KR20240049824A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20240049824A
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승호 곽
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노스볼트 에이비
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Abstract

제1 단부 플레이트(131) 및 제2 단부 플레이트(132)를 포함하는, 이차 전지(10)가 개시된다. 제1 단부 플레이트는 전극 조립체의 제1 전극 및 제1 단자 사이에 전기적 접촉을 제공하도록 구성되는 접촉 탭(121)뿐만 아니라, 제1 단부플레이트 및 전극 조립체 사이에 배열되고 길이 방향으로 전극 조립체를 고정하도록 구성되는 제1 스페이서 어레인지먼트(134)를 포함한다. 제2 단부 플레이트는 집전체(122) 및 제2 스페이서 어레인지먼트(144)를 포함하고, 제2 스페이서 어레인지먼트는 전극 조립체를 길이 방향으로 고정하도록 배열되고 집전체는 길이 방향에 직교하는 방향으로 전극 조립체를 고정하도록 배열된다. 이러한 전지를 조립하는 방법 또한 개시된다.

Description

이차 전지
본 개시는 일반적으로 재충전가능한 배터리들, 더 구체적으로 이차 전지(secondary cell)들 및 그들의 제조에 관한 것이다.
기후 변화에 대처하기 위해 교통 수단의 전기화를 가능하게 하고 재생 에너지를 보충하는 것과 같은, 재충전 가능한 배터리들에 대한 수요가 증가하고 있다. 현재는, 리튬-이온 배터리들이 인기가 높아지고 있다. 재충전 가능한 또는 '이차' 배터리들은 전력 공급 및 에너지 저장 시스템으로 널리 사용된다. 예를 들어, 자동차에서는, 전력의 효율적인 저장 및 활용 수단으로 각 배터리 모듈이 복수의 이차 전지들을 포함하는, 복수의 배터리 모듈들로 이루어진 배터리 팩들이 제공된다.
각 전지는 하나 이상의 전극 조립체들을 포함할 수 있고, 양극 및 음극은 그 사이에 배열된 전해질에서 운반되는 전하의 수송을 허용하도록 배열된다.
이차 배터리들에 적용되는 전지들은 그들의 의도된 적용 분야에 따라 여러 상이한 폼 팩터(form factor)들이 존재한다. 자동차 적용 분야에서, 가장 일반적인 전지 유형은 원통형, 각형 및 파우치형 전지들이다.
종래 기술에는 주로 전기적 성능 및 신뢰성뿐만 아니라 크기 조정(scaling) 및 제조 가능성(manufacturability)과 관련된 여러 과제들이 있다.
본 발명의 목적은 이러한 과제 중 적어도 일부를 다루고, 개선되거나 대안적인 이차 전지 기술을 제공하는 것이다.
특히, 본 개시의 제1 양태에 따르면, 전극 조립체(electrode assembly) 및 전극 조립체를 수용하는 케이싱(casing)을 포함하는 이차 전지가 제공된다. 케이싱은 바디(body), 제1 단부 플레이트(end plate) 및 제2 단부 플레이트를 포함하고, 제1 단부 플레이트 및 제2 단부 플레이트는 바디의 길이 방향을 기준으로 바디의 반대측에 배치되고, 제1 단부 플레이트는 제1 단자(terminal)를 포함하고, 제2 단부 플레이트는 이차 전지의 제2 단자를 포함한다. 단부 플레이트는 또한 "리드(lids)"로 지칭될 수 있다.
제2 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 전지의 제1 단부 플레이트는 제1 단자 및 전극 조립체의 전극 사이에 전기적 접촉을 제공하도록 구성되는 접촉 탭(contacting tab)을 포함한다. 제1 단부 플레이트는 제1 단부 플레이트 및 전극 조립체 사이에 배열되는 스페이서 어레인지먼트(spacer arrangement)를 더 포함하고, 스페이서 어레인지먼트는 바디의 길이 방향으로 전극 조립체를 고정하도록 구성된다.
본 개시에서 돌출부(protrusion), 절연체(insulator)로도 지칭될 수 있는 스페이서 어레인지먼트는, 따라서 케이싱 내에서의 전극의 슬라이딩 움직임을 방지하거나 적어도 줄이기 위해, 제1 및 제2 단부 플레이트 중 적어도 하나와 전극 조립체 사이에 길이 방향으로 전극 조립체를 기계적으로 지지하도록 배열될 수 있다. 스페이서 어레인지먼트는 별도의 구성요소로 형성될 수 있으며, 일부 예시에서는 리벳(rivet)과 같은 수단을 통해 단부 플레이트에 부착되거나, 단순히 조립 중에 단부플레이트와 전극 조립체 사이에 배치될 수 있다. 추가적인 예시에서, 스페이서 어레인지먼트는 리드와 일체형으로 형성될 수 있다.
스페이서 어레인지먼트는 접촉 탭의 대향 사이드들(opposite sides)에 배열되는 제1 및 제2 스페이서 요소를 포함할 수 있다. 스페이서 요소들은 케이싱의 대향하는 사이드들에 배열된, 두 개의 별도 부분들에서 전극 조립체를 지지하도록 배열될 수 있다.
접촉 탭은 전극 조립체의 전극의 미코팅 가장자리로 형성될 수 있으며, 이는 전극 탭(electrod tab) 또는 전극의 돌출 가장자리(protruding edge)로 지칭될 수 있다. 대안적으로, 접촉 탭은 서브-탭(sub-tab)과 같은, 별도의 요소에 의해 형성될 수 있으며, 이는 전극 탭에 전기적으로 연결될 수 있으므로 전극 탭을 연장(prolong)하여 단부 플레이트에의 부착을 용이하게 하는 역할을 할 수 있다. 서브-탭의 사용은 전극 탭이 너무 짧아, 즉, 전극 조립체에서 충분히 돌출되지 않아 단부 플레이트에 효율적으로 부착할 수 없는 조립체들에서 특히 이롭다. 서브-탭으로 전극 탭을 연장(extending)하여 더 긴 접촉 탭을 형성함으로써, 전극을 단부 플레이트의 단자에 더 쉽게 전기적으로 연결할 수 있다. 하지만, 미코팅된 전극의 영역이 충분히 커서 추가적인 서브 탭이 필요 없을 만큼 긴 전극 탭을 형성할 수 있는 대안적인 설계도 가능하다는 점을 유의해야 한다.
유리하게는, 접촉 탭의 단면적은 상대적으로 크기 때문에 전극 조립체로부터 제1 단자로 전류가 전도될 때 전기적 저항을 줄일 수 있다. 스페이서 요소들 사이에서 연장하고 케이싱의 길이 방향에 직교하는 방향에서 볼 때, 전극 탭의 폭(width)을 증가시킴으로써 단면적이 증가될 수 있음이 이해된다. 따라서 접촉 탭은 제1 스페이서 요소부터 제2 스페이서 요소까지 연장되도록 배열될 수 있으며, 스페이서 요소들은 차례로 제1 단부플레이트의 각각의 끝 부분에 배열될 수 있다. 스페이서 요소들의 폭을 줄이면 접촉 탭을 위한 사용 가능한 공간이 더 증가하여 더 넓은 접촉 탭을 허용하고 전기 저항을 더욱 줄일 수 있다. 접촉 탭의 폭은 일부 예시들에서 전극 조립체의 대응하는 폭의 적어도 절반을 초과할 수 있으며(즉, 제1 및 제2 스페이서 요소 사이의 방향에서 볼 때), 스페이서 요소들 사이의 사용 가능한 공간을 고려하여 가능한 한 넓게 하는 것이 바람직하다.
동일한 하우징 내에서 서로 인접하게 배열된 두 개 이상의 전극 조립체를 포함하는 설계들은 각 단자 사이드에 두 개 이상의 접촉 탭을 포함할 수 있다고 이해될 것이다. 따라서, 각 전극 조립체는 위에서 개요한(outlined) 바와 같이 각각의 접촉 탭을 통해 제1 및 제2 단부 플레이트에 연결될 수 있다.
제1 단부 플레이트는 전극 조립체를 향하는(facing) 제1 단부 플레이트의 일 사이드 상에 배열되는, 적어도 하나의 탭 스페이서(tab spacer) 또는 탭 절연체(tab insulator)를 더 포함할 수 있다. 탭 스페이서는 접촉 탭을 따라 연장되어 케이싱의 내부 표면으로부터 접촉 탭을 전기적으로 절연할 수 있다. 따라서 탭 스페이서는 전기적으로 절연될 수 있다. 일부 예시들에서, 탭 스페이서는 바디의 길이 방향으로 전극 조립체를 고정하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 길이 방향으로 스페이서 어레인지먼트와 유사한 연장부를 가질 수 있다.
이차 전지 조립 동안, 전극 조립체는 제2 개방 단부(open end)를 통해(through) 케이싱의 바디 내부로 삽입될 수 있다. 또한, 접촉 탭은 전극 조립체를 케이싱에 삽입하기 전이나 삽입한 후에 전극 조립체의 전극에 부착될 수 있다. 접촉 탭은 예를 들어, 전극 조립체의 전극의 돌출 가장자리 부분, 또는 전극 탭에 부착될 수 있고, 단부 플레이트에 부착을 용이하게 하기 위해 전극 탭을 연장(prolong)시키는 역할을 하는 서브-탭이라 지칭될 수 있다. 본 개시에서 제1 접촉 수단으로 지칭될 수 있거나 그 일부를 형성할 수 있는 전극 탭은 따라서 전극 조립체의 전극에 전기적으로 연결될 수 있고 그것이 바디의 제1 개방 단부 부분으로부터 돌출되도록 배열될 수 있다. 조립체는 전극 조립체를 제1 단자에 전기적으로 연결하기 위해, 제1 리드, 또는 제1 리드의 집전체(current collector)에 접촉 탭을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 예시들에서, 접촉 탭은 전극 조립체가 바디 안으로 삽입된 후 전극 및 리드에 부착될 수 있다. 이 경우, 접촉 탭은 제1 단계에서 전극의 탭에 부착되고 후속 단계에서 리드에 부착될 수 있으며, 그 반대도 가능하다.
