WO2017222296A1 - 이차 전지 - Google Patents

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WO2017222296A1
WO2017222296A1 PCT/KR2017/006517 KR2017006517W WO2017222296A1 WO 2017222296 A1 WO2017222296 A1 WO 2017222296A1 KR 2017006517 W KR2017006517 W KR 2017006517W WO 2017222296 A1 WO2017222296 A1 WO 2017222296A1
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electrode
plain
uncoated
secondary battery
length
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안동진
장인영
두재균
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삼성에스디아이 주식회사
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present disclosure relates to a cylindrical secondary battery, and more particularly, to a secondary battery that applies a multi-tap to a plain portion of an electrode.
  • a rechargeable battery is a battery that repeatedly performs charging and discharging, unlike a primary battery. Secondary batteries are used as energy sources in a variety of applications such as electric vehicles, electric bicycles, battery power storage systems, portable electronic devices, power tools and garden tools.
  • a way to increase the output may be to lower the internal resistance of the battery.
  • the internal resistance of the battery may be effectively lowered by increasing the number of tabs of the electrode at a limited volume.
  • One embodiment of the present invention is to provide a secondary battery having a plurality of non-coated portion in the electrode to apply a multi-tab.
  • a secondary battery includes an electrode assembly formed by sequentially placing and winding a first electrode (cathode), a separator, and a second electrode (anode), a case containing the electrode assembly, and the case A cap assembly coupled to the opening through a gasket, wherein the first electrode includes first coating parts formed by coating an active material on a first current collector, and the first coating parts in a length direction of the first current collector.
  • a plurality of first uncoated portions formed by exposure of the first current collector therebetween and overlapping each other in a winding diameter direction in a set winding direction, and welded to the plurality of first uncoated portions, respectively, and overlapping with each other in the radial direction. And a plurality of first taps.
  • the first electrode may be electrically connected to the cap assembly through the first tabs, and the second electrode may be electrically connected to the case through a second tab.
  • the plurality of first plain portions may include an inner plain portion disposed inside the wound electrode assembly and an outer plain portion disposed outside.
  • the plurality of first tabs may include an inner tab welded to the inner uncoated portion and an outer tab welded to the outer uncoated portion, and the inner tab and the outer tab may overlap each other in the radial direction.
  • the plurality of second plain portions in the second electrode may include an inner plain portion disposed at an inner end of the wound electrode assembly and welded to an inner tab, and an outer plain portion disposed at an outer end and welded to an outer tab.
  • the inner uncoated portion may be set to a length longer than the length of the outer uncoated portion in the winding direction and less than one turn.
  • the outer plain portion may be set to a length longer than the length of the inner plain portion in the winding direction and less than one turn.
  • the minimum angle of the inner uncoated portion may include an angle of the outer uncoated portion.
  • the minimum angle of the outer plain portion may include an angle of the inner plain portion.
  • the maximum angle of the outer uncoated portion may be formed in one turn.
  • the second electrode is formed by coating an active material on a second current collector, and a winding direction formed and set by exposure of the second current collector between the second coating parts in a length direction of the second current collector.
  • the second non-coating portion corresponding to at least one of the first non-coating portions in the winding diameter direction in the range, and a second tab welded to the second non-coating portion.
  • One surface of both surfaces of the first non-coating portion of the first electrode may be formed to be the same as or longer than a length obtained by adding one turn to the length of the second non-coating portion of the second electrode.
  • the uncoated outer surface of the first uncoated portion of the first electrode is formed to be the same as or longer than the length of the inner uncoated portion of the second electrode, and the uncoated inner surface of the uncoated first electrode portion of the first electrode is uncoated. It may be formed to be the same as or longer than the length of the turn plus one turn.
  • the uncoated inner surface of the first electrode uncoated portion is formed to be equal to or longer than the length of the uncoated portion of the outer surface of the second electrode, and the uncoated outer surface of the uncoated first electrode portion has a length of the uncoated portion of the second electrode uncoated portion. It may be formed to be the same as or longer than the combined length of one turn.
  • the second electrode may include an inner end plain portion and an outer end plain portion provided at both ends in a length direction of the second current collector, and an inner tab and an outer tab welded to the inner end plain portion and the outer end plain portion, respectively. It may further include.
