KR20230125981A - 원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

Info

Publication number
KR20230125981A
KR20230125981A KR1020220022895A KR20220022895A KR20230125981A KR 20230125981 A KR20230125981 A KR 20230125981A KR 1020220022895 A KR1020220022895 A KR 1020220022895A KR 20220022895 A KR20220022895 A KR 20220022895A KR 20230125981 A KR20230125981 A KR 20230125981A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
tab
current collector
cylindrical secondary
secondary battery
Prior art date
Application number
KR1020220022895A
Other languages
English (en)
Inventor
황보광수
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020220022895A priority Critical patent/KR20230125981A/ko
Publication of KR20230125981A publication Critical patent/KR20230125981A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/583—Devices or arrangements for the interruption of current in response to current, e.g. fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/14—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 원통형 이차전지는, 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭을 구비하는 전극 조립체;일 측에 형성된 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 제1 전극 탭과 전기적으로 연결되는 전지 캔; 상기 제1 전극 탭 및 전지 캔과 각각 결합하는 집전판; 상기 전지 캔의 개방부를 커버하는 캡 플레이트; 및 상기 개방부의 반대 편에서 상기 전지 캔을 관통하여 상기 제2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 셀 단자;를 포함하고, 상기 집전판은, 중심부와, 상기 중심부로부터 방사상으로 연장되며 서로 이격되어 상기 제1 전극 탭과 결합하는 복수의 탭 결합부를 포함하고, 상기 탭 결합부의 폭방향 양측부에 상기 제1 전극 탭과 반대되는 방향으로 상향 절곡되는 제1 절곡부가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차{Cylindrical secondary battery and current collector plate applied thereto, and battery pack and vehicle including the cylindrical secondary battery}
본 발명은, 원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는,본 발명은, 외부 충격이 가해지더라도 전극 조립체와의 용접 부위의 변형을 방지할 수 있는 구조를 갖는 집전판 및 이를 포함하는 원통형 배터리 셀,그리고 이러한 원통형 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
종래의 원통형 이차전지는, 젤리-롤 형태의 전극 조립체와 외부 단자를 이어주는 탭을 전극 조립체의 포일에 용접하여 연결하는 구조를 갖는 것이 일반적이었다. 이러한 구조의 원통형이차전지는, 전류의 경로(path)가 한정적이고 전극 조립체의 자체 저항이 매우 높을 수밖에 없었다.
이에 따라, 젤리-롤 형태 전극 조립체와 외부 단자를 이어주는 탭의 개수를 늘려 저항을 낮추는 방식이 시도되었으나, 이처럼 탭의 개수를 늘리는 것만으로는 원하는 수준으로저항을 낮추고 전류의 경로(path)를 충분히 확보하는 데에 한계가 있었다.
이에 따라, 전극 조립체의 자체 저항 감소를 위해 새로운 젤리-롤 형태 전극 조립체 구조의 개발 및 이러한 구조에 적합한 집전판 구조의 개발이 필요하다. 특히, 이러한 새로운 구조의 전극 조립체 및 집전판의 적용은, 예를 들어 전기 자동차와 같이 고출력/고용량을 갖는 배터리 팩을 요구하는 디바이스에 그 필요성이 더욱 크다.
이러한 집전판은 전극 조립체에 용접 결합됨과 동시에 그 단부가 절곡되어 전지 캔 내측 면에 결합될 수 있다. 이 경우 전극 조립체에 결합되는 집전판의 부분은 플랫한 평판 형상으로 이루어져 있기 때문에 굽힘 강성이 약하다. 이에 따라 용접 공정시 상기 집전체에 가해지는 힘에 의하여 상기 평판 형상부가 변형될 위험성이 있다.
또한, 전기 자동차 등에 적용되는 배터리 팩의 경우, 사용 환경을 고려할 때 진동 및 충격에 많이 노출될 수 밖에 없다. 이와 같은 외부 충격 및 진동에 의해서도 상기 평판 형상부의 용접 부위가 변형될 수 있다.
도 1은 이러한 원통형 이차전지에 있어서, 집전판의 용접 부위가 휘어져 변형된 것을 도시한 사진이다.
따라서, 진동 및 외부 충격이 가해지더라도, 용접 부위의 변형 발생을 방지할 수 있는 구조를 갖는 원통형 이차전지 및 이러한 원통형 이차전지에 적용되는 집전판 구조의 개발이 요망된다 하겠다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0041625호
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 진동 및 충격이 가해지더라도 전극 조립체와의 용접 부위가 변형될 가능성을 크게 낮출 수 있는 구조를 갖는 집전판 및 이를 포함하는 원통형 이차전지를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전극 조립체와의 용접 부위 뿐만 아니라 전지 캔과의 용접 부위에 파손이 발생될 가능성을 크게 낮출 수 있는 구조를 갖는 집전판 및 이를 포함하는 원통형 이차전지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 원통형 이차전지를 제조함에 있어서, 전지 캔과 집전판의 전기적 연결을 위한 용접 공정의 편의성을 높이고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있는 구조를 갖는 집전판 및 이를 포함하는 원통형 이차전지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지는, 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 일 측에 형성된 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 제1 전극 탭과 전기적으로 연결되는 전지 캔; 상기 제1 전극 탭 및 전지 캔과 각각 결합하는 집전판; 상기 전지 캔의 개방부를 커버하는 캡 플레이트; 및 상기 개방부의 반대 편에서 상기 전지 캔을 관통하여 상기 제2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 셀 단자;를 포함하고, 상기 집전판은, 중심부와, 상기 중심부로부터 방사상으로 연장되며 서로 이격되어 상기 제1 전극 탭과 결합하는 복수의 탭 결합부를 포함하고, 상기 탭 결합부의 폭방향 양측부에 상기 제1 전극 탭과 반대되는 방향으로 상향 절곡되는 제1 절곡부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 절곡부로부터 상기 탭 결합부의 폭방향과 나란하게 외측 또는 내측으로 절곡되는 제2 절곡부가 형성될 수 있다.
