는 경우, 용접빔은 용접홀(123c)을 투과하여 제 1 피스(122)의 제 2 영역(122b)에 도달하게 되며, 제 2 영역(122b)과 그에 접하고 있는 제 1 전극 무지부(111)를 함께 용접할 수 있게 된다.
한편, 제 1 피스(122)와 제 2 피스(123)의 두께의 합은 0.6 내지 0.9[mm]로 형성되는 반면, 제 1 피스(122)의 두께는 0.3 내지 0.5[mm]의 두께를 가질 수 있다. 제 1 피스(122)와 제 2 피스(123)의 두께의 합이 0.6[mm] 이상인 경우 전극 조립체(110)에서 생성되는 열을 방출하기에 용이하고, 두께가 0.9[mm] 이하인 경우 전극 조립체의 용량에 대해 제약하지 않을 수 있다. 또한, 제 1 피스(122)의 두께의 두께가 0.3[mm] 이상인 경우 용접 과정에서 용접빔이 전극 조립체(110)의 내부까지 침투하는 것을 방지하여 안전성을 높일 수 있고, 두께가 0.5[mm] 이하인 경우 전극 조립체(110)에 대한 용접 강도를 확보하는데 유리하다.
이러한 구성에 따르면, 제 1 피스(122)와 제 2 피스(123)의 구성으로 인해, 전체 전극 접속부(121)의 두께를 확보하게 되어 강성을 확보하면서도, 용접에 필요한 제 2 피스(123)의 영역에는 용접홀(123c)로 인해 제 1 피스(122)만 존재하도록 하여, 용접빔이 제 1 전극 무지부(111)까지 용이하게 투과하도록 하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 단자 접속부(125)는 상기 전극 조립체(110)의 상부에 위치하며, 후술되는 캡 플레이트(161)와 평행하게 형성된다. 즉, 상기 단자 접속부(125)는 상기 전극 조립체(110)와 캡 플레이트(161) 사이에 위치하며, 대략 평평한 플레이트 형태로 형성된다. 상기 단자 접속부(125)는 단자홀을 포함할 수 있고, 단자홀에 제 1 단자(164)가 예를 들어, 리벳팅의 방식을 통해 체결될 수 있다. 이러한 단자 접속부(125)는 전극 접속부(121)와 용접을 통해 결합될 수 있다. 구체적으로, 전극 접속부(121)를 구성하는 제 1 피스(122)의 제 1 영역(122a)과 제 2 피스(123)의 제 1 영역(123a)이 단자 접속부(125)와 용접되어, 전극 접속부(121)와 단자 접속부(125)는 하나의 제 1 집전판(120)을 형성하게 된다.
제 2 집전판(130)은 니켈 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(112)와 접촉됨으로써, 제 2 전극판과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 집전판(130)은 전극 접속부(131) 및 단자 접속부(135)를 포함한다. 다만, 상기 제 2 집전판(130)의 형태는 제 1 집전판(120)의 형태와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상기 케이스(150)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 상기 전극 조립체(110)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 상기 케이스(150)의 개구부에는 캡 플레이트(161)가 결합되어 상기 케이스(150)를 밀봉한다. 상기 케이스(150)의 내면은 기본적으로 절연 처리되어, 내부에서 전기적 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 상기 전극 조립체(110)의 일 전극이 상기 캡 플레이트(161)를 통해 상기 케이스(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우에도 케이스(150) 내부의 절연 처리에 의해 내부에서의 전기적 단락은 방지된다. 상기 케이스(150)는 제 1 전극, 예를 들어 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 캡 조립체(160)는 상기 케이스(150)의 상부(개구부)에 결합된다. 구체적으로, 상기 캡 조립체(160)는 캡 플레이트(161), 전해액 주입구(162), 안전 벤트(163), 제 1 단자(164), 제 2 단자(165), 가스켓(166), 제 1 단자 플레이트(167), 제 2 단자 플레이트(168), 체결 플레이트(169) 및 하부 절연 부재(170)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(161)는 케이스(150)의 개구부를 밀봉하며, 상기 케이스(150)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 캡 플레이트(161)는 레이저 용접 방식으로 케이스(150)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(161)는 전기적으로 독립하거나, 경우에 따라 상기 제 1 집전판(120) 또는 제 2 집전판(130) 중 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 캡 플레이트(161)에는 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(162)가 형성된다. 상기 전해액 주입구(162)를 통해 케이스(150)의 내부로 전해액이 주입되며, 그 이후 상기 전해액 주입구(162)는 마개(162a)에 의해 밀봉된다.
