KR20230143299A - 각형 이차전지 - Google Patents

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KR20230143299A
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Abstract

개시되는 발명은 각형 이차전지에 관한 것으로서, 제1 측면 방향으로 형성된 제1 전극 리드부와, 상기 제1 측면과 마주보는 제2 측면 방향으로 형성된 제2 전극 리드부를 포함하는 전극 조립체;와, 상부면이 개방된 구조이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수납하는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스의 개방된 상부면을 덮는 상부 케이스를 포함하며, 여기서 상기 상부 케이스는, 상기 하부 케이스의 상부면과 대응되는 탑 면에서 절곡되어 상기 제1 측면 방향으로 하방 연장된 제1 단자부; 및 상기 탑 면에서 절곡되어 상기 제2 측면 방향으로 하방 연장된 제2 단자부;를 포함하고, 상기 제1 전극 리드부는 상기 제1 단자부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극 리드부는 제2 단자부와 전기적으로 연결된다.

Description

각형 이차전지{PRISMATIC SECONDARY BATTERY}
본 발명은 각형 이차전지에 관한 것으로서, 이차전지의 단자부에 대한 전극 조립체의 양극 및 음극 리드의 연결구조를 개선한 각형 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 일차전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가하고, 또한 환경보호의 시대적 요구에 맞춰 부각되는 전기 차량과 에너지 저장 시스템 등으로 인해 에너지원으로서의 이차전지의 수요는 더욱 급격하게 증가하고 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jellyroll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택 앤 폴딩(Stack & Folding)형으로 대략 분류할 수 있다.
종래에는 중대형 각형 이차전지를 제작할 때 양방향 단자의 전극 조립체를 상면이 개방된 직육면체 형상의 케이스에 삽입하고, 양측의 양극 리드와 음극 리드를 상면으로 인출하여 캡 플레이트의 양극 및 음극 단자에 용접한 후 캡 플레이트를 케이스에 용접했다.
그런데, 이러한 종래의 각형 이차전지는 양극 및 음극 리드를 상면으로 인출하는 부속이 공간을 차지함으로써 그만큼 이차전지의 용량이 줄어들 수밖에 없었고, 또한 양극 및 음극 리드의 연결부위에 단선의 위험도 있었다.
한국공개특허 제10-2019-0024290호 (2019.03.08 공개)
본 발명은 각형 이차전지에 있어서, 전극 조립체의 양극 및 음극 리드와 이차전지의 단자부 사이의 연결구조를 개선함으로써, 전지의 용량을 최대로 확보하면서 단선의 위험도 줄일 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 각형 이차전지는, 하나의 예에서, 제1 측면 방향으로 형성된 제1 전극 리드부와, 상기 제1 측면과 마주보는 제2 측면 방향으로 형성된 제2 전극 리드부를 포함하는 전극 조립체;와, 상부면이 개방된 구조이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수납하는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스의 개방된 상부면을 덮는 상부 케이스를 포함하며, 여기서 상기 상부 케이스는, 상기 하부 케이스의 상부면과 대응되는 탑 면에서 절곡되어 상기 제1 측면 방향으로 하방 연장된 제1 단자부; 및 상기 탑 면에서 절곡되어 상기 제2 측면 방향으로 하방 연장된 제2 단자부;를 포함하고, 상기 제1 전극 리드부는 상기 제1 단자부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극 리드부는 제2 단자부와 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 상부 케이스의 탑 면에는 가스 벤팅부가 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 케이스는, 상기 하부 케이스의 개방된 상부면을 덮는 상기 탑 면과, 상기 탑 면에서 절곡되어 하방 연장된 4개의 스커트들을 포함한다.
그리고, 상기 4개의 스커트들 중에서, 상기 제1 및 제2 단자부가 형성된 측면 스커트들은 다른 2개의 전면 및 후면 스커트보다 하방으로 더 연장될 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체의 제1 및 제2 전극 리드부는, 상기 전극 조립체의 중앙 높이를 기준으로 상부에 위치할 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 단자부는, 상기 측면 스커트의 안쪽에 배치되는 제1 및 제2 내부단자와, 상기 제1 및 제2 내부단자에 대해 각각 전기적으로 연결되어 상기 상부 케이스의 바깥으로 노출되는 제1 및 제2 외부단자를 포함한다.