이후, 제1 단부 플레이트는 바디의 제1 개방 단부를 커버(cover)하도록 배치될 수 있고, 스페이서 어레인지먼트가 제1 단부 플레이트 및 전극 조립체 사이에 배열되어 바디의 길이 방향으로 전극 조립체를 고정할 수 있다. 제1 개방 단부를 커버하도록 제1 단부 플레이트를 배열할 때, 접촉 탭은 케이싱 내부에 맞춰지도록(fit) 접힐(fold) 수 있다. 접촉 탭은 바람직하게는 Z-접기(Z-fold)로 접힐 수 있다. 전극 조립체의 탭이 너무 짧아서 Z-접기가 불가능한 일부 실시 예에서, 접촉 탭은 Z-접기가 가능하도록 전극 탭들에 추가되는 서브-탭을 형성할 수 있다.
접촉 탭은 제1 단부 플레이트가 바디의 길이 방향과 실질적으로 평행한 방향으로 배향되는(oriented) 동안 전극 조립체로부터 돌출 탭 및/또는 제1 단부 플레이트에 부착될 수 있다. 예를 들어 용접이나 리벳팅(riveting)을 통해 접촉 탭이 부착된 후, 단부 플레이트는 바디의 개방 단부에 90° 기울여질(tilt) 수 있고 맞추어질 수 있다. 유리하게는, 이는 제1 단부 플레이트가 수평으로 배향되는 동안 접촉 탭의 용접 또는 리벳팅과 같은 부착 공정이 수행될 수 있도록 허용한다. 예를 들어, 이는 단부 플레이트가 마운팅 테이블(mounting table) 또는 컨베이어 벨트에 의해 지지되거나 정지(resting)되어 있는 경우일 수 있다. 또한, 제1 단부 플레이트의 수평 배열은 부착 공정이 위에서, 즉 용접에 의해, 또는 마운팅 테이블 또는 컨베이어 벨트 위에 배열된 리벳팅 또는 펀칭 도구(punching tool)에 의해 수행될 수 있도록 허용한다.
전극 조립체를 바디에 삽입하기 전에, 전극 조립체의 제2 전극을 제2 단부 플레이트에 부착하여 전극 조립체와 제2 단자 사이의 전기적 연결을 가능하게 할 수 있다. 부착은 예를 들어, 다음에 설명되는 바와 같이 제2 전극의 탭(또는 돌출하는, 미코팅 가장자리들)을 제2 단부 플레이트에 부착된 집전체에 용접함으로써 달성될 수 있다.
제1 및 제2 단부 플레이트는 바디에 밀봉(seal)되어 전해질(electrolyte)이 케이싱에서 빠져나가는 것을 방지하는 실질적으로 유체 기밀 인클로저(ubstantially fluid tight enclosure)를 형성할 수 있다. 제1 단부 플레이트는 제1 개방 단부의 림(rim) 위로 연장되도록 배열될 수 있으며, 단부 플레이트와 바디의 외부 표면 사이에서 연장되는 씰링(sealing)을 통해 바디에 부착될 수 있다. 씰링은 예를 들어 바디의 개구부를 정의하는 가장자리에 단부 플레이트의 둘레(perimeter)를 용접함으로써 형성될 수 있다. 달리 말하면, 단부 플레이트의 길이와 폭은 단부 플레이트의 가장자리가 림 위로(over) 연장되도록 허용하기 위해 바디의 및 개구에서 개구부의 대응하는 길이 및 폭을 약간 초과할 수 있다. 유리하게는, 이는 바디 상에 형성되는 단부 플레이트를 위한 전용 시트(seat)의 필요 없이 조립 동안 단부 플레이트가 바디로 진입(entering)하는 것을 방지하고, 씰링이 케이싱의 길이 방향에 수직한 방향으로 케이싱의 외측으로부터 형성되는 것을 허용한다. 일부 예시들에서, 씰링은 케이싱의 길이 방향과 교차하는(intersecting) 평면에 배열된 용접 도구를 통하여 형성될 수 있다. 전용 시트를 형성할 필요가 없으므로, 압출(extrusion)과 같은 방법으로 바디를 보다 쉽게 제조할 수 있다.
제3 양태에서, 제1 양태에 따른 전지의 제2 단부 플레이트는 전극 조립체의 전극과 제2 단자 사이에 전기적 접촉을 제공하도록 배열된 집전체를 포함한다. 집전체는 전극에 부착되어 전극 조립체를 바디의 길이 방향과 직교하는 방향으로 고정할 수 있다. 또한, 제2 단부 플레이트와 전극 조립체 사이에는 전극 조립체를 바디의 길이 방향으로 고정시키기 위한 스페이서 어레인지먼트가 배열될 수 있다.
본 개시에서 돌출부 또는 절연체로도 지칭될 수 있는 스페이서 어레인지먼트는 따라서 길이 방향을 따라 전극 조립체를 기계적으로 지지하도록 제2 단부 플레이트와 전극 조립체 사이에 배열될 수 있으며, 이에 의해 길이 방향을 따라 케이싱 내에서 전극의 슬라이딩 운동을 방지 또는 적어도 저감시킬 수 있다. 스페이서 어레인지먼트는 별도의 구성요소로 형성될 수 있으며, 일부 예시들에서는 예를 들어 리벳을 통해 제2 단부 플레이트에 부착될 수 있거나, 조립 동안 단순히 제2 단부 플레이트와 전극 조립체 사이에 배치될 수 있다. 추가 예시들에서, 스페이서 어레인지먼트는 제2 단부 플레이트와 일체형으로 형성될 수 있다.
따라서 스페이서 어레인지먼트 및 집전체는 길이 방향과 측면(lateral) 방향 모두에서, 바람직하게는 길이 방향에 직교하는 평면에서 전극 조립체를 고정하는 것을 보조한다.
집전체는 제2 단부 플레이트의 내부 표면에 부착된 판형(plate-shaped) 부분을 포함할 수 있다. 부착(attachment)은 예를 들어 제2 단부 플레이트를 통해 연장되고 집전체를 제2 단자에 전기적으로 연결하는 리벳에 의해 형성될 수 있다. 또한, 집전체는 전극 조립체에 대한 부착을 용이하게 하기 위해 전극 조립체를 향해 돌출하는 적어도 하나의 가장자리 부분을 포함할 수 있다. 가장자리 부분은 용접을 통해 전극 조립체의 전극에 부착될 수 있다. 바람직하게는, 가장자리 부분은 전극 조립체의 캐소드 전극(cathode electrode)과 같은 제2 전극의 돌출하는 미코팅 가장자리 또는 탭에 전기적으로 연결된다.
일부 예시들에서, 집전체는 제2 단부 플레이트를 따라 연장하고 서로 실질적으로 평행한 제1 및 제2 가장자리 부분, 또는 집전체 레그(collector leg)를 포함한다. 이는 제1 전극 조립체와 제2 전극 조립체를 포함하는 설계에 유리하며, 이는 제1 가장자리 부분이 제1 전극 조립체에 부착되고 제2 가장자리 부분이 제2 전극 조립체에 부착되도록 허용한다. 오직 하나의 전극 조립체를 포함하는 이차 전지들의 경우, 집전체는 단일 가장자리 부분 또는 레그를 포함할 수 있다.
집전체 레그는 단부 플레이트의 전체 길이를 따라, 또는 적어도 전극의 미코팅 가장자리 영역에 의해 형성된 전체 전극 탭을 따라 연장되어 전체 전극 탭이 집전체에 전기적으로 접촉되도록 할 수 있다. 대안적인 설계들에서, 집전체 레그는 단부 플레이트의 일부만을 따라 연장할 수 있으며, 따라서 전극 탭의 전기적 접촉 영역을 집전체 레그의 연장에 의해 정의된 영역으로 할 수 있다.
제2 단부 플레이트와 전극 조립체 사이에 배열되는 스페이서 어레인지먼트는 집전체 레그들의 설계 및 구성에 따라 상이하게 구성될 수 있다. 전체 전극 탭을 따라 연장되는 2개의 집전체 레그가 있는 경우, 스페이서 어레인지먼트는 집전체 레그들 사이에 배열될 수 있다. 이 구성은 두 개의 집전체 레그 사이의 간격에 맞는 크기의 스페이서 어레인지먼트를 요구한다. 집전체 레그가 전극 탭의 일부만을 따라 연장되는 경우, 스페이서 어레인지먼트는 집전체의 사이드(들)에 배열될 수 있다. 다르게 말하면, 집전체 레그는 스페이서 어레인지먼트의 제1 스페이서 요소와 제2 스페이서 요소 사이에 배열될 수 있다. 바람직하게는, 집전체 레그는 제1 스페이서 요소와 제2 스페이서 요소 사이의 전체 간격을 따라 연장되도록 배열된다. 이전의 경우와 유사하게, 스페이서 어레인지먼트의 폭은 집전체 레그들 사이 간격보다 더 작도록 조정될 수 있어서 전극 탭들의 나머지 부분들(즉, 전기적 접촉 영역의 일부를 형성하지 않는 부분들)은 하우징 및 스페이서 어레인지먼트 사이에 맞추어질 수 있다. 유리하게는, 이 설계는 전극 탭의 나머지 부분을 위한 여유 공간을 남겨두므로 탭들에 노칭(notching)을 할 필요성이 제거된다. 추가적인 세부 사항들은 도 6에 도시된 실시예를 참조한다.