상기 탭 결합부의 길이방향 단부는 상기 제1 전극 탭과 반대되는 방향으로 상향 절곡되어 전지 캔의 내측 면에 결합되고, 상기 제1 절곡부는 상기 상향 절곡된 길이방향 단부를 제외한 탭 결합부의 폭방향 양측부에 형성될 수 있다.
상기 길이방향 단부는, 상기 전지 캔의 비딩부 상에 결합될 수 있다.
상기 집전판은, 상기 복수의 탭 결합부 사이에 상기 중심부로부터 연장되어 상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 복수의 제1 캔 결합부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 캔 결합부는, 상기 전지 캔의 비딩부 상에 결합될 수 있다.
상기 제1 캔 결합부는, 상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 제1 접촉부; 및 상기 중심부와 상기 접촉부 사이를 연결하는 제1 연결부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 접촉부는, 적어도 일부가 상기 전지 캔의 내주면을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 연결부는, 연장 방향이 전환되는 제1 벤딩부를 적어도 하나 구비할 수 있다.
상기 집전판은, 상기 탭 결합부의 단부로부터 연장되어 상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 제2 캔 결합부;를 더 포함하고, 상기 제1 절곡부는 상기 제2 캔 결합부를 제외한 탭 결합부의 폭방향 양측부에 형성될 수 있다.
상기 제2 캔 결합부는, 상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 제2 접촉부; 및 상기 중심부와 상기 접촉부 사이를 연결하는 제2 연결부;를 포함할 수 있다.
상기 제2 접촉부는, 적어도 일부가 상기 전지 캔의 내주면을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 제2 연결부는, 연장 방향이 전환되는 제2 벤딩부를 적어도 하나 구비할 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 집전판은, 원통형 이차전지에 적용되는 전극 조립체와 전지 캔 사이를 전기적으로 연결시키는 집전판으로서, 중심부; 및 상기 중심부로부터 방사상으로 연장되며 서로 이격되어 상기 제1 전극 탭과 결합하는 복수의 탭 결합부;를 포함하고, 상기 탭 결합부의 폭방향 양측부에 상향 절곡되는 제1 절곡부가 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지를 복수개 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명에 따르면, 전극 조립체와의 용접 과정에서 발생하는 응력이 가해지더라도 집전판 용접 부위의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 원통형 이차전지의 사용과정에서 진동 및 충격이 가해지더라도 집전판과 전극 조립체 간의 용접 부위 및/또는 집전판과 전지 캔 간의 용접 부위의 파손 가능성을 크게 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 원통형 이차전지를 제조함에 있어서, 전지 캔과 집전판의 전기적 연결을 위한 용접 공정의 편의성을 높이고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 효과는 상술한 효과들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적인 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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 한정되어해석되어서는 아니 된다.
도 1은 원통형 이차전지에 있어서, 집전판의 용접 부위가 휘어져 변형된 것을 도시한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집전판을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 집전판 단면구조의 여러 예들을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 단면구조가 상이한 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전판의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전판의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 집전판의 제1 연결부의 예시적 형태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 이차전지의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전판을 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전판을 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 집전판의 제2 연결부의 예시적 형태를 나타내는 도면이다.
도 13 내지 도 15는 앞선 실시예들에서 설명 및 도시된 것과는 다른 형태를 갖는 본 발명의 집전판을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.
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 해석되어야만한다. 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.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지(1)는전극 조립체(10), 전지 캔(20), 집전판(제1 집전판)(30), 캡 플레이트(40) 및 셀 단자(50)를 포함한다. 상기 원통형 이차전지(1)는, 그 밖에도 실링 가스켓(G1) 및/또는 절연 가스켓(G2) 및/또는 집전판(제2 집전판)(P) 및/또는 인슐레이터(S)를 더 포함할 수도 있다.
상기 전극 조립체(10)는, 제1 전극 탭(11) 및 제2 전극 탭(12)을 구비한다.
좀 더 구체적으로는, 상기 전극 조립체(10)는 제1 전극, 분리막, 제2 전극을 순차적으로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 전극 조립체(10)는, 젤리-롤 타입의 전극 조립체일 수 있다.
이 경우, 상기 전극 조립체(10)의 외주면 상에는 전지 캔(20)과의 절연을 위해 추가적인 분리막이 구비될 수도 있다.
상기 제1 전극은, 제1 전극 집전체의 일 면 또는 양 면상에 도포된 제1 전극 활물질을 포함한다. 상기 전극 집전체(10)의 폭 방향(도 2에 도시된 원통형 이차전지(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제1 전극 탭(11)으로서 기능한다. 상기 제1 전극 탭(11)은, 전지 캔(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(도 2에 도시된 원통형 이차전지(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 상부에 구비된다. 상기 제1 전극 탭(11)은, 예를 들어 음극 탭일 수 있다.
상기 제2 전극은, 제2 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제2 전극 활물질을 포함한다. 상기 제2 전극 집전체의 폭 방향(도 2에 도시된 원통형 이차전지(1)의 높이 방향과 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제2 전극 탭(12)으로서 기능한다. 상기 제2 전극 탭(12)은, 전지 캔(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향 하부에 구비된다. 상기 제2 전극 탭(12)은, 예를 들어 양극 탭일 수 있다.
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.
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 저결정탄소, 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 다공성부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된부직포를 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.
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.
상기 전지 캔(20)은, 일 측에 개방부가 형성된 대략 원통형의 수용체로서, 도전성을 갖는 금속 재질이다. 상기 전지 캔(20)의 측면, 그리고 상기 개방부의 반대 편에 위치하는 하면(도 2를 기준으로 아래쪽 면)은 일체로 형성되는 것이 일반적이다. 즉, 상기 전지 캔(20)은, 그 높이 방향 상단은 개방되어 있고, 하단은 폐쇄된 형태를 갖는 것이 일반적이다. 상기 전지 캔(20)의 하면은 대략 플랫한 형태를 가질 수 있다. 상기 전지 캔(20)은, 그 높이 방향 일 측에 형성된 개방부를 통해 전극 조립체(10)를 수용한다. 상기 전지 캔(20)은, 상기 개방부를 통해 전해질도 함께 수용할 수 있다.