또한, 상기 전극 조립체의 제1 및 제2 전극 리드부는, 상기 제1 및 제2 내부단자에 대해 각각 직접 접합되어 전기적으로 연결된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 및 제2 외부단자는 각각 상기 측면 스커트 상에 위치할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 제1 및 제2 외부단자는 각각 상기 상부 케이스의 탑 면 상에 위치할 수 있다.
그리고, 상기 상부 케이스의 4개의 스커트들은, 상기 하부 케이스의 상부면에 대해 용접으로 결합될 수 있다.
그리고, 상기 상부 케이스는, 상기 전극 조립체의 제1 및 제2 전극 리드부가 상기 제1 및 제2 단자부에 접합되어 일체를 이루는 상태에서 상기 하부 케이스에 삽입 결합한다.
본 발명의 각형 이차전지에 구비되는 상기 전극 조립체는 적층형 전극 조립체이거나, 또는 권취형 전극 조립체일 수 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 각형 이차전지는, 상부 케이스의 양 측면에 구비된 단자부에 대면하는 전극 조립체의 전극 리드부가 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 종래의 각형 이차전지와 같이 양극 및 음극 리드를 상면으로 인출하는 부속이 필요 없어짐에 따라 각형 이차전지의 측면 공간을 충분히 활용할 수 있고, 그만큼 전지의 용량을 추가로 확보할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 긱형 이차전지는 상부 케이스의 양 측면에 구비된 단자부에 대해 전극 조립체의 전극 리드부가 직접 용접됨에 따라, 외부 충격 등에 의한 단선의 위험이 현저히 낮아지게 된다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 기술적 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 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 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 각형 이차전지에 대한 분해 사시도.
도 2는 상부 케이스와 전극 조립체의 결합 구조를 도시한 사시도.
도 3은 상부 케이스와 전극 조립체의 결합체가 하부 케이스에 수용되는 구조를 도시한 도면.
도 4는 상부 케이스와 하부 케이스가 상호 용접된 상태를 도시한 도면.
도 5는 상부 케이스의 다른 실시형태를 도시한 도면.
도 6은 도 5의 상부 케이스가 하부 케이스와 상호 용접된 상태를 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 이하에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 각형 이차전지는, 하나의 예에서, 전극 조립체와 하부 케이스, 그리고 상부 케이스를 포함한다.
전극 조립체는 제1 측면 방향으로 형성된 제1 전극 리드부와, 상기 제1 측면과 마주보는 제2 측면 방향으로 형성된 제2 전극 리드부를 포함한다.
그리고, 하부 케이스는 상부면이 개방된 구조이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수납하는 공간이 형성되어 있다. 상부 케이스는 상기 하부 케이스의 개방된 상부면을 덮는 것으로서, 여기서 상부 케이스는 상기 하부 케이스의 상부면과 대응되는 탑 면에서 절곡되어 상기 제1 측면 방향으로 하방 연장된 제1 단자부 및 상기 탑 면에서 절곡되어 상기 제2 측면 방향으로 하방 연장된 제2 단자부를 포함한다.
그리고, 상기 제1 전극 리드부는 상기 제1 단자부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극 리드부는 제2 단자부와 전기적으로 연결된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 각형 이차전지는, 상부 케이스의 양 측면에 구비된 단자부에 대면하는 전극 조립체의 전극 리드부가 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 종래의 각형 이차전지와 같이 양극 및 음극 리드를 상면으로 인출하는 부속이 필요 없어짐에 따라 각형 이차전지의 측면 공간을 충분히 활용할 수 있고, 그만큼 전지의 용량을 추가로 확보할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해 상세히 설명한다.