스페이서 어레인지먼트는 적어도 케이싱의 길이 방향으로 전극 조립체를 지지하도록 구성되는 반면, 집전체 레그(들)는 적어도 길이 방향에 직교하는 평면에서 전극 조립체를 지지하도록 구성된다.
제4양태에 따르면, 제2 양태와 관련하여 논의된 접촉 탭과 유사하게 구성되는 접촉 탭 및 제3양태를 참조하여 논의되는 집전체와 유사하게 구성되는 집전체를 포함하는, 제1 양태에 따른 이차 전지가 제공된다. 따라서, 제1 단부 플레이트는 제1 단자 및 전극 조립체의 제1 전극 사이에서 전기적 접촉을 제공하도록 구성되는 접촉 탭, 및 전극 조립체 및 제1 단부 플레이트 사이에 배열되는 제1 스페이서 어레인지먼트를 포함하고, 제1 스페이서 어레인지먼트는 바디의 길이 방향으로 전극 조립체를 고정하도록 구성된다. 또한, 제2 단부 플레이트는 제2 단자 및 전극 조립체의 제2 전극 사이 전기적 접촉을 제공하도록 배열되는 집전체를 포함할 수 있고, 집전체는 바디의 길이 방향과 직교하는 방향으로 전극 조립체를 고정하도록 제2 전극에 부착되고, 제2 스페이서 어레인지먼트는 전극 조립체 및 제2 단부 플레이트 사이에 배열되고 바디의 길이 방향으로 전극 조립체를 고정하도록 구성된다.
예를 들어, 제1 단자는 이차 전지의 애노드(anode)를 형성할 수 있고, 제2 단자는 캐소드(cathode)를 형성할 수 있다. 결과적으로, 제1 전극은 애노드 전극(음극이라고도 지칭함)이 되고, 제2 전극은 캐소드 전극(양극이라고도 함)이 될 수 있다.
이차 전지는 전극 조립체를 제2 개방 단부를 통해(via) 바디에 삽입하고 접촉 탭이 제1 단부 플레이트의 제1 단자 및 제1 전극 사이 전기적 연결을 제공하는 것을 허용하도록 바디의 제1 개방 단부에서 돌출하도록 접촉 탭을 배열함으로써 조립될 수 있다. 또한, 제1 스페이서 어레인지먼트는 바디의 길이 방향으로 전극 조립체를 고정하도록 전극 조립체 및 제1 단부 플레이트 사이에 배열될 수 있다. 제2 단부 플레이트의 집전체는 제2 전극에 부착되어 제2 전극과 제2 단자 사이의 전기적 접촉을 제공하고 전극 조립체를 바디의 길이 방향과 직교하는 방향으로 고정시킬 수 있다. 부착(attaching)은 전극 조립체가 바디 안으로 삽입되기 전에 수행될 수 있다. 또한, 제2 스페이서 어레인지먼트는 바디의 길이 방향으로 전극 조립체를 고정하기 위해 전극 조립체 및 제2 단부 플레이트 사이에 배열된다.
따라서, 전극 조립체는 케이싱의 각 단부에 배열된 제1 스페이서 어레인지먼트와 제2 스페이서 어레인지먼트들 사이의 길이 방향으로 지지되어 전극 조립체가 그 사이에서 앞뒤로 슬라이딩하는 것을 방지할 수 있다. 집전체에 대한 접촉 탭의 용접은 또한 케이싱의 길이 방향에서 전극 조립체의 지지에 기여할 수 있다.
제2 단자에서 집전체 및 제1 단자에서, 서브-탭 또는 접촉 탭의 조합은 전극 조립체의 제1 전극의 코팅되거나, 활성화 영역이 전극 조립체의 제2 전극의 코팅된 영역을 넘어 초과하거나 돌출하는 실시 예들에서 특히 유리하다. 일반적으로, 전지의 전기화학적 반응에 참여하는 코팅 면적은 캐소드 사이드로부터 이동하는 리튬 이온들이 애노드 사이드 상의 활물질(active material)의 표면에 부딪히는(hit) 것을 보장하도록 캐소드 전극 상에서 보다 애노드 전극 상에서 더 크다. 이는 리튬이 애노드 전극 상에 침전될 위험을 저감한다. 결과적으로, 애노드 전극은 캐소드 전극보다 크므로 전류 집전체 및 Z-접기 서브-탭들과 같은 구조를 포함하여 전극 조립체의 주변(surrounding)들에 더 많이 노출된다. 전극 조립체 외부의 고정되지 않거나 움직일 수 있는 부품(예: Z-접기된 탭들)이 애노드 전극과 전기적으로 접촉할 위험이 있으므로, 단자가 애노드 전극의 극성과 반대되는 극성을 갖는 사이드에서 Z-접기를 피하는 것이 이상적이다. 다르게 말하면, 단자가 Z-접기와 같은 극성을 갖는, 애노드 사이드에 Z-접기를 배열하는 것이 유리하다. 예를 들어, 캐소드 전극 탭을 집전체에 직접 용점함으로써 제공되는, 보다 정적인 집전체 연결은 캐소드 사이드에서 사용될 수 있다.
제5양태에 따르면, 제1 양태에 따른 이차 전지를 조립하는 방법이 제공된다. 방법은 제2 개방 단부를 통해(via) 바디 안으로 전극 조립체를 삽입하는 단계, 접촉 탭, 또는 서브-탭을 전극 조립체의 제1 전극에 부착하는 단계, 접촉 탭이 바디의 제1 개방 단부로부터 돌출하도록 접촉 탭을 배열하는 단계, 및 접촉 탭을 제1 단부 플레이트에 부착하는 단계를 포함한다. 접촉 탭은 바디 안으로 전극 조립체의 삽입 전 또는 후에 제1 전극에 부착될 수 있다. 접촉 탭은 제1 단부 플레이트가 바디의 길이 방향에 실질적으로 평행하게 배향되는 동안 제1 단부 플레이트에 부착된다. 그 후, 접촉 탭을 접고 제1 단부 플레이트를 케이싱의 림에 밀봉함으로써 제1 단부 플레이트는 바디에 부착될 수 있다. 바람직하게는, 접촉 탭은 전극 조립체로부터 돌출하는 탭들을 연장(prolong)시켜 제1 단부 플레이트가 마운팅 테이블 또는 컨베이어 벨트 상에서 수평으로 배향될 때 제1 단부 플레이트의 수평 조립 공정, 즉 제1 단부 플레이트에 접촉 탭의 부착을 허용하는 역할을 할 수 있다. 그리고 제1 단부 플레이트는 접촉 탭을 Z-접기함으로써 개방 단부 위에 위치될 수 있다. 이는 위에서 수행될 수 있으므로, 즉 마운팅 테이블 또는 컨베이어 벨트 위에 배열된 도구에 의해 수행될 수 있으므로, 제1 단부 플레이트의 수평 배열은 예를 들어 리벳팅 또는 용접을 포함할 수 있는 부착 공정을 용이하게 한다.
이차 전지는 각각 공통의 제1 및 제2 단자에 연결된 두 개의 전극 조립체와 같은 하나 이상의 전극 조립체를 포함할 수 있다고 이해될 것이다.
전극 조립체는 제1 전극 및 제2 전극(양극, 음극이라고도 지칭됨)으로 형성될 수 있다. 양극 및 음극은 전해질을 사이에 두고 각각 전도성 박판(conductive sheet)으로 형성될 수 있다. 전지의 작동은 전해질을 통한(through) 양극 및 음극 사이의 전하 운반체 수송에 의존한다. 전해질은 예를 들어 분리기(separator)에 제공되어 전극을 분리시키는 물리적 거리두기 수단(physical distancing mean)으로 작용할 수 있다. 양극 및 음극을 포함하는, 전극 조립체('젤리 롤(jelly roll)'이라고도 지칭됨)는 실질적으로 원통형 롤로 롤링 되거나(rolled), 예를 들어 각형 전지에 적합한, 직사각형 단면을 갖는, 직육면체(cuboid) 구조로 접힐 수 있다. 추가 예시들에서, 전극 조립체는 복수의 제1 및 제2 전극을 수직 스택(vertical stack)으로, 바람직하게는 Z-접기된 분리기가 끼워져(interleaved) 적층되어 형성될 수 있다.
각각의 단자에 대한 전기적 연결을 용이하게 하기 위해, 각각의 전극은 전극 조립체의 각각의 사이드로 돌출하는 가장자리 부분 또는 탭을 포함할 수 있다. 탭은 전극의 미코팅 가장자리 부분을 나타내는(representing) 전극과 일체형으로 형성될 수 있고/있거나 전극 가장자리에 부착되는 별도의 탭 요소를 포함할 수 있다. 돌출 가장자리 부분들, 또는 탭들은 각각의 전극들 및 각각의 전지의 단자들 사이 전기적 접촉을 제공하기 위해 전극들이 예를 들어 접촉 탭(또는 서브-탭) 및 집전체와 같은 각각의 접촉 수단들에 전기적으로 연결되도록 허용한다. 단자는 애노드 및 캐소드로 지칭될 수 있으며, 전지가 결과적인 배터리의 다른 구성요소, 예를 들어 다른 전지에 전기적으로 연결될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 양태들 중 제1 양태를 참조하여 설명된 실시예, 특징 및 효과는, 적용 가능한 경우, 위에서 설명된 다른 양태들 중 임의의 것과 결합될 수 있다고 이해될 것이다. 본 발명의 추가 적용 범위는 아래의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내기는 하지만 단지 예시로서 제공되는 것임이 이해되어야 하며, 그 이유는 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 이 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이기 때문이다.
하나 이상의 실시예는 단지 예로서 그리고 다음 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한다.