상기 전지 캔(20)은, 그 상단부에 형성되는 비딩부(21)를 구비할 수 있다. 상기 전지 캔(20)은, 비딩부(21) 상에 형성되는 크림핑부(22)를 더 구비할 수도 있다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 외주면 둘레가 소정의 깊이로 압입된 형태를 갖는다. 상기 비딩부(21)는, 전극 조립체(10)의 상부에 형성된다.
상기 비딩부(21)는, 캡 플레이트(40)가 안착될 수 있는 지지 면을 제공한다. 또한, 상기 비딩부(21)는, 후술할 집전판(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 집전판(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부 및/또는 본 발명의 캡 플레이트(40)의 가장자리 둘레가 안착될 수 있다. 상기 비딩부(21)의 압입 깊이 및 형태는 필요에 따라 여러 가지로 변형될 수 있다. 이러한 비딩부(21)가 생략되고, 집전판(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부가 전지 캔(20)의 플랫한 측벽에 직접 부착되는 것도 가능은 하다.
상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 형성된다. 상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 배치되는 캡 플레이트(40)의 가장자리 둘레를 감싸도록 연장 및 벤딩된 형태를 갖는다. 이러한 크림핑부(22)의 형상에 의해 캡 플레이트(40)는 비딩부(21) 상에 고정된다. 물론, 이러한 크림핑부(22)가 생략되고 다른 고정 구조를 통해 캡 플레이트(40)가 전지 캔(20)의 개방부를 커버하면서 고정되록 하는 것도 가능은 하다.
다음은, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전판(제1 집전판)(30)을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전판(30)은, 전지 캔(20) 내부에 수용되며, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되고, 또한 전지 캔(20)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 집전판(30)은, 전극 조립체(10)와 전지 캔(20) 사이를 전기적으로 연결한다.
상기 집전판(30)은, 중심부(31)와, 상기 중심부(31)로부터 방사상으로 연장되며 서로 이격되어 상기 제1 전극 탭(11)과 결합하는 복수의 탭 결합부(32)를 포함한다.
상기 중심부(31) 및 복수의 탭 결합부(32)는 전극 조립체(10)의 상부에 배치되며, 전지 캔(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서 비딩부(21)보다 하부에 위치한다.
상기 중심부(31)는, 전극 조립체(10)의 중심부에 형성되는 권취 홀(H1)과 대응되는 위치에 형성되는 집전판 홀(H2)을 구비한다. 서로 연통되는 권취 홀(H1) 및 집전판 홀(H2)은, 후술할 셀 단자(50)와 집전판(제2 집전판)(P) 간의 용접 또는 셀 단자(50)와 리드 탭(미도시) 간의 용접을 위한 용접봉의 삽입 또는 레이저의 조사 를 위한 통로로서 기능할 수 있다.
상기 복수의 탭 결합부(32)들은 집전판(30)의 중심부(31)로부터 대략 방사상으로 전지 캔(20)의 측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 탭 결합부(32)들 각각은 중심부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 한편, 상기 집전판(30)과 전극 조립체(10) 간의 결합 면적 증대를 통한 결합력 확보 및 전기저항 감소를 위해, 상기 탭 결합부(32) 뿐만 아니라 중심부(31) 역시 제1 전극 탭(11)과 결합할 수도 있다. 상기 제1 전극 탭(11)의 단부는 탭 결합부(32)와 나란하도록 벤딩된 형태로 포밍될 수 있다. 이처럼 제1 전극 탭(11)의 단부가 포밍되어 탭 결합부(32)와 나란한 상태로 탭 결합부(32)와 결합되는 경우, 결합 면적을 증대시켜 결합력 향상 및 전기 저항 감소 효과를 얻을 수 있으며, 또한 전극 조립체(10)의 총고를 최소화 하여 에너지 밀도 향상 효과를 얻을 수 있다.
상기 탭 결합부(32)의 폭방향 양측부에는 상기 제1 전극 탭(11)과 반대되는 방향으로 상향 절곡되는 제1 절곡부(32a)가 형성된다. 이와 같이, 제1 절곡부(32a)가 탭 결합부(32)의 양측부에 형성되면 탭 결합부의 구조적 강성이 커진다. 즉, 제1 절곡부(32a)를 구비한 상기 탭 결합부(32)는 벤딩 강성을 보유하여 휨 변형이 일어나기 어려워진다. 따라서, 집전판(30)과 전극 조립체(10)의 용접 작업시 상기 집전판에 휨 응력이 가해지는 경우에도 상기 집전판의 탭 결합부(32)의 휨을 방지할 수 있다. 또는, 이차전지 완성후 사용과정에서 상기 이차전지에 반복적인 외부 충격 및 진동이 가해지더라도 탭 결합부(32)의 휨을 방지할 수 있다. 이에 따라, 집전판(30)과 전극 조립체(10)의 용접 부위가 변형되지 않고 용접 결합이 안정적으로 지속되므로, 집전판-전극 조립체간의 전기적 연결도 안정적으로 유지할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 탭 결합부들(32)은, 전지 캔(20)의 내측 면 중, 예를 들어 비딩부(21)에 결합될 수 있다. 상기 탭 결합부(32)들은, 특히 비딩부(21)의 상면에 결합될 수 있다. 본 발명의 원통형 이차전지(1)에 있어서, 이러한 구조를 적용하는 경우, 집전판(30)이 결합된 상태의 전극 조립체(10)를 전지 캔(20) 내에 수용시키는 공정을 통해 탭 결합부(32)가 자연스럽게 비딩부(21) 상에 안착될 수 있다. 따라서, 전지 캔(20)과 집전판(30)의 용접 공정이 수월하게 진행될 수 있다. 상기 탭 결합부(32)의 길이방향 단부(32-1)는 제1 전극 탭(11)과 반대되는 방향으로 상향으로 절곡되어 상기 전지 캔(10)의 내측 면의 비딩부(21) 상에 결합된다.