[제1 실시형태]
도 1은 본 발명에 따른 각형 이차전지(10)에 대한 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 각형 이차전지(10)는 전극 조립체(200)와 하부 케이스(300), 그리고 상부 케이스(100)를 포함한다. 하부 케이스(300)와 상부 케이스(100)는 상호 결합하여 각형 이차전지(10)의 육면체 형상의 케이스를 이루게 되며, 전극 조립체(200)는 하부 케이스(300) 및 상부 케이스(100)에 수용되기에 적합한 크기와 형태를 이루고 있다.
전극 조립체(200)는 복수의 단위 셀이 적층된 것으로서, 제1 측면(210) 방향으로 형성된 제1 전극 리드부(220)와, 제1 측면(210)과 마주보는 제2 측면(230) 방향으로 형성된 제2 전극 리드부(240)를 포함한다. 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240) 중의 어느 하나는 양극 리드부이고, 다른 하나는 음극 리드부에 해당한다. 제1 전극 리브부가 양극 리드부라면, 제1 전극 리브부는 전극 조립체(200)의 각 단위 셀의 양극을 타발하여 성형한 복수의 양극 탭의 다발로 이루어진다. 마찬가지로, 음극 리드부인 제2 전극 리드부(240)는 음극 탭의 다발로 이루어진다.
본 발명의 각형 이차전지(10)는 제1 전극 리드부(220)와 제2 전극 리드부(240)가 서로 마주보는 양 측면에 각기 하나씩 배치된 양방향 전극 조립체(200)가 적용된다. 이러한 양방향 전극 조립체(200)의 구조를 이루고 있다면, 본 발명의 각형 이차전지(10)에는 적층형 전극 조립체나 권취형 전극 조립체, 또는 이들을 조합한 하이브리드 타입의 전극 조립체가 두루 사용될 수 있다.
그리고, 하부 케이스(300)는 상부면이 개방된 구조이며, 내부에 전극 조립체(200)를 수납하는 공간이 형성되어 있다. 이에 대응하여, 상부 케이스(100)는 하부 케이스(300)의 개방된 상부면을 덮는 것으로서, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(300)는 상호 결합하여 내부 공간이 밀봉된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(100)는 하부 케이스(300)의 상부면과 대응되는 탑 면에서 절곡되어 제1 측면(210) 방향으로 하방 연장된 제1 단자부(120)와, 탑 면에서 절곡되어 제2 측면(230) 방향으로 하방 연장된 제2 단자부(130)를 포함한다. 이에 따라, 상부 케이스(100)의 양측에는 하방으로 절곡 연장된 2개의 단자부가 배치된다.
도 2는 상부 케이스(100)와 전극 조립체(200)의 결합 구조를 도시한 사시도인데, 도 2를 참조하면, 상부 케이스(100)의 제1 단자부(120)는 전극 조립체(200)의 제1 전극 리드부(220)와 마주보고, 마찬가지로 제2 단자부(130)는 제2 전극 리드부(240)와 마주본다.
따라서, 제1 전극 리드부(220)는, 별도의 부속 없이도, 마주보는 제1 단자부(120)와 용접되어 매우 간단하게 전기적으로 연결될 수 있다. 동일하게, 제2 전극 리드부(240)는 마주보는 제2 단자부(130)와 직접 용접되어 전기적으로 연결된다.
이와 같이, 본 발명의 각형 이차전지(10)는 상부 케이스(100)의 양 측면에 구비된 제1 및 제2 단자부(120, 130)에 대해 전극 조립체(200)의 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240)가 직접 용접됨에 따라, 외부 충격 등에 의한 단선의 위험이 현저히 낮아지게 된다.