  • the second electrode may further include an inner end uncoated portion and an outer end uncoated portion provided at both ends in a length direction of the second current collector.
  • the internal resistance of the battery may be lowered by applying a multi-tab structure having a plurality of first non-coating parts to the first electrode and a first tab to each of the first non-coating parts to the electrode assembly. . Therefore, the capacity and output of the secondary battery can be improved in a limited volume.
  • the second tab in the second current collector may be provided by providing a second electrode intermediate uncoated portion of the second electrode and a second tab in the middle uncoated portion of the second electrode corresponding to the middle uncoated portion of the first electrode. Therefore, the resistance can be reduced by reducing the moving distance of the electrons.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing a portion of a rechargeable battery according to a first embodiment of the present invention in a sheared manner.
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrode assembly applied to FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode assembly taken along the line III-III of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view of a first electrode and a second electrode applied to the electrode assembly of FIG. 3.
  • FIG 5 is a horizontal cross-sectional view of the electrode assembly cut in the horizontal direction in the rechargeable battery according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a first electrode and a second electrode applied to the electrode assembly of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an electrode assembly shearing in a lateral direction in a rechargeable battery according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an electrode assembly shearing in a lateral direction in a rechargeable battery according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an electrode assembly shearing in a lateral direction in a rechargeable battery according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an electrode assembly shearing in a lateral direction in a rechargeable battery according to a sixth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view of a first electrode and a second electrode applied to an electrode assembly of a secondary battery according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the inner unsupported relationship between the first electrode and the second electrode.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a winding state of the first electrode and the second electrode of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating an inner uncoated portion of the first electrode and the second electrode applied to the secondary battery according to the eighth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a winding state of the first electrode and the second electrode of FIG. 14.
  • FIG. 16 is a plan view illustrating a non-coating portion in the middle of a second electrode applied to a rechargeable battery according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a plan view illustrating a non-coating portion in the middle of a second electrode applied to a rechargeable battery according to a tenth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a plan view illustrating a non-coating portion in the middle of a second electrode applied to a rechargeable battery according to an eleventh embodiment of the present disclosure.
  • the rechargeable battery according to the first exemplary embodiment includes an electrode assembly 10 for charging and discharging, a case 20 in which the electrode assembly 10 is embedded, and a gasket 30 in an opening of the case 20. It includes a cap assembly 40 coupled through).
  • the electrode assembly 10 includes a first electrode 11 (for example, a cathode), a separator 13, and a second electrode 12 (for example, disposed sequentially).
  • a first electrode 11 for example, a cathode
  • a separator 13 for example, an insulator disposed between the first electrode 11 and the second electrode 12, in a jelly roll state.
  • the first electrode 11 is electrically connected to the cap assembly 40 through the first tabs 51
  • the second electrode 12 is electrically connected to the case 20 through the second tabs 52.
  • the first electrode may be connected to the case with the first tabs
  • the second electrode may be connected to the cap assembly with the second tabs.
  • the electrode assembly 10 may be formed in a cylinder.
  • the cylindrical electrode assembly 10 has a center pin 14 in the center.
  • the center pin 14 is formed of a material having a higher strength than that of the electrode assembly 10 to maintain the electrode assembly 10 in a cylindrical shape, and discharge the internal gas generated by the charge and discharge into the intermediate passage.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode assembly taken along line III-III of FIG. 2, and FIG. 4 is a plan view of the first electrode and the second electrode applied to the electrode assembly of FIG. 3.
  • the first electrode 11 may include first coating parts 11a of regions where an active material is coated on both surfaces of a first current collector formed of metal foil (eg, Al foil), and It includes a plurality of first uncoated portions (11b) is set to a region where the first current collector is exposed because the active material is not applied between the first coating portions (11a) in the longitudinal direction of the first current collector.
  • a first current collector formed of metal foil eg, Al foil
  • the plurality of first uncoated portions 11b overlap each other in the winding diameter direction in a range of a set winding direction.
  • the first tabs 51 are respectively welded to the plurality of first uncoated portions 11b to overlap and align with each other in the radial direction of the electrode assembly 10.