또한, 상기 캡 플레이트(161)의 대략 중앙에는 다른 영역에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성된 안전 벤트(163)가 형성된다. 상기 안전 벤트(163)는 케이스(150) 내부의 압력이 설정된 파단 압력에 비해 높은 경우, 파단되어 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지한다.
상기 제 1 단자(164)와 제 2 단자(165)는 각각 상기 캡 플레이트(161)를 관통하여 형성된다. 상기 제 1 단자(164)는 제 1 집전판(120)의 단자 접속부(121)에 형성된 단자홀과 결합되어 제 1 집전판(120)와 전기적으로 연결된다. 마찬가지로, 제 2 단자(165)는 제 2 집전판(120)의 단자 접속부(131)에 형성된 단자홀에 결합되어 역시 제 2 집전판(130)와 전기적으로 연결된다.
상기 제 1, 2 단자(164, 165)와 캡 플레이트(161) 사이에는 가스켓(166)이 형성된다. 가스켓(166)은 제 1,2 단자(164, 165) 각각의 외측을 감싸는 형태로 이루어지며, 절연성 재질로 구성된다. 상기 가스켓(166)은 제 1, 2 단자(164, 165)와 캡 플레이트 사이를 밀봉한다. 이러한 가스켓(166)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부로 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 제 1 단자 플레이트(167)는 캡 플레이트(161)의 상부로 돌출된 제 1 단자(164)에 결합된다. 제 1 단자 플레이트(167)는 제 1 단자(164)에 결합된 후, 제 1 단자(164)의 상부가 리벳팅되거나 제 1 단자 플레이트(167)와 제 1 단자(164) 사이의 경계면이 용접됨으로써 제 1 단자(164)에 고정될 수 있다.
상기 제 2 단자 플레이트(168)는 캡 플레이트(161)의 상부로 돌출된 제 2 단자(165)에 결합된다. 제 2 단자 플레이트(168)는 제 2 단자(165)에 결합된 후, 제 2 단자(165)의 상부가 리벳팅되거나 제 2 단자 플레이트(168)와 제 2 단자(165) 사이의 경계면이 용접됨으로써 제 2 단자(165)에 고정될 수 있다.
상기 체결 플레이트(169)는 캡 플레이트(161)와 제 1 단자 플레이트(167) 사이 및 캡 플레이트(161)와 제 2 단자 플레이트(168) 사이에 형성된다. 상기 체결 플레이트(169)는 전기적으로 도전성 재질 또는 절연성 재질 어느 것으로도 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 단자 플레이트(167)의 하부에 위치한 체결 플레이트(169)는 도전성 재질이고, 제 2 단자 플레이트(168)의 하부에 위치한 체결 플레이트(169)는 절연성 재질일 수 있다. 이 경우, 제 1 단자(164)는 캡 플레이트(161)와 동일한 극성을 갖게 된다. 또한, 체결 플레이트(169)가 절연성 재질인 경우, 제 1 단자(164) 및 제 2 단자(165)는 캡 플레이트(161)와 전기적으로 분리될 수 있다.
상기 하부 절연 부재(170)는 제 1 집전판(120)와 캡 플레이트(161) 사이 및 제 2 집전판(130)와 캡 플레이트(161) 사이에 형성되어, 제 1,2 집전판(120, 130)와 캡 플레이트(161) 사이를 전기적으로 절연시킨다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서는 제 1 집전판(120)을 구성하는 제 1 피스(122)와 제 2 피스(123)의 구성으로 인해, 전체 전극 접속부(121)의 두께를 확보하게 되어 강성 및 발열 성능을 확보하면서도, 용접에 필요한 제 2 피스(123)의 영역에는 용접홀(123c)로 인해 제 1 피스(122)만 존재하도록 하여, 용접빔이 제 1 전극 무지부(111)까지 용이하게 도달하도록 하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다. 제 2 집전판(130)의 구성 역시 동일하게 이루어질 수 있음은 물론이다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판의 구성을 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판과 전극 조립체의 결합 상태를 도시한 단면도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에서 집전판의 구성을 도시한 부분 단면도이다.
별도로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지도 역시 전극 조립체(110), 케이스(150), 캡 조립체(160)를 동일하게 포함할 수 있다. 다만, 제 1 집전판(220)과 이와 상응하는 제 2 집전판(미도시)의 구성은 일 실시예와 다르게 구성할 수 있으며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
제 1 집전판(220)은 전극 접속부(221)과 단자 접속부(125)를 포함할 수 있다. 여기서, 전극 접속부(221)는 앞의 일 실시예와 딜리 단일한 하나의 피스로서 구성될 수 있다. 또한, 전극 접속부(221)는 제 1 영역(221a), 제 2 영역(221b), 제 3 영역(221d)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 영역(221b)는 앞선 실시예와 마찬가지로, 제 1 영역(221a)로부터 일정 경사각을 이루면서 전극 조립체(110)를 향하는 방향으로 더 함입되어 형성될 수 있다. 따라서, 용접 설비의 작업 공간을 확보하여 정확한 용접이 이루어질 수 있다.