도 2a는 케이싱의 바디에 전극 조립체를 삽입하는 동안 예시적인 이차 전지를 개략적으로 도시한다.
도 2b는 전극 조립체 삽입 후의 도 2a의 이차 전지를 도시한다.
도 3은 전지 조립 중의 제1 단부 플레이트의 사시도이다.
도 4a 및 b는 접촉 탭이 부착되는 동안 수평으로 배열될 때 제1 단부 플레이트의 수직 단면이다.
도 4c는 케이싱의 바디에 부착될 때 제1 단부 플레이트를 나타내는 수직 단면도이다.
도 5a는 본 개시의 실시예에 따른 조립된 이차 전지의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 이차 전지의 측면도이다.
도 5c는 일 실시예에 따른 이차 전지의 단부 플레이트의 부분의 확대된 단면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 제2 단부 플레이트의 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 조립된 이차 전지의 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 이차 전지의 수직 단면도이다.
본 발명의 상기 및 다른 양태들은 이제 첨부된 도면을 참조하여 더 자세히 설명될 것이다. 수치는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 되며 대신 설명과 이해를 위해 사용된다.
실시예의 예시적인 예가 도 1에 도시되어 있으며, 이는 다음에 설명될 것이다. 도 1은 전극 조립체 또는 젤리 롤이 케이싱(130) 안에 배열되어 있는 이차 전지(10)를 도시한다. 전극 조립체는 결과적인 배터리의 적용에 따라 접히거나 롤링되거나 적층될 수 있으며, 이에 따라 이차전지(10)는 원통형 또는 각형일 수 있다.
하우징(housing)이라고도 지칭되는 케이싱(casing)(130)은 길이 방향(x)을 따라 연장하는 바디(138)뿐만 아니라, 바디(138)의 각각의 단부 부분들에 부착되는 제1 및 제2 단부 플레이트(131, 132)를 포함한다. 단부 부분(131, 132)은 바디(138)에 밀봉되어 전극 조립체가 담길(immerse) 수 있는 전해질을 보유할 수 있는 인클로저(enclosure)를 형성한다. 제1 및 제2 단부 플레이트(131, 132)는 바디(138)의 개방 단부 부분들을 폐쇄하도록 배열되는 리드로서 지칭될 수도 있다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 단부 플레이트(131, 132)는 케이싱의 길이 방향에 대하여, 바디(138)의 대향하는 사이드들에 배열된다.
제1 단부 플레이트(131)는 전극 조립체의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자(T1)를 포함하고, 제2 단부 플레이트(132)는 전극 조립체의 제2 전극과 연결되는 제2 단자(T2)를 포함한다. 제1 단자(T1)는 전지(10)의 애노드(anode)라고 지칭될 수 있고, 제2 단자(T2)는 전지(10)의 캐소드(cathode)라고 지칭될 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 전극 조립체는 도 1에서 x축을 따라 길이 방향(도면의 왼쪽-오른쪽)을 갖는 것으로 고려될 수 있다. 길이 방향은 조립체(110)의 제1 및 제2 단부 부분, 또는 사이드 사이에서 연장하는 것으로 이해될 수 있다. 결과적으로, 이차 전지(10)는 사이드 단자 전지(10)로 지칭될 수 있으며, 이는 전기 이송수단(electric vehicle)에서와 같이, 사용되는 동안 전지(10)가 사이드들을 가리키는(pointing) 그것의 단자(T1, T2)로 배향될 수 있음을 나타낸다.
단자(T1, T2)는 접촉 수단들(121, 122)(도 1에 도시되지 않음)을 통해(via) 전극 조립체의 각각의 전극들에 전기적으로 연결되며, 이는 각 전극의 돌출 가장자리 또는 탭으로 형성되거나 부착될 수 있고 각각의 단부 플레이트(131, 132)에 부착될 수 있다. 접촉 수단들(121, 121)과 단부 플레이트들(131, 132)는 다음에서 더 자세히 설명된다.
도 1의 이차 전지(10)를 조립하는 방법은 이제 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명될 것이다. 이차전지(10)는 바디(138)의 제2 개방 단부를 통해 케이싱(130)의 바디(138)에 전극 조립체(110)를 삽입하여 조립될 수 있으며, 이후 제1 및 제2 단부 플레이트(131, 132)가 폐쇄된 외피(envelope) 또는 캔(can)을 형성하도록 바디(138)에 밀봉된다. 케이싱(130)은 예를 들어 원형 또는 다각형 단면을 갖고 두 단자(T1, T2) 사이에서 연장하는 x 방향을 따라 길이 방향 또는 축 배향을 갖는 실린더 또는 튜브로 형성될 수 있다. 따라서 이차 전지는 각형 이차 전지일 수 있다.
케이싱(130)은 바디(138)의 길이 방향에 대하여 대향하는 사이드들에 배열되는 제1 및 제2 개방 단부 부분 및, 케이싱의 내방(interior)을 둘러싸는 외부 표면을 포함할 수 있다. 도 2a 및 2b에 도시된 본 예에서, 케이싱(130)의 바디(138)는 도 2a에 표시된 x-축을 따라 전극 조립체(110)가 삽입될 수 있도록 개방된 단부 부분들 및 직사각형 단면을 갖는 튜브에 일치하는(conforming) 형상을 갖는다. 바디(138)는 예를 들어 압출(extrusion)을 통해, 예를 들어, 금속의 압출에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 전극 조립체(110)가 케이싱(130)에 삽입 및 수용되기 용이하도록 바디(138) 및 전극 조립체는 유사한 단면 형상 및 유사한 길이로 제공된다.
도 2a 및 b에 도시된 바와 같이, 케이싱(130) 및 전극 조립체(110)는 케이싱(130)의 길이 방향이 전극 조립체(110)의 길이 방향(x)과 정렬되도록 배향될 수 있다. 도 2a 및 b의 예에는 단일 전극 조립체(110)가 예시되어 있지만, 일부 예시들에서 전지(10)는 2개 이상의 전극 조립체 또는 젤리 롤(110)을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 2개 이상의 전극 조립체(110)는 예를 들어 x-방향을 따라, 서로 평행하게 연장하도록 배열될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 단자(T1, T2)는 2개 이상의 전극 조립체(110)에 공통될 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 접촉 수단들(121, 122)을 통해 각각의 단자들(T1, T2)에 연결될 수 있다.
조립 공정을 용이하게 하기 위해, 단자(T2)를 포함하는 리드 또는 단부 플레이트(132)는 바디 하우징(130) 안으로 삽입되기 전에 전극 조립체(110)의 단부에 사전-조립(pre-assemble)될 수 있다. 따라서 리드(132)의 단자(T2)는 전극 조립체(110)가 바디(138) 안으로 삽입되기 전에 제2 접촉 수단들(122)(도 6 및 도 8에 도시됨)을 통해(via) 전극 조립체(110)의 전극들 중 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 삽입된 후, 제2 단부 플레이트(122)는 후술하는 방식으로 케이싱(130)의 바디(138)에 고정되거나 밀봉될 수 있다.
조립 공정 동안, 전극 조립체(110)는 개방 단부(도 2a에서 튜브(138)의 오른쪽 단부까지)를 통해(through) 바디(138) 내로 삽입될 수 있다. 삽입된 후, 제1 접촉 수단(121), 또는 접촉 탭뿐만 아니라 제1 단부 플레이트(131)는 다른 개방 단부(도 2a 및 b에서 바디(138)의 왼쪽)에 배열될 수 있다.
도 3은 전극 조립체(110)가 바디(138) 안으로 삽입되고, 서브-탭이라고도 지칭되는 접촉 탭(121)이 제1 단부 플레이트(131)에 부착된 후의 전지(10)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 접촉 탭(121)은 제1 단부 플레이트(131)에 대한 접촉 탭(121)의 부착을 용이하게 하기 위해 바디(138)의 개방 단부로부터 돌출되도록 배열될 수 있다. 접촉 탭(121)은 예를 들어 단부 플레이트(131)에 부착된 집전체(113)에 리벳팅(riveted)되도록, 바람직하게는 제1 단부 플레이트(131)가 바디(138)의 길이 방향과 실질적으로 평행하게 배향될 때, 용접될 수 있다. 이는 단부 플레이트(131)가 바디(138)의 개방 단부와 기울어지고 맞추어지기 전에, 접촉 탭(121)이 위로부터 단부 플레이트(131)의 집전체(113)에 용접되거나 리벳팅되는 것을 허용한다. 본 예에서는 집전체(113)를 접촉 플레이트(131)에 부착하기 위해 리벳(137)이 사용된다.
접촉 탭(121)은 제1 단부 부분에서 전극 조립체의 제1 전극의 돌출 가장자리(112), 또는 탭에 부착될 수 있고 제2 단부 부분에서 제1 단부 플레이트(131)의 집전체(113)에 부착될 수 있다. 제1전극의 탭(112)은 전극의 미코팅 가장자리가 돌출되어 형성될 수 있거나, 전극에 부착되는 별도의 요소로 형성될 수도 있다.
여러 상이한 부착 시퀀스(sequence)들이 가능하다. 예를 들어, 접촉 탭(121)은 전극 조립체의 제1 전극에 먼저 부착된 후, 제1 단부 플레이트(131)에 부착될 수 있다. 다른 예에서는, 접촉 탭(121)이 단부 플레이트(131)에 먼저 부착되고 그 후에 제1 전극에 부착되도록 순서가 역전될 수도 있다. 또한, 동시 부착 공정으로 접촉 탭(121)을 제1 전극 및 제1 단부 플레이트(131)에 동시에 부착하는 것도 가능하다. 추가 예에서, 접촉 탭(121)은 전극 조립체가 바디(138) 안으로 삽입되기 전에 제1 단부 플레이트(131)에 사전 조립될 수 있다.