  • the plurality of first uncoated portions 11b of the first electrode 11 may be disposed on the inner uncoated portion 111 disposed inward in the radial direction of the wound electrode assembly 10 and the outer uncoated portion disposed outside. (112).
  • the first length L11 of the inner plain portion 111 is set to a length longer than the second length L12 of the outer plain portion 112 in the winding direction and smaller than one turn (L12 ⁇ L11 ⁇ 1 turn).
  • the inner uncoated portion 111 and the outer uncoated portion 112 overlap each other in the winding radial direction.
  • the inner and outer plain portions 111 and 112 facilitate the formation of a minimum overlapping region due to the difference in length of each other.
  • the plurality of first tabs 51 includes an inner tab 511 welded to the inner plain portion 111 and an outer tab 512 welded to the outer plain portion 112. Due to the overlap of the inner and outer plain portions 111 and 112, the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap and align with each other in the radial direction. That is, the inner and outer tabs 511 and 512 easily overlap in the minimum inner and outer plain regions 111 and 112, and can also be aligned and bent.
  • the inner tab 511 and the outer tab 512 are folded to each other and electrically connected to the cap assembly 40, thereby lowering the internal resistance of the battery.
  • the internal resistance of the battery may be further lowered.
  • the second electrode 12 is not coated with the active material on the second coating portions 12a of the region where the active material is coated on both surfaces of the second current collector formed of metal foil (for example, Cu foil) and the second current collector.
  • a plurality of second uncoated parts 12b are set to the exposed area of the second current collector.
  • the plurality of second plain portions 12b in the second electrode 12 include an inner plain portion 121 disposed at an inner end of the wound electrode assembly 10 and an outer plain portion 122 disposed at an outer end. do.
  • the plurality of second tabs 52 includes an inner tab 521 welded to the inner plain part 121 and an outer tab 522 welded to the outer plain part 122.
  • the inner and outer tabs 521 and 522 are electrically connected to the case 20 to lower the internal resistance of the battery. When the number of the second tabs 52 is further increased, the internal resistance of the battery may be further lowered.
  • the first tabs 51 connected to the first uncoated portions 11b; 111 and 112 of the first electrode 11 may be formed of the first insulating member 61.
  • the second tabs 52 electrically connected to the cap assembly 40 and connected to the second uncoated portions 12b (121, 122) of the second electrode 12 are the second insulating member 62. It is electrically connected to the case 20 via the.
  • the first insulating member 61 electrically insulates the top of the electrode assembly 10 from the cap assembly 40, and the second insulating member 62 electrically insulates the bottom of the electrode assembly 10 from the case 20. Insulate.
  • the case 20 forms an opening on one side to insert the electrode assembly 10 from the outside, and is formed in a cylindrical shape to receive the cylindrical electrode assembly 10.
  • the case 20 is connected to the second tabs 52 by welding, and serves as a second electrode terminal (for example, a negative electrode terminal) in the secondary battery, and may be formed of a conductive metal such as aluminum, aluminum alloy, or nickel plated steel. have.
  • the cap assembly 40 is coupled to the opening of the case 20 via a gasket 30 to electrically insulate the case 20 and seal the case 20 containing the electrode assembly 10 and the electrolyte. .
  • the cap assembly 40 is electrically connected to the electrode assembly 10 through a current interrupting device and first tabs 51.
  • the first insulating member 61 penetrates the first tabs 51.
  • the cap assembly 40 is a cap plate 41, a positive temperature coefficient element (PTC) 42, a vent plate 43, and an insulator (sequentially arranged from the outside to the inside of the case 20). 44, middle plate 45 and sub plate 46.
  • PTC positive temperature coefficient element
  • the cap plate 41 is finally connected to the first tabs 51 to serve as a first electrode terminal (for example, a positive electrode terminal) in the secondary battery, and a protrusion 411 and a protrusion protruding out of the case 20. Opened to the side of 411 to form an exhaust port 412 for discharging the internal gas.
  • a first electrode terminal for example, a positive electrode terminal
  • a protrusion 411 and a protrusion protruding out of the case 20 Opened to the side of 411 to form an exhaust port 412 for discharging the internal gas.
  • the current interrupting portion is formed of the vent plate 43 and the sub plate 46, which are electrically separated by the insulator 44, and a connection portion which partially connects them.