이 경우, 탭 결합부(32)에 있어서, 비딩부(21)에 결합되기 위하여 상향으로 절곡되는 길이방향 단부(32-1)의 부분을 제외한 탭 결합부(32)의 폭방향 양측부에만 상기 제1 절곡부(32a)를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 길이방향 단부(32-1)까지 제1 절곡부(32a)를 형성시키면 그 부분의 벤딩 강성이 커져, 비딩부 결합을 위한 상향절곡작업이 곤란해질 수 있기 때문이다.
상기 폭방향 양측부의 제1 절곡부(32a)의 형성은 탭 결합부(32)의 폭방향 양측부로부터 연장되는 연장판을 형성하고, 이 연장판을 상향으로 기계적으로 절곡시키는 작업을 통해서 가능하다. 혹은, 사출성형 또는 기타 성형 방법으로 상기 제1 절곡부(32a)가 처음부터 구비된 형태로 집전판 내지 탭 결합부를 성형하는 것도 가능하다. 요컨대, 전극 조립체의 제1 전극 탭(11)과 결합하는 탭 결합부 부위의 구조적 강성을 강화하기 위하여, 탭 결합부(32)의 폭방향 양측부에 상향의 제1 절곡부(32a)를 형성할 수 있는 어떠한 방법도 적용 가능하다.
상기 제1 절곡부(32a)는 도 3과 같이 탭 결합부(32)의 길이방향을 따라 양측부 상에 연속적으로 형성할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제탭 결합부의 양측부를 따라 상기 제1 절곡부(32a)을 서로 간격을 두고 형성되도록, 즉 불연속적으로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 제1 절곡부(32a)의 높이가 일정할 수도, 혹은 탭 결합부(32)의 길이방향을 따라 높이가 가변되는 형태도 가능하다.
상기 제1 절곡부(32a)의 높이는, 전지 캔(20)의 내측면에 닿거나 혹은 전지 캔(20) 내에 설치될 수 있는 다른 부품들과 접촉되지 않을 정도에서 결정될 수 있다. 하나의 실시예로서, 집전판(30)의 두께가 0.3t(0.3mm)일 때, 상기 제1 절곡부(32a)의 높이는 1mm 이하일 수 있다.
이와 같이, 제1 절곡부(32a)를 구비하여 벤딩 강성이 강화된 탭 결합부(32)는, 도 2와 같이 집전판(30) 상에 공간이 형성된 경우에 특히 기술적의미를 가진다. 즉, 도 2와 같이, 집전판(30)의 길이방향 단부(32-1)가 비딩부(21)와의 결합을 위하여 상향 절곡되는 경우, 전극 조립체(10)와 용접되는 탭 결합부(32)의 상부면 상에는 필연적으로 공간이 형성되며, 이 경우 도 1과 같이 탭 결합부(32)에 휨 현상이 발생할 가능성이 크다. 이때, 상기 탭 결합부(32)에 제1 절곡부(32a)를 형성하게 되면 벤딩 강성이 커져 탭 결합부(32)의 용접 부위의 변형을 방지할 수 있는 것이다.
도 4는 도 3의 A-A'선을 따른 단면도로서, 상기 집전판 단면구조의 여러 예들이 도시되어 있다.
도 4(a)는, 상기 도 3과 같이 탭 결합부(32a)의 폭방향 양측부에 상향 절곡된 제1 절곡부(32a)가 형성된 것을 나타낸다.
도 4(b)는, 상기 제1 절곡부(32a)에 더하여 상기 제1 절곡부(32a)로부터 상기 탭 결합부(32)의 폭방향과 나란하게 외측으로 절곡되는 제2 절곡부(32b)가 형성된 예이다.
도 4(c)는, 상기 제1 절곡부(32a)에 더하여 상기 탭 결합부의 폭방향과 나란하게 내측으로 절곡되는 제2 절곡부(32b')가 형성된 예이다.
이와 같이, 제2 절곡부(32b,32b')가 추가적으로 형성되면, 상기 탭 결합부(32)의 벤딩 강성이 더욱 강해진다는 장점이 있다.
도 5는 상기 도 4(b)의 외측으로 절곡되는 제2 절곡부(32b)를 구비한 집전판의 사시도이고, 도 6은 상기 도 4(c)의 내측으로 절곡되는 제2 절곡부(32b')를 구비한 집전판의 사시도를 나타낸 것이다.
도 7, 8, 10 및 도 11에는, 탭 결합부(32) 사이에 복수의 제1 캔 결합부(33)를 더 포함하는 예의 집전판이 도시되어 있고, 도 9는 상기 집전판이 채용된 원통형 이차전지의 단면구조가 도시되어 있다.
본 실시예의 집전판(30)은, 중심부(31)로부터 연장되어 제1 전극 탭(11)과 결합되는 복수의 탭 결합부(32)에 더하여 상기 중심부(31)로부터 연장되어 전지 캔(20)의 내측 면 상에 결합되는 복수의 제1 캔 결합부(33)를 포함한다. 상기 탭 결합부(32)와 제1 캔 결합부(33)는, 중심부(31)를 통해 간접적으로 연결되며, 서로 직접 연결되지 않는다. 따라서, 본 발명의 원통형 이차전지(1)에 외부 충격이 가해졌을 때, 집전판(30)과 전극 조립체(10)의 결합 부위 및 집전판(30)과 전지 캔(20)의 결합 부위에 손상 발생 가능성을 최소화 할 수 있다.
상기 중심부(31) 및 복수의 탭 결합부(32)는 전극 조립체(10)의 상부에 배치되며, 전지 캔(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서 비딩부(21)보다 하부에 위치한다.