따라서 "접촉 수단"이라는 용어는 논의된 바와 같이 접촉 탭(121) 또는 서브-탭(121), 돌출 가장자리(112) 또는 전극의 전극 탭(121), 및 제1 집전체(113)와 같은 복수의 요소들을 포함하는 배열을 지칭할 수 있고, 그 중 적어도 일부는 예를 들어 금속 박판(metal sheet) 또는 탭(예: 구리)으로 형성될 수 있다.
도 3의 제1 단부 플레이트(131)는 제1 및 제2 스페이서 요소(134', 134'')를 포함하는 바닥 절연체라고도 불리는 스페이서 어레인지먼트를 더 포함한다. 제1 및 제2 스페이서 요소(134', 134'')는 제1 단부 플레이트(131)의 대향하는 단부 부분들에 배열되고 접촉 탭(121)이 배열되는 간격만큼 분리된다. 2개의 스페이서 요소(134', 134'') 사이의 접촉 탭(121)의 연장은 도 3에 표시된 y축을 따른(즉, 길이 방향에 직교하는 방향으로) 접촉 탭(121)의 폭으로 지칭될 수 있다. 접촉 탭(121)에 의해 형성되는 전류 경로에서 전류 전도를 용이하게 하고 전기 저항을 감소시키기 위해 단부 플레이트(131)의 나머지 부분의 구성 및 배열을 고려할 때 폭은 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 본 도면에서 접촉 탭(121)은 제1 스페이서 요소(134')로부터 제2 스페이서 요소(134'')까지 완전히 연장한다(스페이서 요소(134', 134'')에 반드시 닿을(touch) 필요 없이). 따라서, 접촉 탭(121)의 폭은 스페이서 요소(134', 134'') 사이의 간격과 실질적으로 동일할 수 있다.
스페이서 요소(134', 134'')는 제1 단부 플레이트(131)가 바디(138)에 부착될 때, 전극 조립체(110)에 접하거나(abut) 안착(rest)되도록 배열되어, 전극 조립체(110)를 길이 방향(x-축)으로 고정하고 전극 조립체(110)가 케이싱(110) 내에서 이동할 위험을 저감시킨다. 스페이서 요소(134', 134'')는 조립 시 제1 단부 플레이트(131, 132)에 부착되거나 이에 의해 지지될 수 있는 별도의 품목으로 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 추가 예에서 스페이서 요소(134', 134'')는 제1 단부 플레이트(131) 또는 단부 플레이트(131)의 바닥 절연체(bottom insulator)와 일체형으로 형성된다. 스페이서 요소(134', 134'')는 예를 들어 플라스틱 재료와 같은 전기 절연 재료로 형성될 수 있다.
본 도면에 예시되는 스페이서 요소(134', 134'')는 평탄면(plateau) 또는 사변형 퍽(quadrilateral puck)에 일치하는 형상을 가질 수 있지만, 다른 구성들도 가능하다는 것이 이해될 것이다. 스페이서 요소(134', 134'')는 예를 들어 위에서 설명된 제2 집전체의 돌출 가장자리와 유사하게, 길쭉한(elongated) 또는 능선형(ridge-shaped) 구조들로서 형성될 수 있다. 그러한 능선형 돌출부가 도 3에 도시된 두 개의 돌출부(134', 134'') 사이에서 연장되도록 배열되는 조합이 가능하다.
도 4a는 도 3에 도시된 전지의 측면도이고, 도 4b는 도 3의 x축을 따라 수직으로 취한 단면도이다. 도 4a 및 도 4b는 접촉 탭(121) 또는 서브-탭을 도시하며, 이는 제1 단부에서 전극 조립체(110)의 제1 전극의 돌출 가장자리 부분(112) 또는 전극 탭에 부착되고, 제2 단부에서 제1 단부 플레이트(131)의 제1 집전체(113)에 부착되어 전극 조립체(110) 및 제1 단자(T1) 사이에 전기적 경로를 형성한다. 접촉 탭(121)은 조립 과정에서 제1 단부 플레이트(131)가 바디(138)의 사이드에서 수평으로 배향되도록 전극 탭(112)을 x-방향으로 연장(prolong)시키도록 배치된다. 바디(138)의 개방 단부에 제1 단부 플레이트(131)가 부착될 때, 접촉 탭(121)은 접혀져 제1 단부 플레이트(131)가 바디(138)의 개방 단부의 림에 맞추어지도록 기울어지거나 회전될 수 있게 된다. 그 결과, 접촉 탭(121)은 Z자형, 즉 Z-접기로 접힐 수 있다.
접힌 접촉 탭(121) 및 바디(138)의 내부 표면 사이의 쇼트컷(shortcut)들을 피하기 위해, 탭 스페이서(tab spacer) 또는 탭 절연체(tab insulators)(139)가 바디(138)로부터 접촉 탭(121)을 격리하도록 제공될 수 있다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 탭 스페이서(139)는 접촉 탭(121)이 바디(138)에 닿는 것을 방해(hinder)하도록 배열될 수 있으며, 따라서 쇼트컷을 방지하는 물리적 장벽으로서 작용할 수 있다. 도 4b는 제1 및 제2 탭 스페이서(139)가 도 3의 y축을 따라 접촉 탭(121)의 폭을 따라 연장되는 예를 도시한다. 탭 스페이서(139)들은 접촉 탭(121)의 대향하는 사이드들에 배열된 능선 형상의 길쭉한 돌출부들에 의해 형성될 수 있다. 돌출부(139)는 스페이서 어레인지먼트(134', 134'') 중 하나와 유사한 케이싱의 길이 방향(즉, 단부 플레이트(131)가 바디에 부착될 때)을 따르는 연장부(extension)를 가질 수 있다. 다르게 말하면, 돌출부(139)는 전극 조립체(110)에 대하여 (against) 접하거나 밀도록 (조립된 전지(10)의 x-방향에서 볼 때) 충분히 높을 수 있어서, 케이싱(130) 내에서 전극 조립체(110)를 기계적으로 안정시키고 전극 조립체(110)가 케이싱(130) 내에서 앞뒤로 움직이지 않도록 방해할 수 있다. 대안적으로, 탭 스페이서(139)는 탭 스페이서(139) 및 전극 조립체(110) 사이에 기계적 공차 또는 갭(gap)을 제공하도록 치수화(dimensioned)될 수 있다. 이러한 공차는 제조를 용이하게 하고 포함된 파트들의 치수에 약간의 변화를 허용하기 위해 차용될 수 있다. 예시에서, 공차는 예를 들어 0.5mm와 같이, 1mm 이하일 수 있다.
탭 스페이서(139)의 높이, 즉 탭 스페이서가 제1 단부 플레이트(131)로부터 얼마나 돌출되어 있는지에 따라, 접촉 탭(121)에 오목부(recess) 또는 만입부(identation)를 형성하는 것이 필요할 수 있으며, 여기서 돌출 탭 스페이서(139)는 접촉 탭(121)을 예를 들어, 돌출 가장자리(112)와 같은 전극 조립체(110)의 접촉 수단들(112) 및/또는 제1 단부 플레이트(131)의 제1 집전체(113)에 용접하는 동안 수용될 수 있다. 예가 도 4b에 도시되어 있으며, 접촉 탭(121)은 용접 동안 제1 단부 플레이트가 바디(138)의 길이 방향에 평행한 수평 위치로 배열될 때 탭 스페이서(139) 중 하나를 수용하기 위한 구부러진 부분을 포함한다. 용접 후, 제1 단부 플레이트(131)는 90° 기울임 또는 회전에 의해 재배향될 수 있으며, 도 4c에 도시된 바와 같이 (현재 접혀 있거나 구부러진) 접촉 탭(121) 및 케이싱(130)의 내부 표면 사이에 배열된 탭 스페이서(139)로 바디(138)의 단부 부분을 커버하도록 배열될 수 있다.
대안적인 예들(도면들에 도시되지 않음)에서, 제1 단부 플레이트(131) 내측 상의 탭 스페이서들(139)은 접촉 탭(121)(또는 제1 단자(T1) 및 전극 조립체를 상호 연결하는 접촉 수단의 임의의 다른 요소)이 탭 스페이서(139)를 수용하기 위한 오목부나 절곡부(bent portion)없이 전극 조립체 및 제1 단부 플레이트(131) 사이에서 연장하도록 허용하도록 높이가 약간 감소될 수 있다. 다르게 말하면, 탭 스페이서(139)는 단부 플레이트가 도 4a 및 b에 도시된 수평 위치에 배열될 때 접촉 탭(121)과 간섭하지 않도록 치수화될 수 있다.
삽입된 전극 조립체(110)를 수용하는 케이싱(130)의 바디(138)는 조립 공정 동안 수평으로(즉, 그것의 길이 방향이 수평으로 배향되도록) 안착되거나 지지되도록 배열될 수 있다. 예를 들어 도 3 및 도 4a내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 단부 플레이트(131)는 접촉 탭(121)의 용접 중에 유사한 방식으로 배열될 수 있어, 그 내부 표면(즉, 마운팅된 때 케이싱(130)의 내방을 향하는 표면)은 수평으로 연장한다. 이는 예를 들어 연속 벨트 제조 동안 케이싱(130)을 효율적으로 취급 및 운반될 수 있게 하고, 용접이 위에서(즉, 중력 방향에 대해) 수행되도록 허용한다.