그리고, 상부 케이스(100)의 탑 면에는 가스 벤팅부(140)가 형성되어 있을 수 있다. 가스 벤팅부(140)는 각형 이차전지(10)의 내부 압력이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우 파단되어 가스를 배출하는 구성으로서, 각형 이차전지(10)의 폭발을 방지하기 위한 안전장치에 해당한다. 예를 들어, 가스 벤팅부(140)는 주변의 두께보다 얇은 노치를 상부 케이스(100)의 표면에 형성하거나 별도의 벤팅장치를 부착하는 등의 방식으로 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상부 케이스(100)는, 하부 케이스(300)의 개방된 상부면을 덮는 탑 면과, 탑 면에서 절곡되어 하방 연장된 4개의 스커트(112)들을 포함한다.
그리고, 4개의 스커트(112)들 중에서, 제1 및 제2 단자부(120, 130)가 형성된 측면 스커트(113)들은 다른 2개의 전면 및 후면 스커트(114, 115)보다 하방으로 더 길게 연장될 수 있다. 이와 같이 측면 스커트(113)들에 비해 전면 및 후면 스커트(114, 115)의 길이를 더 짧게 하면, 제1 및 제2 단자부(120, 130)와 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240)를 서로 용접하기 위한 접근공간이 확보되어 용접작업을 쉽게 진행할 수 있게 된다.
또한, 전극 조립체(200)의 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240)는 전극 조립체(200)의 중앙 높이를 기준으로 상부에 위치할 수 있다. 이에 대응하여, 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240)와 마주보는 상부 케이스(100)의 제1 및 제2 단자부(120, 130) 역시 각형 이차전지(10)의 전체 높이에 대해 상부에 위치하게 된다. 이는 각형 이차전지(10)의 양방향 단자 배치에 있어서, 제1 및 제2 단자부(120, 130)기 탑 면에 더 인접하게 배치되는 구조를 가장 간단하게 구현하기 위한 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 및 제2 단자부(120, 130)는 측면 스커트(113)의 안쪽에 배치되는 제1 및 제2 내부단자(122, 132)와, 제1 및 제2 내부단자(122, 132)에 대해 각각 전기적으로 연결되어 상부 케이스(100)의 바깥으로 노출되는 제1 및 제2 외부단자(124, 134)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 외부단자(124, 134)만이 외부로 노출됨으로써 전극 조립체(200)에 대한 밀봉성이 양호하게 유지된다.
또한, 제1 및 제2 단자부(120, 130)가 전극 조립체(200)의 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240)와 접합하는 안쪽의 제1 및 제2 내부단자(122, 132)와, 상부 케이스(100)의 바깥으로 노출되는 제1 및 제2 외부단자(124, 134)로 나뉘어 있음으로써, 제1 및 제2 외부단자(124, 134)의 위치 선정에 있어 자유도가 높아진다. 도 1 내지 도 4에 도시된 제1 실시형태에서는, 제1 및 제2 외부단자(124, 134)가 측면 스커트(113) 상에 위치하고 있다.
도 3은 상부 케이스(100)와 전극 조립체(200)의 결합체가 하부 케이스(300)에 수용되는 구조를 도시한 도면이다. 상부 케이스(100)와 전극 조립체(200)는 제1 및 제2 단자부(120, 130)와 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240)간의 용접에 의해 일체를 이루고 있다. 따라서, 일체를 이루는 상부 케이스(100)와 전극 조립체(200)는 하부 케이스(300)에 쉽게 삽입될 수 있다.
도 4는 상부 케이스(100)와 하부 케이스(300)가 상호 용접된 상태를 도시한 도면이다. 상부 케이스(100)의 4개의 스커트(112)들은, 하부 케이스(300)의 상부면에 대해 용접으로 결합된다. 하부 케이스(300)의 상부면은, 상부 케이스(100)의 4개의 스커트(112)들이 하방으로 연장된 길이에 대응하는 서로 상보하는 형태를 이루고 있으며, 상부 케이스(100)와 하부 케이스(300) 사이의 접촉면을 따라 빙둘러 용접부(W)가 형성됨으로써 각형 이차전지(10)는 견고하게 밀봉된다.