도 2 및 도 3의 집전판(30)은 탭 결합부(32)의 길이방향 단부(32-1)가 전지 캔(20) 내측 면에 결합되는 형태이지만, 본 실시예에서는 집전판(30)의 탭 결합부(32)는 제1 전극 탭(11)과 결합되고, 상기 제1 캔 결합부(33)가 전지 캔(20) 내측면에 결합된다. 따라서, 본 실시예의 탭 결합부(32)는 길이방향 단부가 상향 절곡되는 형태가 아니므로, 상기 탭 결합부(32)의 전체 길이방향을 따라 끝단부까지 그 폭방향 양측부에 상향 절곡되는 제1 절곡부(32a)를 형성시킬 수 있다(도 7 및 도 9 참조).
한편, 상기 복수의 제1 캔 결합부(33)들은 집전판(30)의 중심부(31)로부터 대략 방사상으로 전지 캔(20)의 측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 제1 캔 결합부(33)들 각각은 중심부(31)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 서로 이웃하는 탭 결합부(32) 사이에는 적어도 하나의 제1 캔 결합부(33)가 위치할 수 있다. 상기 복수의 제1 캔 결합부(33)들은, 전지 캔(20)의 내측 면 중, 예를 들어 비딩부(21)에 결합될 수 있다. 상기 제1 캔 결합부(33)들은, 특히 비딩부(21)의 상면에 결합될 수 있다. 본 발명의 원통형 이차전지(1)에 있어서, 이러한 구조를 적용하는 경우, 집전판(30)이 결합된 상태의 전극 조립체(10)를 전지 캔(20) 내에 수용시키는 공정을 통해 제1 캔 결합부(33)가 자연스럽게 비딩부(21) 상에 안착될 수 있다. 따라서, 전지 캔(20)과 집전판(30)의 용접 공정이 수월하게 진행될 수 있다. 또한, 비딩부(21)의 상면이 전지 캔(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 전지 캔(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 하고 제1 캔 결합부(33) 역시 동일한 방향을 따라 연장된 형태를 갖도록 함으로써 제1 캔 결합부(33)가 비딩부(21) 상에 안정적으로 접촉하도록 할 수 있다. 또한, 상기 제1 캔 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 증가 최소화 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 상기 제1 캔 결합부(33)는 전지 캔(20)의 내측 면 상에 결합되는 제1 접촉부(33a) 및 중심부(31)와 제1 접촉부(33a) 사이를 연결하는 제1 연결부(33b)를 포함한다.
상기 제1 접촉부(33a)는, 전지 캔(20)의 내측 면 상에 결합된다. 상기 전지 캔(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 상기 제1 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 제1 접촉부(33a)는 모두 전지 캔(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 전지 캔(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 연결부(33b)는, 중심부(31)와 제1 접촉부(33a) 사이에서 그 연장 방향이 전환되는 제1 벤딩부(B1)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 즉, 상기 제1 연결부(33b)는, 일정 범위 내에서 수축 및 신장이 가능한, 예를 들어 스프링 유사 구조 또는 자바라 유사 구조를 가질 수 있다. 이러한 제1 연결부(33b)의 구조는, 일정 범위 내에서 전극 조립체(10)의 높이 산포가 존재하더라도, 집전판(30)이 결합된 전극 조립체(10)를 전지 캔(20) 내에 수용시키는 과정에서 제1 접촉부(33a)가 비딩부(21) 상에 밀착될 수 있도록 한다.
예를 들어, 상기 집전판(30)에 외부 힘이 가해지지 않아 변형이 없는 상태에서의 상기 제1 접촉부(33a)와 중심부(31) 사이의 연직 방향 거리(D)는, 집전판(30)이 결합된 상태의 전극 조립체(10)가 전지 캔(20) 내에 안착되었을 때의 비딩부(21)의 상면과 중심부(31) 사이의 연직 방향 거리와 동일하거나 제1 연결부(33b)의 신장 가능 범위 내에서 더 작게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1 연결부(33b)가 이와 같은 조건을 충족하도록 구성되는 경우, 전지 캔(20) 내에 집전판(30)이 결합된 전극 조립체(10)를 안착시켰을 때 제1 접촉부(33a)는 비딩부(21) 상에 자연스럽게 밀착될 수 있다.
뿐만 아니라, 이러한 제1 연결부(33b)의 수축 및 신장 가능한 구조는 원통형 이차전지(1)(도 9 참조)의 사용 과정에서 진동 및/또는 충격이 발생하여 전극 조립체(10)가 상하로 움직이더라도 일정 범위 내에서는 전극 조립체(10)의 움직임에 따른 충격이 완화 되도록 한다. 즉, 상기 제1 연결부(33b)의 수축 및 신장 가능한 구조는, 제1 접촉부(33a)와 전지 캔(20) 간의 결합 부위 및 탭 결합부(32)와 제1 전극 탭(11) 간의 결합 부위에 충격이 전달되지 않도록 완충 작용을 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 이차전지의 내부 구조를 나타내는 단면도로서, 도 7의 집전판(30)이 채택된 이차전지를 도시한 것이다.
본 실시예의 이차전지는, 집전판(30)의 형태 외에도 비딩부(21) 및 크림핑부(22)의 형태가 도 2에 도시된 원통형 이차전지와 상이하다.
즉, 본 실시예에서는, 집전판(30)의 가장자리 둘레 중 적어도 일부 및/또는 캔 커버(40)의 가장자리 둘레를 보다 안정적으로 지지하도록 하기 위해, 상기 비딩부(21)의 상면이 전지 캔(20)의 하면에 대략 나란한 방향을 따라, 길게 연장된 형태로 되어 있다. 이에 따라 비딩부(21)의 압입 깊이도 도 2의 이차전지보다 크게 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 비딩부(21)가 형성된 영역에서의 전지 캔(20)의 내경이 전극 조립체(10)의 직경보다 더 작게 형성된다.