  • This connection portion may be formed by welding the vent plate 43 and the sub plate 46.
  • vent plate 43 forming one side of the current blocking unit is installed inside the cap plate 41 and electrically connected to the sub plate 46 forming the other side of the current blocking unit.
  • vent plate 43 may include a vent 431 at a central portion thereof, and may be separated from the welded sub plate 46 by an internal pressure.
  • the vent 431 is broken under a predetermined pressure condition to release the internal gas generated by the charging and discharging and to cut off the electrical connection with the sub plate 46.
  • vent 431 is protruded from the vent plate 43 toward the inside of the case 20.
  • the vent plate 43 has a notch 432 around the vent 431 to guide breakage of the vent 431.
  • the notch 432 may be damaged in advance to discharge the gas to the outside through the vent plate 43 and the exhaust port 412 to prevent the explosion of the secondary battery. Can be.
  • the vent plate 43 and the sub plate 46 are disconnected due to breakage of the vent 431. Therefore, the electrode assembly 10 and the cap plate 41 are electrically separated from each other by the operation of the current interrupting unit.
  • the positive temperature element 42 is provided between the cap plate 41 and the vent plate 43 to intercept current flow between the cap plate 41 and the vent plate 43 according to the internal temperature of the secondary battery. have.
  • the positive temperature element 42 In a state where the internal temperature exceeds the preset temperature, the positive temperature element 42 has an internal resistance of the battery that increases to infinity. Due to this, the positive temperature element 42 can block the flow of the charge or discharge current between the cap plate 41 and the vent plate 43.
  • the sub plate 46 faces the vent plate 43 and is electrically connected to the vent 431 and the middle plate 45.
  • the middle plate 45 is spaced apart from the vent plate 43 and coupled to the vent plate 43 via the insulator 44.
  • the vent 431 protrudes through the through holes of the insulator 44 and the middle plate 45 and is connected to the sub plate 46.
  • the middle plate 45 is electrically connected to the vent 431 and the vent plate 43 through the sub plate 46. Also, the middle plate 45 is welded to the first tabs 51, the inner and outer tabs 511 and 512, and the first tabs 51 penetrate the first insulating member 61 to penetrate the first electrode. It is connected by welding to the solid part 11b (inner and outer side solid parts 111 and 112) of 11).
  • the first tabs 51 are electrically connected to the cap plate 41 via the middle plate 45, the sub plate 46, the vent 431, the vent plate 43, and the positive temperature element 42. Is connected.
  • the cap assembly 40 configured as described above is inserted into the opening of the case 20 through the gasket 30 and then fixed to the opening of the case 20 through a crimping process to form a secondary battery. .
  • the case 20 is a clamping portion 22 for holding the outer circumference of the cap assembly 40 via the beading portion 21 and the gasket 30 to be inserted into the center of the radial direction of the case 20 on the opening side. ).
  • FIG. 5 is a horizontal cross-sectional view of the electrode assembly cut in the horizontal direction in the rechargeable battery according to the second exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view of the first electrode and the second electrode applied to the electrode assembly of FIG. 5.
  • the plurality of first uncoated portions 23b of the first electrode 23 are coated with a first coating on the first current collector. Since the active material is not coated between the parts 23a, the first current collector is set to an exposed area, and the inner plain 231 disposed inside the radial direction of the wound electrode assembly 210 and the outer plain disposed outside Section 232.
  • the second length L22 of the outer plain part 232 is set to a length longer than the first length L21 of the inner plain part 231 in the winding direction and smaller than one turn (L21 ⁇ L22 ⁇ 1 turn). In other words, the inner uncoated portion 231 and the outer uncoated portion 232 overlap each other in the winding radial direction.
  • the plurality of first tabs 51 includes an inner tab 511 welded to the inner plain portion 231 and an outer tab 512 welded to the outer plain portion 232. Due to the overlap of the inner and outer plain portions 231 and 232, the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap and align with each other in the radial direction.
  • the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap each other to be electrically connected to the cap assembly 40, thereby lowering the internal resistance of the battery.
  • the internal resistance of the battery may be further lowered.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an electrode assembly shearing in a lateral direction in a rechargeable battery according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • the plurality of first uncoated portions 24b of the plurality of first electrodes are disposed inside the wound electrode assembly 310. It includes an inner solid portion 241 and an outer solid portion 242 disposed outside.