[제2 실시형태]
도 5는 상부 케이스(100)에 대한 제2 실시형태를 도시한 도면이다. 제2 실시형태는 상부 케이스(100)의 구조에 있어서 제1 실시형태와 차이가 있으며, 전극 조립체(200)와 하부 케이스(300)의 구성은 제1 실시형태와 동일하다.
제2 실시형태에서의 상부 케이스(100)는, 하부 케이스(300)의 개방된 상부면을 덮는 탑 면과, 탑 면에서 절곡되어 하방 연장된 4개의 스커트(112)들을 포함한다. 그리고, 4개의 스커트(112)들 중에서, 제1 및 제2 단자부(120, 130)가 형성된 측면 스커트(113)들은 다른 2개의 전면 및 후면 스커트(114, 115)보다 하방으로 더 길게 연장되어 있다.
상부 케이스(100)의 제1 및 제2 단자부(120, 130)는 측면 스커트(113)의 안쪽에 배치되는 제1 및 제2 내부단자(122, 132)와, 제1 및 제2 내부단자(122, 132)에 대해 각각 전기적으로 연결되어 상부 케이스(100)의 바깥으로 노출되는 제1 및 제2 외부단자(124, 134)를 포함한다.
여기서, 제2 실시형태에서는 제1 및 제2 외부단자(124, 134)가 각각 상부 케이스(100)의 탑 면 상에 함께 위치하고 있다. 즉, 제1 실시형태에서는 제1 및 제2 외부단자(124, 134)가 상부 케이스(100)의 양측에 각기 배치되는 반면, 제2 실시형태에서는 상부 케이스(100)의 탑 면에 함께 배치되어 있다.
제2 실시형태는 제1 및 제2 내부단자(122, 132)에 대해 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1 및 제2 외부단자(124, 134)가 상부 케이스(100)의 탑 면으로 이동한 것에 해당하며, 이는 상부 케이스(100)의 제1 및 제2 단자부(120, 130)가 전극 조립체(200)의 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240)와 접합하는 안쪽의 제1 및 제2 내부단자(122, 132)와, 상부 케이스(100)의 바깥으로 노출되는 제1 및 제2 외부단자(124, 134)로 나뉘어 있기 때문에 쉽게 구현될 수 있는 것이다.
다시 말해, 본 발명은 전극 조립체(200)의 제1 및 제2 전극 리드부(220, 240)와의 접합 구조는 변경함이 없이, 제1 및 제2 외부단자(124, 134)만을 상부 케이스(100)의 탑 면으로 이동함으로써 제2 실시형태를 구현할 수 있으며, 따라서 상부 케이스(100)만을 변경함으로써 양방향 이차전지(10)를 일방향 이차전지(10)로도 제조하는 것이 가능하다.
도 6은 도 5의 상부 케이스(100)가 하부 케이스(300)와 상호 용접된 상태를 도시한 도면이다. 도 4의 제1 실시형태와 비교할 때, 제1 및 제2 외부단자(124, 134)의 위치만이 다를 뿐 다른 구성은 모두 동일하다. 따라서, 본 발명은 각형 이차전지(10)의 측면 공간을 충분히 활용하면서 외부 충격 등에 의한 단선의 위험을 현저히 낮춘다는 동일한 효과를 얻으면서 양방향 이차전지(10)와 일방향 이차전지(10) 양자에 모두 적용될 수 있는 범용성을 가진다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 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.