다음으로, 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전판(30)이 나타나 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전판(30)은, 앞서 설명된 집전판(30)(도 7을 예시적으로 참조하여 설명한 집전판)과 비교하여 제1 접촉부(33a)의 형태에 있어서 차이가 있을 뿐, 그 외에는 앞서 설명된 집전판(30)의 구조가 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 접촉부(33a)는 적어도 일부가 전지 캔(20)의 내주면을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 접촉 면적의 극대화를 위해,상기 집전판(30)은, 복수의 제1 캔 결합부(33) 각각의 제1 접촉부(33a)의 연장된 길이의 합이 전지 캔(20)의 내주와 대략 동일하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전판(30)이 나타나 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전판(30)은, 앞선 실시예들에 따른 집전판(30)들과 비교하여 제2 캔 결합부(34)가 더 구비된다는 점에서 차이가 있다.
상기 제2 캔 결합부(34)는, 탭 결합부(32)의 단부로부터 연장되어 전지 캔(20)의 내측 면 상에 결합된다. 복수의 상기 탭 결합부(32)들 중 적어도 하나의 단부에는 이러한 제2 캔 결합부(34)가 구비된다. 상기 제2 캔 결합부(34)는 전지 캔(20)의 내측 면 상에 결합되는 제2 접촉부(34a) 및 중심부(31)와 제2 접촉부(34a) 사이를 연결하는 제2 연결부(34b)를 포함한다.
상기 제2 접촉부(34a)는, 전지 캔(20)의 내측 면 상에 결합된다. 상기 전지 캔(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 제2 접촉부(34a)는 전술한 제1 접촉부(33a)와 마찬가지로 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 안정적인 접촉 및 결합을 위해, 비딩부(21) 및 제2 접촉부(34a)는 모두 전지 캔(20)의 하면에 대략 나란한 방향, 즉 전지 캔(20)의 측벽에 대략 수직한 방향을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 도 7에 도시된 제1 접촉부(33a)의 형태처럼, 제2 접촉부(34a) 역시 적어도 일부가 전지 캔(20)의 내주면을 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 집전판(30)과 전지 캔(20) 간의 접촉 면적 극대화를 위해, 상기 집전판(30)은, 복수의 제2 캔 결합부(34) 각각의 제2 접촉부(34a)의 연장된 길이의 합이 전지 캔(20)의 내주와 대략 동일하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 연결부(34b)는, 앞서 설명한 제1 연결부(33b)와 마찬가지로, 탭 결합부(32)와 제2 접촉부(34a) 사이에서 그 연장 방향이 전환되는 제2 벤딩부(B2)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 상기 제2 벤딩부(B2)의 형성으로 인해 제2 연결부(34b)가 수축 및 신장이 가능한 구조를 가지며, 이에 따라 원통형 이차전지(1)의 조립 공정 상의 장점 및 완충 효과를 갖는다는 점은 앞서 설명한 바와 동일하다.
본 발명의 도면에서는 상기 제2 벤딩부(B1)가 하나 구비된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 연결부(33b)와 마찬가지로, 제2 벤딩부(B2) 역시 복수개 구비될 수 있다.
본 실시예의 탭 결합부(32) 역시 폭방향 양측부에 제1 절곡부(32a)를 구비하고 있어 벤딩 강성이 증가하는 것은 다른 실시예와 동일하다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 상기 캡 플레이트(40)는, 전지 캔(20)의 일 측에 형성된 상기 개방부를 커버한다. 상기 캡 플레이트(40)는, 전지 캔(20) 상단에 형성되는 크림핑부(22)에 의해 고정될 수 있다. 이 경우, 고정력의 향상 및 전지 캔(20)의 밀폐성 향상을 위해 전지 캔(20)과 캡 플레이트(40) 사이 및 집전판(30)과 캡 플레이트(40) 사이에는 실링 가스켓(G1)이 개재될 수도 있다. 다만, 본 발명에 있어서 캡 플레이트(40)는 전류의 통로로서 기능해야 하는 부품은 아니다. 따라서, 용접 또는 다른 부품의 적용에 따른 고정을 통해 전지 캔(20)과 캡 플레이트(40)를 견고히 고정시키고 전지 캔(20)의 개방부의 밀폐성을 확보할 수만 있다면, 이러한 실링 가스켓(G1)의 적용이 필수적인 것은 아니다.
상기 실링 가스켓(G1)이 적용되는 경우 실링 가스켓(G1) 중 집전판(30)과 캡 플레이트(40) 사이에 개재된 부분의 연장 길이는 전지 캔(20)과 캡 플레이트(40) 사이에 개재된 부분의 연장 길이와 비교하여 더 짧게 형성될 수 있다. 특히, 도 9의 원통형 이차전지에 있어서, 상기 전지 캔(20)의 내측에서 실링 가스켓(G1)이 원통형 이차전지(1)의 중심부를 향하는 방향으로 너무 길게 연장된 경우, 실링 가스켓(G1)과 집전판(30) 간의 간섭으로 인해 집전판(30)에 변형이 생길 수 있으며, 이로 인해 집전판(30)과 전지 캔(20) 간의 용접 부위 및/또는 집전판(30)과 전극 탭(11) 간의 용접 부위에 힘이 가해져 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 실링 가스켓(G1)에 있어서 부분적으로 연장 길이를 제어함으로써 이와 같은 불량 발생을 방지할 수 있다.
한편, 상기 캡 플레이트(40)는, 전지 캔(20) 내부에 발생된 가스로 인한 내압 증가를 방지하기 위해 형성되는 벤팅부(41)를 구비할 수 있다. 상기 벤팅부(41)는, 캡 플레이트(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 비교하여 더 얇은 두께를 갖는 영역일 수 있다.
상기 셀 단자(50)는, 전지 캔(20)의 개방부의 반대 편에서 전지 캔(20)을 관통하여 전극 조립체(10)의 제2 전극 탭(12)과 전기적으로 연결된다. 상기 셀 단자(50)는, 전지 캔(20)의 하면의 대략 중심부를 관통할 수 있다. 상기 셀 단자(50)는, 예를 들어 제2 전극 탭(12)에 결합되는 집전판(제2 집전판)(P)과 결합되거나 또는 제2 전극 탭(12)에 결합되는 리드 탭(미도시)과 결합됨으로써 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 셀 단자(50)는 전극 조립체(10)의 제2 전극과 동일한 극성을 가지며, 제2 전극 단자(T2)로서 기능할 수 있다. 상기 제2 전극 탭(12)이 양극 탭인 경우, 셀 단자(50)는 양극 단자로서 기능할 수 있다.