  • the minimum angle ⁇ 1 of the inner plain portion 241 includes the angle ⁇ 2 of the outer plain portion 242. Therefore, the inner and outer plain parts 241 and 242 overlap by the angle ⁇ 2 in the winding diameter direction.
  • the minimum angle ⁇ 1 is the angle between the line segments extending from the center of the circle to both ends of the inner plain 241 when the wound electrode assembly 310 is viewed in the transverse direction.
  • the angle ⁇ 2 is the angle between the line segments extending from the center of the circle to both ends of the outer plain 242 when the wound electrode assembly 310 is viewed in the transverse direction.
  • the plurality of first tabs 51 includes an inner tab 511 welded to the inner plain portion 241 and an outer tab 512 welded to the outer plain portion 242. Therefore, due to the overlap of the inner and outer plain portions 241 and 242, the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap and align with each other in the radial direction.
  • the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap each other to be electrically connected to the cap assembly 40, thereby lowering the internal resistance of the battery.
  • the internal resistance of the battery may be further lowered.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an electrode assembly shearing in a lateral direction in a rechargeable battery according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • the plurality of first uncoated portions 25b of the plurality of first electrodes are disposed inside the wound electrode assembly 410. It includes an inner solid portion 251 and an outer solid portion 252 disposed outside.
  • the maximum angle ⁇ 21 of the inner uncoated portion 251 is formed by one turn (for convenience of visualization, it is shown smaller than one turn in FIG. 8).
  • the angle ⁇ 22 of the outer plain 252 is the angle of the line segments extending from the center of the circle to both ends of the outer plain 252 when the wound electrode assembly 410 is viewed in the transverse direction. Therefore, the inner and outer plain parts 251 and 252 overlap by the angle ⁇ 22 in the winding diameter direction.
  • the plurality of first tabs 51 includes an inner tab 511 welded to the inner plain portion 251 and an outer tab 512 welded to the outer plain portion 252. Therefore, due to the overlap of the inner and outer plain portions 251 and 252, the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap and align with each other in the radial direction.
  • the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap each other to be electrically connected to the cap assembly 40, thereby lowering the internal resistance of the battery.
  • the internal resistance of the battery may be further lowered.
  • the inner tab 511 may be provided on the inner plain part 251 according to the arrangement of the outer tab 512 welded to the outer plain part 252.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an electrode assembly shearing in a lateral direction in a rechargeable battery according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • the plurality of first uncoated portions 26b of the plurality of first electrodes are disposed inside the wound electrode assembly 510. And an inner solid portion 261 and an outer solid portion 262 disposed outside.
  • the minimum angle ⁇ 32 of the outer plain 262 includes the angle ⁇ 31 of the inner plain 261. Therefore, the inner and outer plain parts 261 and 262 overlap by the angle ⁇ 31 in the winding diameter direction.
  • the angle ⁇ 31 is the angle between the line segments extending from the center of the circle to both ends of the inner plain portion 261 when the wound electrode assembly 510 is viewed in the transverse direction.
  • the minimum angle ⁇ 32 is the angle between the line segments extending from the center of the circle to both ends of the outer plain 262 when the wound electrode assembly 510 is viewed in the transverse direction.
  • the plurality of first tabs 51 includes an inner tab 511 welded to the inner plain portion 261 and an outer tab 512 welded to the outer plain portion 262. Therefore, due to the overlap of the inner and outer plain portions 261 and 262, the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap and align with each other in the radial direction.
  • the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap each other to be electrically connected to the cap assembly 40, thereby lowering the internal resistance of the battery.
  • the internal resistance of the battery may be further lowered.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an electrode assembly shearing in a lateral direction in a rechargeable battery according to a sixth exemplary embodiment of the present invention.
  • the plurality of first uncoated portions 27b of the plurality of first electrodes is disposed inside the wound electrode assembly 610. It includes an inner solid portion 271 and an outer solid portion 272 disposed outside.
  • the maximum angle ⁇ 42 of the outer uncoated portion 272 is formed by one turn (for the sake of visualization, it is shown smaller than one turn in FIG. 10).