그리고 제 2 영역(221b)은 용접될 위치에 형성된 그루브(221c)가 더 형성될 수 있다. 이러한 그루브(221c)의 존재로 인해, 제 2 영역(221b)의 두께에 비해, 그루브(221c)가 형성된 영역의 두께가 감소하게 된다. 한편, 제 2 영역(221b)의 두께는 0.6 내지 0.9[mm]로 형성되는 반면, 그루브(221c)가 형성된 영역은 0.3 내지 0.5[mm]의 두께를 가질 수 있다. 제 2 영역(221b)의 두께가 0.6[mm] 이상인 경우 전극 조립체(110)에서 생성되는 열을 방출하기에 용이하고, 두께가 0.9[mm] 이하인 경우 전극 조립체의 용량에 대해 제약하지 않을 수 있다. 또한, 제 2 영역(221b) 중 그루브(221c)가 형성된 영역의 두께가 0.3[mm] 이상인 경우 용접 과정에서 용접빔이 전극 조립체(110)의 내부까지 침투하는 것을 방지하여 안전성을 높일 수 있고, 두께가 0.5[mm] 이하인 경우 전극 조립체(110)에 대한 용접 강도를 확보하는데 유리하다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 제 1 집전판(220)의 구성을 단일한 하나의 피스로서 형성함에 따라, 일 실시예와 마찬가지로 전체 전극 접속부(221)의 두께를 확보하게 되어 강성과 발열 성능을 확보하면서도, 용접이 수행되는 영역에는 그루브(221c)를 통해 두께를 줄여 용접빔이 제 1 전극 무지부(111)까지 용이하게 도달하도록 하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다. 제 2 집전판(미도시)의 구성 역시 동일하게 이루어질 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 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; 전극 조립체
120, 220; 제 1 집전판 121, 221; 전극 접속부
122; 제 1 피스 122a; 제 1 영역
122b; 제 2 영역 122c; 제 3 영역
123; 제 2 피스 123a; 제 1 영역
123b; 제 2 영역 123c; 용접홀
123d; 제 3 영역 221a; 제 1 영역
221b; 제 2 영역 221c; 그루브
221d; 제 3 영역 125: 단자 접속부
130: 제 2 집전부 150: 케이스
160: 캡 조립체

Claims (10)

  1. 내부에 수용 공간을 갖는 케이스;
    상기 케이스에 수용되고, 적어도 일단에 무지부가 형성된 전극 조립체;
    상기 전극 조립체의 무지부에 전기적으로 연결된 집전판; 및
    상기 케이스를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역은 상기 집전판이 상기 무지부와 접촉하는 타영역에 비해 얇은 두께를 갖는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역은 상기 무지부의 길이 방향을 따라 다수개로 배열되고, 상기 길이 방향에 수직한 방향을 따라 연장되어 형성된 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역에는 그루브가 형성되어 있는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판은 상기 전극 조립체에 접촉하는 제 1 피스와, 상기 제 1 피스에 대응되는 형상을 갖는 제 2 피스를 포함하여 구성되고,
    상기 제 2 피스에는 상기 무지부와 용접되는 영역에 대응하여 용접홀이 형성된 이차 전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 피스는 상기 제 2 피스의 용접홀에 해당되는 영역이 용접빔에 노출되는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판은 상기 전극 조립체의 무지부와 용접되는 전극 접속부와, 일단이 상기 전극 접속부에 결합되고 타단이 상기 캡 조립체에 결합되는 단자 접속부를 포함하여 구성된 이차 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전극 접속부가 상기 단자 접속부에 결합되는 영역에 비해, 상기 집전판이 무지부와 용접되는 영역은 내측으로 더 함입되어 형성된 이차 전지.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전극 접속부가 상기 단자 접속부에 결합되는 영역으로부터 상기 집전판이 무지부와 접촉하는 영역까지 경사각이 형성된 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판이 상기 무지부와 용접되는 영역의 두께는 0.3[mm] 내지 0.5[mm]인 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 집전판이 상기 무지부와 접촉하는 타영역의 두께는 0.6[mm] 내지 0.9[mm]인 이차 전지.
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