이러한 셀 단자(50)의 극성 및 기능을 고려할 때, 셀 단자(50)는 이와 반대 극성을 갖는 전지 캔(20)과는 절연 상태를 유지해야 한다. 이를 위해, 셀 단자(50)와 전지 캔(20) 사이에는 절연 가스켓(G2)이 적용될 수 있다. 이와는 달리, 셀 단자(50)의 표면 중 일부에 절연성 물질로 코팅을 함으로써 절연을 실현할 수도 있다.
마찬가지 이유에서, 제2 전극 탭(12) 및/또는 집전판(제2 집전판)(P)은 전지 캔(20)과 절연 상태를 유지해야 한다. 이를 위해, 상기 제2 전극 탭(12)과 전지 캔(20) 사이 및/또는 집전판(제2 집전판)(P)과 전지 캔(20) 사이에는 인슐레이터(S)가 개재될 수 있다. 상기 인슐레이터(S)가 적용되는 경우, 제2 전극 탭(12)과의 전기적 연결을 위해 셀 단자(50)는 인슐레이터(S)를 관통할 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 전지 캔(20)의 표면 전체는 제1 전극 단자(T1)로 기능할 수 있다. 상기 제1 전극 탭(11)이 음극 탭인 경우, 제1 전극 단자(T1)는 음극 단자일 수 있다. 본 발명에 따른 원통형 이차전지(1)는, 이처럼 전지 캔(20)의 개방부 반대 편에 위치하는 하면 상에 노출되는 셀 단자(50) 및 전지 캔(20)의 하면 중 셀 단자(50)가 차지하는 영역을 제외한 나머지 영역을 각각 제2 전극 단자(T2) 및 제1 전극 단자(T1)으로 이용할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 원통형 이차전지(1)는, 복수의 원통형 이차전지(1)를 전기적으로 연결함에 있어서 일 방향에서 양극/음극을 모두 연결할 수 있어 전기적 연결 구조를 간소화 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 원통형 이차전지(1)는, 전지 캔(20)의 개방부 반대 편에 위치한 하면의 대부분을 전극 단자로 이용 가능한 구조를 가지므로, 전기적 연결을 위한 부품을 용접할 수 있는 충분한 면적의 확보가 가능한 장점을 갖는다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 집전판(제1 집전판)(30)은 적어도 하나의 주액 홀(H3)을 구비할 수 있다. 상기 주액 홀(H3)은, 예를 들어 탭 결합부(32)에 구비될 수 있다. 이 경우에, 상기 탭 결합부(32)는 그 폭방향 일측 또는 양측부로부터 외측을 향하여 연장되는 주액 홀 연장판(36)을 구비한다. 상술한 실시예와 마찬가지로 상기 폭방향 양측부로부터는 제1 절곡부(32a)가 상향으로 돌출(또는 절곡)되어 형성될 수 있다. 도 13에는 탭 결합부(32)의 폭방향 양측부로부터 주액 홀 연장판(36)이 형성된 예가 도시되어 있다.
상기 탭 결합부(32)가 복수개 구비되는 경우에 있어서, 적어도 하나의 탭 결합부(32)에 상기 주액 홀(H3)이 구비될 수 있다. 상기 주액 홀 연장판(36) 및 주액 홀(H3)은, 예를 들어 탭 결합부(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 이차전지(1)를 제조함에 있어서, 전극 조립체(10)와 집전판(제1 집전판)(30)을 포함하는 결합체를 전지 캔(20) 내에 수용시킨 후 전해액을 주액할 수 있다. 이 때, 상기 주액 홀(H3)로 인해 주액성이 향상될 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 제1 캔 결합부(33)의 제1 연결부(33b) 및/또는 제2 캔 결합부(34)의 제2 연결부(34b)는 1회 벤딩된 형태를 가질 수 있으며, 도 8 및 도 12에 도시된 것과는 다른 방향으로 벤딩된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제1 연결부(33b)에 형성되는 제1 벤딩부(B1) 및/또는 제2 연결부(34b) 상에 형성되는 제2 벤딩부(B2)는 원통형 이차전지(1)의 중심부를 향하는 방향으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 이러한 제1 연결부(33b) 및/또는 제2 연결부(34b)의 벤딩 방향은 사이징(sizing) 공정 진행 시에 집전판(제1 집전판)(30)과 전극 조립체(10)의 결합 부위 및/또는 집전판(제1 집전판)(30)과 전지 캔(20)의 결합 부위에 손상이 발생되는 것을 방지하기 위함이다. 사이징(sizing)이란, 원통형 이차전지(1)를 제조함에 있어서, 원통형 이차전지(1)의 총고를 감소시키기 위해 전지 캔(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 이 후의 용접부 손상 정도를 확인해 본 결과, 원통형 이차전지(1)의 중심부를 향하는 방향으로 벤딩부(B1, B2)가 돌출된 구조를 갖는 원통형 이차전지(1)에서는 거의 손상이 발생되지 않는다는 것이 확인되었다.
한편, 도 7, 도 10, 도 11, 도 13의 실시예들의 집전판(30)에 구비된 탭 결합부(32)에는 도 4(a)에 도시된 제1 절곡부(32a)만 형성된 것을 나타내었다. 하지만, 상기 실시예들의 탭 결합부(32)들에 대하여도 도 4(b) 및 도 4(c)에 도시된 것과 같이 제1 절곡부(32a)에 더하여 제2 절곡부(32b,32b')가 추가로 형성되는 변형이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다 할 것이다.