도 4a 내지 도 4c는 접촉 탭(121)이 수평 용접에 의해 제1 단부 플레이트(131)에 부착된 예를 도시한다. 도 4a 및 b는 수평으로 배향되었을 때, 즉 용접 도구에 대한 접근을 용이하게 하기 위해 내부 표면이 위쪽을 향하고 있는 제1 단부 플레이트(131)(리드 또는 단부 캡이라고도 지칭됨)을 도시하는 반면, 도 4c는 케이싱 또는 하우징(130)의 바디(138)의 개방 단부에 조립될 때 리드(131)를 도시한다. 리드(131)가 하우징(130)의 개구부에 맞춰지도록 재배치될 때, 접촉 탭(121)은 도 4c의 단면에 표시된 바와 같이, 전극 조립체(121) 및 리드 사이에서 Z-접기로 접히는 경향이 있다.
도 5a는 제1 및 제2 단부 플레이트 또는 리드(131, 132)가 케이싱의 바디(138)에 부착된, 조립된 이차 전지(10)의 사시도이다. 동일한 전지(10)의 측면도가 도 5b에 도시되어 있으며, 이는 길이 방향에 대해 바디(138)의 대향하는 사이드들에서 그들의 각각의 단부 플레이트(131, 132)에 배열된 제1 및 제2 단자(T1, T2)의 상대 위치를 나타낸다.
도 5a는 유체 전해질을 전극 조립체에 공급하기 위한 입구 포트(135)를 추가로 도시한다. 입구 포트(135)는 제1 단부 플레이트(131)에 배열되고, 전술한 바와 같이 제1 단부 플레이트(131) 및 전극 조립체(110) 사이에 배열된 스페이서 어레인지먼트의 대응하는 통로와 정렬된다.
도 5a에 예시된 바와 같이, 리드(131, 132) 중 하나 또는 둘 다는 하우징(130)의 바디(138)와 씰링(133)을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 씰링(133)은 하우징(130)의 내방을 주변 환경으로부터 보호하고 하우징(130) 내에 전해질을 유지하도록 충분히 기밀(tight)하다. 씰링(133)은 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c에 예시된 바와 같이 리드(들)(131, 132)를 바디(138)의 가장자리에 용접함으로써 형성될 수 있다. 용접은 예를 들어 레이저 용접을 포함할 수 있다. 씰링은 위에서 논의된 제1 리드(131)와 관련하여 설명될 것이지만, 씰링 기술은 전지(10)의 반대 사이드에 배열되는 제2 리드(132)에도 마찬가지로 적용될 수 있다는 것으로 이해될 것이다.
도 5c는 애노드 리드(131) 및/또는 캐소드 리드(132)와 같은, 리드가 하우징(130)의 바디(138)의 개구부를 정의하는 사이드들 또는 림 위로(over) 연장되는 가장자리를 가질 만큼 충분히 큰 예를 도시한다. 다르게 말하면, 리드(131, 132)는 바디(138)의 개방 단부들의 대응하는 치수보다 더 큰 길이 및 폭으로 제공될 수 있어, 리드(131, 132)이 개구부 내측에 맞추어질 수 없다. 결과적으로, 리드(131, 132) 및 하우징 사이의, 용접부(weld)와 같은, 씰링(133)은 하우징의 외측, 즉 하우징의 외피 표면 상에 배열될 수 있다. 따라서, 용접부(133)는 하우징의 외측 및 리드의 가장자리 사이에서 연장하도록 배열될 수 있다. 유리하게는, 이는 위에서 논의된 바와 같이, 하우징(130)이 수평 지지 위에 안착될 때, 접촉 수단들(121)을 리드(131)에 용접하는 것과 유사한 방향, 예를 들어 위에서부터 용접이 수행되는 것을 허용한다. 일 예에서, 하우징(130)은 용접 도구에 의해 씰링(133)에 쉽게 접근될 수 있도록 용접 공정 동안 회전될 수 있다.
본 실시예는 리드(131, 132)가 하우징(130) 내부에 배열되는 기술들과 대조될 수 있다. 이러한 기술은 용접 공정 동안 리드(131, 132)를 하우징(130) 내부의 올바른 위치에 유지하기 위해 하우징(130)의 림 가장자리 또는 돌출부와 같은 지지 수단을 요구하는 경향이 있다. 이러한 종류의 지지 수단들은 압출 공정으로 형성하기 어렵거나 심지어 불가능할 수도 있다. 본 실시예에서는 리드(131, 132)를 제자리에 유지하기 위한 하우징(130)의 바디(138) 내부에 지지 수단들이 필요하지 않으며, 그러므로 바디(138)는 쉽고 효율적으로 압출될 수 있다.
도 6은 제2 단부 플레이트(132)(리드 또는 캡으로도 지칭됨)의 일 예를 도시하며, 이는 예를 들어 도 1, 2 및 5b 내지 5c를 참조하여 위에서 설명한 것과 유사한 캐소드 단부 플레이트(132)일 수 있다. 리드(132)는 조립 시 하우징(130)의 내방을 향하는 제2 단부 플레이트(132)의 사이드 상에 배열된 제2 스페이서 어레인지먼트(144)(절연체 또는 돌출 구조라고도 지칭됨)를 포함한다. 전술한 제1 스페이서 어레인지먼트(131)와 유사하게, 제2 스페이서 어레인지먼트(144)는 리드(132)에 부착되거나, 리드(132)와 일체형으로 형성되거나, 리드(132)와 전극 조립체(110) 사이에 별도의 구성요소로 제공될 수 있다. 제2 스페이서 어레인지먼트(144)는 일부 예에서 리드(132)의 표면으로부터 돌출하도록 배열될 수 있고, 리드(132)는 일부 예들에서 제2 스페이서 어레인지먼트(144)가 배열되는 판형(plate-like) 구조를 포함할 수 있다.
제2 스페이서 어레인지먼트(144)는 전극 조립체(110) 및 리드(132)의 나머지 파트 사이에 거리 또는 갭을 제공하는, 물리적 거리두기 수단으로 작용하도록 배열된다. 따라서 제2 스페이서 어레인지먼트(144)는 하우징(130)에 부착될 때 전극 조립체(110)의 일부에 대항하여(against) 안착되거나 접하도록 치수화되어서, 전극 조립체(110)에 기계적 지지를 제공한다. 제2 스페이서 어레인지먼트(144)는 하우징(130)의 단부 부분에 마운팅(mounted)될 때, 전극 조립체(110)를 하우징(130)의 반대되는 단부 부분, 즉 길이 방향(x)으로 가압하거나 편향시켜서, 전극 조립체(110)가 하우징(130) 내에서 앞뒤로 움직이는 것을 방해할 수 있다.
도 6에 도시된 리드(132)는 하우징(130)의 길이 방향으로 전극 조립체(110)(또는 전극 조립체들)를 고정화(fixating)하기 위한 적어도 2개의 스페이서 요소(144', 144'') 또는 기계적 정지부들(mechanical stop)을 포함한다. 제2 스페이서 어레인지먼트(144)의 구조 및 기능은 위에서 설명된 제1 스페이서 어레인지먼트(134)의 것들과 유사할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 스페이서 어레인지먼트(144)는 하우징(130) 및/또는 리드(132)의 부분들로부터 전극 조립체를 분리하는 전기적 격리자(electrical isolator)로서 기능할 수 있다. 전기 절연 효과는 설명된 바와 같은 스페이서 어레인지먼트(144), 및/또는 전기 절연 재료로 형성되는 스페이서 요소(144', 144'')에 의한 전극 조립체(110)의 고정화에 따른 물리적 거리두기를 통해 달성될 수 있다.
또한, 리드(132)에는 전해질이 하우징의 내방으로 공급될 수 있도록 허용하는 관통홀(through-hole) 또는 입구 포트(145)를 포함한다. 도 6에서, 스페이서 요소들(144')의 첫 번째 요소는 단부 플레이트(132)의 대응하는 입구 포트와 정렬되는 입구 포트(145)를 포함하고, 케이싱(130)의 내방이 외측으로부터 접근되는 것을 허용한다.
도 6은 하우징(130)의 바디(138)의 단부 부분에 마운팅될 때 전극 조립체(110)쪽으로 향하는 리드(132)의 사이드 상에 배열된 U자형 플레이트 또는 C-채널과 같은, 제2 집전체(122)를 추가로 도시한다. 제2 집전체(122)는 예를 들어 리드(132)가 마운팅되고 y-축을 따라 연장할 때 전극 조립체(110)를 향해 가리키고, U-자형의 레그들을 형성하는, 제1 및 제2 돌출 가장자리 또는 플랜지(flange)(136', 136'')를 포함할 수 있다. 집전체(122)는 제1 및 제2 스페이서 요소(144', 144'') 사이에 배열되고, 각각의 전극 조립체(110)의 탭들(124)에 전기적으로 연결되도록 구성된다. 이 경우, 제1 돌출 가장자리(136')는 제1 전극 조립체에 연결되고, 제2 돌출 가장자리(136'')는 하우징 내측에 배열되는 제2 전극 조립체에 연결될 수 있다. 집전체(122)는 전극 조립체가 전기적으로 접근되는 것을 허용하기 위해 리드(132)의 단자(T2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전기적 연결은 예를 들어 리드(132)를 통해(through) 연장하는 리벳(137)에 의해 제공될 수 있다.
집전체(122)는 제1 및 제2 스페이서 요소(144', 144'') 사이(즉, y축)에서 연장하는 방향으로 볼 때, 제2 단부 플레이트(132)의 상대적으로 넓은 부분을 따라 연장할 수 있다. 바람직하게는, 집전체(122)는 제1 및 제2 스페이서 요소들(144', 144'') 사이의 전체 갭을 따라 (반드시 스페이서 요소(144', 144'')에 닿을 필요 없이) 연장할 수 있다. 즉, 집전체(122)의 폭은 스페이서 요소들(144', 144'') 사이의 간격에 대응할 수 있다.