10: 각형 이차전지 100: 상부 케이스
110: 탑 면 112: 스커트
113: 측면 스커트 114: 전면 스커트
115: 후면 스커트 120: 제1 단자부
122: 제1 내부단자 124: 제1 외부단자
130: 제2 단자부 132: 제2 내부단자
134: 제2 외부단자 140: 가스 벤팅부
200: 전극 조립체 210: 제1 측면
220: 제1 전극 리드부 230: 제2 측면
240: 제2 전극 리드부 300: 하부 케이스
W: 용접부

Claims (12)

  1. 제1 측면 방향으로 형성된 제1 전극 리드부와, 상기 제1 측면과 마주보는 제2 측면 방향으로 형성된 제2 전극 리드부를 포함하는 전극 조립체;
    상부면이 개방된 구조이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수납하는 하부 케이스; 및
    상기 하부 케이스의 개방된 상부면을 덮는 상부 케이스를 포함하며,
    상기 상부 케이스는,
    상기 하부 케이스의 상부면과 대응되는 탑 면에서 절곡되어 상기 제1 측면 방향으로 하방 연장된 제1 단자부; 및
    상기 탑 면에서 절곡되어 상기 제2 측면 방향으로 하방 연장된 제2 단자부;
    를 포함하고,
    상기 제1 전극 리드부는 상기 제1 단자부와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극 리드부는 제2 단자부와 전기적으로 연결된 각형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스의 탑 면에 형성된 가스 벤팅부를 포함하는 각형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스는,
    상기 하부 케이스의 개방된 상부면을 덮는 상기 탑 면; 및
    상기 탑 면에서 절곡되어 하방 연장된 4개의 스커트들을 포함하는 각형 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 4개의 스커트들 중에서,
    상기 제1 및 제2 단자부가 형성된 측면 스커트들은 다른 2개의 전면 및 후면 스커트보다 하방으로 더 연장된 각형 이차전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 제1 및 제2 전극 리드부는,
    상기 전극 조립체의 중앙 높이를 기준으로 상부에 위치하는 각형 이차전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 단자부는,
    상기 측면 스커트의 안쪽에 배치되는 제1 및 제2 내부단자와, 상기 제1 및 제2 내부단자에 대해 각각 전기적으로 연결되어 상기 상부 케이스의 바깥으로 노출되는 제1 및 제2 외부단자를 포함하는 각형 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 제1 및 제2 전극 리드부는,
    상기 제1 및 제2 내부단자에 대해 각각 직접 접합되어 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부단자는 각각 상기 측면 스커트 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부단자는 각각 상기 상부 케이스의 탑 면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 상부 케이스의 4개의 스커트들은, 상기 하부 케이스의 상부면에 대해 용접으로 결합되는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  11. 제11항에 있어서,
    상기 상부 케이스는,
    상기 전극 조립체의 제1 및 제2 전극 리드부가 상기 제1 및 제2 단자부에 접합되어 일체를 이루는 상태에서 상기 하부 케이스에 삽입 결합하는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 적층형 전극 조립체이거나, 또는 권취형 전극 조립체인 것을 특징으로 하는 각형 이차전지.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150050314A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 타이코에이엠피(유) 센싱 블록 및 이를 포함하는 배터리 패키지
KR20170047687A (ko) * 2015-10-23 2017-05-08 주식회사 엘지화학 이차 전지용 카트리지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20190024290A (ko) 2017-08-31 2019-03-08 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10333113B2 (en) * 2013-06-19 2019-06-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery having retainer
JP6293501B2 (ja) * 2014-01-29 2018-03-14 株式会社東芝 二次電池、及び二次電池の製造方法
JP2017084680A (ja) * 2015-10-29 2017-05-18 リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトＬｉｔｈｉｕｍ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ 蓄電素子
KR102425218B1 (ko) * 2017-08-31 2022-07-26 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102425799B1 (ko) * 2017-09-07 2022-07-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102425219B1 (ko) * 2017-09-07 2022-07-26 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102334141B1 (ko) * 2017-10-31 2021-12-02 주식회사 엘지에너지솔루션 사출 성형된 전지케이스를 포함하는 이차전지
CN111463367B (zh) * 2019-01-22 2024-09-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池以及电池模组
KR20220042009A (ko) 2020-09-25 2022-04-04 주식회사 아모센스 차량과 통신할 수 있는 음성 처리 장치 및 이의 작동 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150050314A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 타이코에이엠피(유) 센싱 블록 및 이를 포함하는 배터리 패키지
KR20170047687A (ko) * 2015-10-23 2017-05-08 주식회사 엘지화학 이차 전지용 카트리지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
KR20190024290A (ko) 2017-08-31 2019-03-08 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지

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