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 0.4보다 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 16을 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 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는, 예를 들어 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 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
H1: 권취 홀
20: 전지 캔
21: 비딩부
22: 크림핑부
30: 집전판(제1 집전판)
H2: 집전판 홀
31: 중심부
32: 탭 결합부
32a: 제1 절곡부
32b, 32b;: 제2 절곡부
32-1: 길이방향 단부
H3: 주액 홀
33: 제1 캔 결합부
33a: 제1 접촉부
33b: 제1 연결부
34: 제2 캔 결합부
34a: 제2 접촉부
34b: 제2 연결부
40: 캡 플레이트
41: 벤팅부
G1: 실링 가스켓
50: 셀 단자
G2: 절연 가스켓
T1: 제1 전극 단자
T2: 제2 전극 단자
P: 집전판(제2 집전판)
S: 인슐레이터

Claims (19)

  1. 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭을 구비하는 전극 조립체;
    일 측에 형성된 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하며, 상기 제1 전극 탭과 전기적으로 연결되는 전지 캔;
    상기 제1 전극 탭 및 전지 캔과 각각 결합하는 집전판;
    상기 전지 캔의 개방부를 커버하는 캡 플레이트; 및
    상기 개방부의 반대 편에서 상기 전지 캔을 관통하여 상기 제2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 셀 단자;를 포함하고,
    상기 집전판은, 중심부와, 상기 중심부로부터 방사상으로 연장되며 서로 이격되어 상기 제1 전극 탭과 결합하는 복수의 탭 결합부를 포함하고,
    상기 탭 결합부의 폭방향 양측부에 상기 제1 전극 탭과 반대되는 방향으로 상향 절곡되는 제1 절곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절곡부로부터 상기 탭 결합부의 폭방향과 나란하게 외측 또는 내측으로 절곡되는 제2 절곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탭 결합부의 길이방향 단부는 상기 제1 전극 탭과 반대되는 방향으로 상향 절곡되어 전지 캔의 내측 면에 결합되고,
    상기 제1 절곡부는 상기 상향 절곡된 길이방향 단부를 제외한 탭 결합부의 폭방향 양측부에 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 길이방향 단부는,
    상기 전지 캔의 비딩부 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 집전판은, 상기 복수의 탭 결합부 사이에 상기 중심부로부터 연장되어 상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 복수의 제1 캔 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 캔 결합부는,
    상기 전지 캔의 비딩부 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 캔 결합부는,
    상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 제1 접촉부; 및
    상기 중심부와 상기 접촉부 사이를 연결하는 제1 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 접촉부는,
    적어도 일부가 상기 전지 캔의 내주면을 따라 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 연결부는,
    연장 방향이 전환되는 제1 벤딩부를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 집전판은,
    상기 탭 결합부의 단부로부터 연장되어 상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 제2 캔 결합부;를 더 포함하고,
    상기 제1 절곡부는 상기 제2 캔 결합부를 제외한 탭 결합부의 폭방향 양측부에 형성된 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 캔 결합부는,
    상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 제2 접촉부; 및
    상기 중심부와 상기 접촉부 사이를 연결하는 제2 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 접촉부는,
    적어도 일부가 상기 전지 캔의 내주면을 따라 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 연결부는,
    연장 방향이 전환되는 제2 벤딩부를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  14. 원통형 이차전지에 적용되는 전극 조립체와 전지 캔 사이를 전기적으로 연결시키는 집전판으로서,
    중심부;
    상기 중심부로부터 방사상으로 연장되며 서로 이격되어 상기 제1 전극 탭과 결합하는 복수의 탭 결합부;
    를 포함하고,
    상기 탭 결합부의 폭방향 양측부에 상향 절곡되는 제1 절곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 집전판.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 절곡부로부터 상기 탭 결합부의 폭방향과 나란하게 외측 또는 내측으로 절곡되는 제2 절곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 집전판.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 집전판은, 상기 복수의 탭 결합부 사이에 상기 중심부로부터 연장되어 상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 복수의 제1 캔 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전판.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 캔 결합부는,
    상기 전지 캔의 내측 면 상에 결합되는 제1 접촉부; 및
    상기 중심부와 상기 접촉부 사이를 연결하는 제1 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전판.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩.
  19. 제18항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
KR1020220022895A 2022-02-22 2022-02-22 원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 KR20230125981A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220022895A KR20230125981A (ko) 2022-02-22 2022-02-22 원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220022895A KR20230125981A (ko) 2022-02-22 2022-02-22 원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230125981A true KR20230125981A (ko) 2023-08-29

Family

ID=87802301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220022895A KR20230125981A (ko) 2022-02-22 2022-02-22 원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230125981A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200041625A (ko) 2018-10-12 2020-04-22 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200041625A (ko) 2018-10-12 2020-04-22 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102437061B1 (ko) 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
EP2757609B1 (en) Rechargeable battery
KR102447738B1 (ko) 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20230125981A (ko) 원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20230128700A (ko) 원통형 이차전지 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이러한 원통형 이차전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
CN219832965U (zh) 圆柱形二次电池、电池组以及车辆
KR102665801B1 (ko) 원통형 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 원통형 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
CN219513230U (zh) 电池、电池组和车辆
CN219476920U (zh) 电池、电池组和车辆
EP4362210A1 (en) Cylindrical battery and current collector applied thereto, and battery pack and vehicle including such cylindrical battery
US20240128590A1 (en) Battery, and battery pack and vehicle comprising the same
US20240136664A1 (en) Battery, and battery pack and vehicle comprising the same
CN218769990U (zh) 圆柱形二次电池、以及电池组和包括电池组的车辆
EP4311018A1 (en) Battery, and battery pack and vehicle including same
EP4318793A1 (en) Battery, and battery pack and vehicle including same
KR20220118892A (ko) 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20230118484A (ko) 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20230118483A (ko) 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20230025339A (ko) 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20220105112A (ko) 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20230021581A (ko) 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20220118945A (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20230062313A (ko) 개선된 집전판을 포함하는 원통형 이차전지, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차