본 예에서, 스페이서 요소들(144', 144'')은 조립 동안 집전체(122)의 (x축에 대한) 정확한 배향을 용이하게 하기 위해 집전체(122)를 향해 돌출하는 각각의 가이딩 부분(guiding portion)(146)을 포함한다. 따라서 가이드 부분들(146)은 집전체(122)가 예를 들어 제2 단부 플레이트(132)에 영구적으로 부착되기 전에 예를 들어, 리벳팅에 의해, 집전체(122)의 임시 고정화를 제공할 수 있다.
제2 집전체(122)의 돌출 가장자리들 또는 플랜지들(136', 136'')은 각각의 전극 조립체들의 제2 전극 플랜지(124)의 돌출 가장자리에 대응하도록 부착되도록 구성된다(도 7 참조). 돌출 가장자리(136', 136'')는 바람직하게는 전극 조립체들에 용접될 수 있다. 전극 조립체를 집전체(122)에 부착함으로써, 전극 조립체는 적어도 하우징(130)의 길이 방향과 직교하는 평면에서 집전체(122)에 의해 기계적으로 지지될 수 있다. 집전체(122)에 대한 부착을 스페이서 요소들(144', 144'')과 결합함으로써 전극 조립체는 3차원 모두에서 고정될 수 있다.
돌출 가장자리(136', 136'')및 스페이서 요소들(144', 144'')은 케이싱(130)의 내방을 향하는 제2 단부 플레이트(132)의 표면에서 멀어지는 방향으로 돌출한다. 본 개시의 목적을 위해, 돌출의 정도는 (조립된 전지의) x-축을 따른 가장자리들 및 스페이서 요소들의 '높이(height)'로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 돌출 가장자리들(136', 136'')은 케이싱(130)의 길이 방향을 따라 전극 조립체를 고정하는 데 도움을 주기 위해 스페이서 요소들(144', 144'')과 동일한 높이를 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 돌출 가장자리들(136', 136'')은 스페이서 요소들(144', 144'')의 높이보다 작은 높이를 가질 수 있으며, 이에 따라 (제2 단부 플레이트(132)에 접하는 전극 조립체로부터) 부하(load)의 주된 부분이 돌출 가장자리들(136', 136'')보다는 스페이서 요소들(144', 144'')에 의해 지지된다.
스페이서 요소들(144', 144'')은 z-방향으로, 즉 전극 조립체들의 탭(124', 124'') 사이에서 연장부를 가질 수 있고, 스페이서 요소들(144', 144'')이 탭들(124', 124'') 사이에 배열되도록 허용한다고 이해될 것이다. 이는 전극 조립체들의 2개의 탭들(124', 124'') 사이에 배열되는 스페이서 요소들(144', 144'')을 나타내는 도 7에 추가로 예시되어 있다. 이러한 배열에 의해, 전극 탭들(124', 124'')은 조립체의 전체 폭을 따라 연장하도록 허용된다.
스페이서 요소들(144', 144'')이 전극 조립체의 캐소드 사이드에서 전극 조립체에 기계적 지지를 제공하기 위해 사용되는 도 6 및 7에 도시된 본 예는 도 4c와 관련하여 위에 예시된 바와 같이 애노드 사이드에서 접촉 탭(121)의 접힌 구성과 조합될 수 있다. 유리하게는, 스페이서 요소들(134', 134'', 144', 144'')은 제1 및 제2 단부 플레이트(131, 132) 사이에서 하우징(130) 내에서 전극 조립체의 움직임을 감소시키도록 제1 및 제2 단부 플레이트들(131, 132) 사이에 전극 조립체를 약간 바이어싱(biasing)하거나 또는 적어도 잠그는데 사용될 수 있다. 하지만, 도 4c뿐만 아니라 도 6의 예는 서로 독립적으로 구현될 수 있다고 이해될 것이다.
이러한 조합된 사용의 예가 도 8에 예시되어 있으며, 이는 케이싱(130)의 바디(138)의 길이 방향을 따라 취해진, 각형 전지(10)의 단면을 도시하고 있다. 전지(10)는 위의 도 1 내지 도 6 중 어느 하나에 설명된 예와 유사하게 구성될 수 있다. 따라서, 전지(10)는 예를 들어 직사각형 또는 정사각형 단면과 같은 다각형을 갖는 튜브로서 형성될 수 있는 하우징(130) 내측에 배열된 하나 또는 여러 개의 전극 조립체들(110)을 포함할 수 있다. 하우징은 제1 및 제2 리드(131, 132)에 의해 폐쇄되거나 밀봉되는 제1 및 제2 개구부 사이의 길이 방향으로 연장하는 길쭉한 바디(138)로 형성될 수 있다. 리드(131, 132)는 바디(138)의 각 개구부의 림을 커버하거나 중첩(overlap)하도록 배열되고 씰링(133)에 의해 하우징의 외측 표면에 밀봉된다. 각각의 리드들(131, 132)은 예를 들어 하우징(130)의 외측 표면에 용접될 수 있다.
애노드 단부와 같은, 전지의 제1 단부에서, 전극 조립체(110)의 제1 전극은 접힌 접촉 수단(folded contacting means)(121)을 통해(via) 제1 단자(T1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
접힌 접촉 수단(121)은 리드(131)가 수평으로 배열될 때, 즉 도8에 도시되는 배향에 비하여 90° 회전되거나 기울어질 때 접촉 탭이 리드(131)에 부착되는 것을 허용하는 길이를 갖는 접촉 탭을 형성하는 전도성 플레이트 또는 박판을 포함할 수 있다. 이는 리드(131) 내측에 대한 접촉 탭의 용접을 용이하게 하기 위한 것이다. 접촉 탭은 바람직하게는 리드(131)에 부착된 제1 집전체에 용접될 수 있다. 또한, 리드(131)는 전극 조립체를 기계적으로 지지하고/하거나 접힌 접촉 수단(121)과 하우징(130) 사이에 전기 절연을 제공하도록 배열된 탭 스페이서(139)를 포함할 수 있다.
캐소드 단부와 같은 전지의 제2 단부에서, 전극 조립체(110)는 리드(132)의 내측, 즉 마운팅된 때 하우징(130)의 내방을 향하는 리드(132)의 사이드에 배열된 제2 스페이서 어레인지먼트에 의해 기계적으로 지지된다. 본 예에서 리드(132)는 두 개의 서로 상이한 사이드들(도 8의 상위 및 하위 사이드들)에서 전극 조립체(110)를 기계적으로 지지하는 두 개의 스페이서 요소들(144', 144'')을 포함할 수 있다. 예를 들어 제2 집전체를 포함하는, 접촉 수단(122)은 스페이서 요소들(144', 144'') 사이에 배열되고, 도 6과 관련하여 위에서 설명한 바와 같이 전극 조립체(110)의 제2 전극 및 전지(10)의 단자(T2) 사이에 전기적 연결을 제공한다. 따라서, 집전체(122)의 돌출 가장자리들은 전극 조립체(110)의 제2 전극의 탭(124', 124'') 각각에 용접되어 전극 조립체(110)를 적어도 x축에 직교하는 평면에 고정할 수 있다. 본 실시예는 Z-접기된 애노드 사이드 및 캐소드 사이드에서의 U자형 집전체의 유리한 조합을 나타내며, Z-접기는 조립 공정 동안 유연성(flexibility)을 제공하고 U자형 집전체는 전극 조립체의 기계적 지지를 제공한다.
실시 예들의 품목화된 리스트:
1. 이차 전지로서,
전극 조립체를 포함하고,
전극 조립체를 수용하는 하우징-하우징은 하우징의 길이 방향에 대하여, 하우징의 대향하는 사이드들 상에 배열되는 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분을 포함함-, 및 하우징의 내방을 둘러싸는(enclosing) 외부 표면을 포함하고, 제2 단부 부분은 전극 조립체가 상기 제2 단부 부분을 통해(through) 하우징의 내방 안으로 삽입되도록 허용하도록 구성되고;
전극 조립체의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자를 포함하는 제1 리드 및 전극 조립체의 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 단자를 포함하는 제2 리드를 포함하고, 제1 리드는 하우징의 제1 단부 부분에 배열되고 제2 리드는 하우징의 제2 단부 부분에 배열되고;
제1 및 제2 리드들 중 적어도 하나는 제1 및/또는 제2 단부 부분의 개구부를 정의하는 림(rim) 위로(over) 연장하고, 상기 리드는 외부 표면 및 상기 리드 사이 배열되는 씰링에 의해 하우징의 외부 표면에 밀봉되는, 이차 전지.
2. 하우징 및 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 조립하는 방법으로서,
방법은:
전극 조립체의 제1 전극에 전기적으로 연결되는, 제1 접촉 수단이 하우징의 제1 단부 부분으로부터 돌출하고, 제1 및 제2 단부 부분들이 하우징의 길이 방향에 대하여 하우징의 대향하는 사이드들에 배열되도록 하우징의 제2 단부 부분을 통해 하우징 안으로 전극 조립체를 삽입하는 단계;
제1 단자를 포함하는 제1 리드를 제1 전극에 전기적으로 접촉하기 위해 제1 접촉 수단을 부착하는 단계를 포함하고,
제1 리드에 제1 접촉 수단을 부착하는 동안 리드의 내부 표면 및 하우징이 제1 리드의 내부 표면 및 하우징의 길이 방향이 실질적으로 평행하도록 배치되는, 방법.