  • the angle ⁇ 41 of the inner plain portion 271 is the angle of the line segments extending from the center of the circle to both ends of the inner plain portion 271 when the wound electrode assembly 610 is viewed in the transverse direction. Therefore, the inner and outer plain parts 271 and 272 overlap by the angle ⁇ 41 in the winding diameter direction.
  • the plurality of first tabs 51 includes an inner tab 511 welded to the inner plain portion 251 and an outer tab 512 welded to the outer plain portion 252. Therefore, due to the overlap of the inner and outer plain portions 251 and 252, the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap and align with each other in the radial direction.
  • the inner tab 511 and the outer tab 512 overlap each other to be electrically connected to the cap assembly 40, thereby lowering the internal resistance of the battery.
  • the internal resistance of the battery may be further lowered.
  • the electrode assembly 610 of the sixth embodiment is not affected by the position of the inner plain portion 271 because the outer plain portion 272 is formed in one turn. That is, the outer tab 512 may be provided on the outer plain part 272 according to the arrangement of the inner tab 511 welded to the inner plain part 271.
  • FIG. 11 is a plan view of a first electrode and a second electrode applied to an electrode assembly of a rechargeable battery according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an inner unsupported relationship between the first electrode and the second electrode
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a winding state of the first electrode and the second electrode of FIG. 12.
  • the first and second electrodes 11 and 32 form a winding center to the left and a winding outer periphery to the right. do.
  • the first and second electrodes 11 and 32 form a winding inner surface on the upper surface and a winding outer surface on the lower surface.
  • the plurality of first plain portions 11b of the first electrode 11 include inner and outer plain portions 111 and 112, and inner and outer tabs 511 and 512 in the inner and outer plain portions 111 and 112. ) Is connected.
  • the inner and outer uncoated portions 111 and 112 are disposed inside and outside of the wound radial direction, respectively, forming a uncoated portion in the middle of the winding length direction of the first electrode 11 in the wound state (see FIG. 2).
  • the plurality of second plain portions 32b in the second electrode 32 include inner and outer plain portions 321 and 322 provided between the second coating portions 32a in the length direction of the second current collector.
  • Inner and outer tabs 531 and 532 are connected to inner and outer plain portions 321 and 322.
  • the inner and outer uncoated portions 321 and 322 are disposed inside and outside of the wound radial direction, respectively, forming a uncoated portion in the middle of the winding length direction of the second electrode 32 in the wound state.
  • the second uncoated portion 32b of the second electrode 32 corresponds to at least one of the first uncoated portions 11b of the first electrode 11. Therefore, precipitation of lithium metal may be prevented from the first uncoated portions 11b of the first electrode 11.
  • the inner and outer solid parts 321 and 322 of the second electrode 32 correspond to the inner and outer uncoated parts 111 and 112 of the first electrode 11, respectively. Therefore, deposition of lithium metal in the inner and outer uncoated portions 111 and 112 of the first electrode 11 can be prevented.
  • the inner uncoated parts 111 and 321 and the inner uncoated parts 111 and 321 which are positioned in the middle of the first and second electrodes 11 and 32 and correspond to each other will be described ( See FIG. 11).
  • One surface of both surfaces of the inner uncoated portion 111 of the first electrode 11 is formed to be equal to or longer than the length of one turn combined with the length of the inner uncoated portion 321 of the second electrode 32.
  • the first and second electrodes 11 and 32 have first and second coating parts 11a and 32a on both surfaces of the current collector.
  • the outer uncoated portion 11c in the wound state of the inner uncoated portion 111 of the first electrode 11 may have the inner uncoated portion 321 inside the second electrode 32. It is formed equal to or longer than the length of the inner surface uncoated portion 32d in the wound state.
  • the inner uncoated portion 11d in the wound state of the inner uncoated portion 111 of the first electrode 11 is 1 turn in the length of the inner uncoated portion 32d in the wound state of the inner uncoated portion 321 of the second electrode 32. It is formed equal to or longer than the combined length.
  • the inner tab 531 of the second tab 53 is welded to the outer surface uncoated portion 32c of the inner uncoated portion 321 inside the second electrode 32.
  • the outer flat part 32c is formed longer than the inner flat part 32d.