3. 실시 예 2에 따른 방법으로서, 제1 접촉 수단을 접음으로써 하우징 안에 제1 리드를 삽입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
4. 실시 예 3에 따른 방법으로서, 제1 리드를 하우징의 림에 씰링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
5. 하우징 및 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 조립하는 방법으로서, 전극 조립체의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 접촉 수단이 하우징의 제1 단부 부분으로부터 돌출하고, 제1 및 제2 단부 부분들이 하우징의 길이 방향에 대하여 하우징의 대향하는 사이드들에 배열되도록 제1 단부 부분을 통해 하우징 안으로 전극 조립체를 삽입하는 단계;
제1 전극에 전기적 접촉을 위해 제1 단자를 포함하는 제1 리드에 제1 접촉 수단을 부착하는 단계,
제1 리드가 림 위로 연장하고 제1 단부 부분의 개구부를 정의하도록 제1 리드를 배열하는 단계, 및
하우징의 외부 표면 및 리드 사이 씰링을 형성함으로써 하우징에 리드를 밀봉하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 이차 전지로서,
전극 조립체;
전극 조립체를 수용하는 하우징-하우징은 하우징의 길이 방향에 대하여, 하우징의 대향하는 사이드들 상에 배열되는 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분을 포함함-;
전극 조립체의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자를 포함하는 제1 리드 및 전극 조립체의 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 단자를 포함하는 제2 리드를 포함하고, 제1 리드는 하우징의 제1 단부 부분에 배열되고 제2 리드는 하우징의 제2 단부 부분에 배열되고;
제1 및 제2 리드들 중 적어도 하나는 조립된 때 길이 방향을 따라 전극 조립체를 기계적으로 지지하도록 전극 조립체에 대항하여(against) 안착되도록 배열되는 돌출부를 포함하는, 이차 전지.
7. 이차 전지로서,
전극 조립체;
전극 조립체를 수용하는 하우징-하우징은 하우징의 길이 방향에 대하여 하우징의 대향하는 사이드들 상에 배열되는 제1 단부 부분 및 제2 단부 부분을 포함함-;
전극 조립체의 제1 전극에 전기적으로 연결되는 제1 단자를 포함하는 제1 리드 및 전극 조립체의 제2 전극에 전기적으로 연결되는 제2 단자를 포함하는 제2 리드를 포함하고, 제1 리드는 하우징의 제1 단부 부분에 배열되고 제2 리드는 하우징의 제2 단부 부분에 배열되고,
제1 단자는 전극 조립체 및 제1 리드 사이에서 연장하는 접힌 접촉 수단에 의해 전극 조립체에 전기적으로 연결되고,
제1 리드는 전극 조립체를 향하도록 배열되고 하우징 및 접힌 접촉 수단 사이 전기적 절연을 제공하는 돌출부를 포함하는, 이차 전지.

Claims (22)

  1. 이차 전지(10)로서,
    전극 조립체(110); 및
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이싱(130);을 포함하고,
    상기 케이싱은 바디(138), 제1 단부 플레이트(131) 및 제2 단부 플레이트(132)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 단부 플레이트들은 상기 바디의 길이 방향에 대하여 상기 바디의 대향하는 사이드들 상에 배열되고, 상기 제1 단부 플레이트는 제1 단자(T1)를 포함하고, 상기 제2 단부 플레이트는 상기 이차 전지의 제2 단자(T2)를 포함하고;
    상기 제1 단부 플레이트는
    상기 제1 단자 및 상기 전극 조립체의 제1 전극 사이 전기적 접촉을 제공하도록 구성되는 접촉 탭(121); 및
    상기 제1 단부 플레이트 및 상기 전극 조립체 사이에 배열되고 상기 바디의 상기 길이 방향에서 상기 전극 조립체를 고정(secure)하도록 구성되는 제1 스페이서 어레인지먼트(134)를 포함하고,
    상기 제2 단부 플레이트는
    상기 제2 단자 및 상기 전극 조립체의 제2 전극 사이에서 전기적 접촉을 제공하도록 배열되는 집전체(122)-상기 집전체는 상기 바디의 상기 길이 방향에 직교하는 방향으로 상기 전극 조립체를 고정하도록 상기 제2 전극에 부착됨-; 및
    상기 전극 조립체 및 상기 제2 단부 플레이트 사이에 배열되고 상기 바디의 상기 길이 방향으로 상기 전극 조립체를 고정하도록 구성되는 제2 스페이서 어레인지먼트(144)를 포함하는, 이차 전지(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스페이서 어레인지먼트는 제1 스페이서 요소 및 제2 스페이서 요소를 포함하고, 상기 접촉 탭은 상기 제1 및 제2 스페이서 요소들 사이에 배열되는, 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접촉 탭은 상기 제1 스페이서 요소로부터 상기 제2 스페이서 요소로 연장하는, 이차 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 단부 플레이트는 상기 전극 조립체로 전해질이 공급될 수 있도록 구성되는 적어도 하나의 입구 포트를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 입구 포트는 상기 제1 단부 플레이트의 외측으로부터 및 상기 바디의 상기 길이 방향을 따라 상기 제1 스페이서 어레인지먼트를 통해(through) 연장하는, 이차 전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 단부 플레이트는 상기 케이싱의 측벽으로부터 상기 접촉 탭을 전기적으로 절연시키도록 상기 접촉 탭을 따라 연장하고 상기 전극 조립체를 향하는 상기 제1 단부 플레이트의 일 사이드 상에 배열되는 적어도 하나의 탭 스페이서를 더 포함하는, 이차 전지.
  6. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 탭 스페이서는 상기 바디의 상기 길이 방향으로 상기 전극 조립체를 고정하도록 구성되는, 이차 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집전체는 상기 제2 단부 플레이트의 내부 표면에 부착되는 판형 부분 및 상기 전극 조립체를 향해 돌출하는 적어도 하나의 가장자리 부분을 포함하는, 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 상기 제2 전극은 상기 적어도 하나의 가장자리 부분에 용접되는, 이차 전지.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집전체는 상기 전극 조립체를 향해 돌출하는 제1 및 제2 가장자리 부분을 포함하고, 상기 제1 및 제2 가장자리 부분들은 상기 제2 단부 플레이트를 따라 연장하고 서로에 대하여 평행한, 이차 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 집전체는 U-형상 플레이트로 형성되는, 이차 전지.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제2 스페이서 어레인지먼트는 한 쌍의 스페이서 요소들을 포함하고, 상기 집전체의 상기 제1 및 제2 가장자리 부분들은 상기 스페이서 요소들 쌍 사이에 배열되는, 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제2 전극의 미코팅 가장자리 부분에 의해 형성되는 전극 탭을 포함하고, 상기 전극 탭은 상기 전체 제1 스페이서 요소, 상기 집전체, 및 상기 전체 제2 스페이서 요소를 따라 연장하는, 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 집전체는 오직 상기 전극 탭의 중간 부분에서 상기 제2 전극에 부착되는, 이차 전지.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 제1 및 제2 스페이서 엘리먼트들은 조립 동안 상기 집전체를 정렬하도록 상기 집전체를 향해 돌출하는 가이딩 부분을 포함하는, 이차 전지.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가장자리 부분 및 제2 스페이서 어레인지먼트는 상기 바디의 상기 길이 방향으로 동일한 연장부를 갖는, 이차 전지.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 단부 플레이트는 상기 전극 조립체로 전해질이 공급될 수 있도록 구성되는 제2 입구 포트를 더 포함하고, 상기 제2 입구 포트는 상기 제2 단부 플레이트의 외측으로부터 및 상기 제2 스페이서 어레인지먼트를 통해(through) 연장하는, 이차 전지.
  17. 케이싱 내에 수용되는 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 조립하는 방법에 있어서,
    상기 케이싱은 바디, 상기 바디의 제1 개방 단부에 배열되는 제1 단부 플레이트, 및 상기 바디의 제2 개방 단부에 배열되는 제2 단부 플레이트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 개방 단부들은 상기 바디의 길이 방향에 대하여 상기 바디의 대향하는 사이드들에 배열되고,
    상기 방법은
    상기 제2 단부 플레이트의 제2 단자 및 제2 전극 사이 전기적 접촉을 제공하고 상기 바디의 상기 길이 방향과 직교하는 방향으로 상기 전극 조립체를 고정하도록 상기 전극 조립체 및 상기 제2 단부 플레이트에 집전체를 부착하는 단계;
    상기 바디의 상기 길이 방향으로 상기 전극 조립체를 고정하도록 상기 전극 조립체 및 상기 제2 단부 플레이트 사이에 제2 스페이서 어레인지먼트를 배열하는 단계;
    상기 제2 개방 단부를 통해(via) 상기 바디 안으로 상기 전극 조립체를 삽입하는 단계;
    상기 제1 단부 플레이트의 제1 단자 및 제1 전극 사이 전기적 접촉을 제공하도록 상기 제1 단부 플레이트 및 상기 전극 조립체의 제1 전극에 접촉 탭을 부착하는 단계; 및
    상기 바디의 상기 길이 방향으로 상기 전극 조립체를 고정하도록 상기 전극 조립체 및 상기 제1 단부 플레이트 사이에 제1 스페이서 어레인지먼트를 배열하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 케이싱의 측벽으로부터 상기 접촉 탭을 전기적으로 절연하도록 상기 전극 조립체를 향하는 상기 제1 단부 플레이트의 일 사이드 상에 배열되는 적어도 하나의 탭 스페이서를 배열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 접촉 탭은 상기 전극 조립체가 상기 바디 안으로 삽입되기 전에 상기 제1 전극에 부착되는, 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집전체는 상기 전극 조립체가 상기 바디로 삽입되기 전에 상기 제2 전극에 부착되는, 방법.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 탭이 상기 바디의 상기 제1 개방 단부로부터 돌출되도록 상기 접촉 탭을 배열하는 단계; 및
    상기 제1 단부 플레이트가 상기 바디의 상기 길이 방향에 실질적으로 평행하게 배향되는 동안 상기 접촉 탭을 상기 제1 단부 플레이트의 집전체에 부착하는 단계;
    를 더 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 접촉 탭을 접고 상기 제1 단부 플레이트를 상기 케이싱의 림에 밀봉함으로써 상기 제1 단부 플레이트를 상기 바디에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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