  • the inner and outer uncoated parts 321 and 322 are provided in the middle of the second electrode 32 corresponding to the inner and outer uncoated parts 111 and 112 disposed in the middle of the first electrode 11 as described above.
  • the second tabs 53 inner and outer tabs 531 and 532
  • the movement distance of electrons from the second current collector of the second electrode 32 to the second tabs 53 can be reduced. That is, the internal resistance of the battery is lowered.
  • the outer uncoated portion 11c and the inner uncoated portion 11d have a minimum value and a process and It has a length between the maximum values taking into account the design margin. Exceeding the maximum value can lead to battery capacity degradation due to space loss.
  • the length of the outer surface uncoated portion 11c of the first electrode 11 is greater than or equal to the length of the inner surface uncoated portion 32d of the second electrode 12 and the outer surface uncoated portion 11c of the first electrode 11. ) Is smaller than the sum of the set length (for example, 8 mm) (32d ⁇ 11c ⁇ (11c + 8)).
  • the length of the inner uncoated portion 11d of the first electrode 11 is equal to or greater than the length of the inner uncoated portion 32d of the second electrode 12 equal to the length of one turn, and the uncoated inner surface of the second electrode 12.
  • the length of the portion 32d is smaller than the sum of the length of one turn and the set length (for example, 8 mm) ((32d + 1 turn) ⁇ 11d ⁇ (32d + 1 turn + 8)).
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating inner unsupported relations between a first electrode and a second electrode applied to a rechargeable battery according to an eighth exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a wound view of the first electrode and the second electrode of FIG. 14. It is sectional drawing which shows the state.
  • an inner surface uncoated portion 81d of the wound state of the inner uncoated portion 811 inside the first electrode 81 may be a second portion.
  • the electrode 82 is formed to be the same as or longer than the length of the uncoated portion 82c of the outer surface.
  • the outer uncoated portion 81c in the wound state of the inner uncoated portion 811 of the first electrode 81 is 1 turn in the length of the outer uncoated portion 82c in the wound state of the inner uncoated portion 821 of the second electrode 82. It is formed equal to or longer than the combined length.
  • the first and second electrodes 81 and 82 have first and second coating portions 81a and 82a on both surfaces of the current collector, and the inner tabs 541 and 542 on the inner uncoated portions 811 and 821. Equipped.
  • the inner tabs 541 and 542 are welded to the inner surface plain portions 81d and 82d of the inner plain portions 811 and 821 inside the first and second electrodes 81 and 82, respectively.
  • the inner uncoated portion 821 is provided in the middle of the second electrode 82 to correspond to the inner uncoated portion 811 disposed in the middle of the first electrode 81. Therefore, precipitation of lithium metal may be prevented from the inner uncoated portion 811 of the first electrode 81.
  • the inner tabs 541 and 542 on the inner plain portions 811 and 821, respectively, the movement distance of electrons from the second current collector of the second electrode 82 to the inner tab can be reduced. That is, the internal resistance of the battery is lowered.
  • FIG. 16 is a plan view illustrating a non-coating portion in the middle of a second electrode applied to a rechargeable battery according to a ninth embodiment of the present invention.
  • the second electrode 15 applied to the secondary battery according to the ninth embodiment may include an intermediate uncoated portion 151 and an inner end uncoated portion (151) provided at the middle and both ends in the length direction of the second current collector. 152 and an outer side endless portion 153, the middle tab 181, the inner end endless portion 152 and the outer end endless portion 153, the middle tab 181, the inner end tab 182 and The outer end tabs 183 are formed by welding, respectively.
  • the second electrode 15 includes a second coating part 15a between the middle uncoated part 151, the inner end uncoated part 152, and the outer end uncoated part 153 of the uncoated part 15b.
  • the uncoated portion of the first electrode is provided corresponding to at least the intermediate uncoated portion.
  • FIG. 17 is a plan view illustrating a non-coating portion in the middle of a second electrode applied to a rechargeable battery according to a tenth exemplary embodiment of the present invention.
  • the second electrode 16 applied to the rechargeable battery according to the tenth exemplary embodiment includes an inner end uncoated portion 152 and an outer end uncoated portion 153 provided at both ends in the length direction of the second current collector. More).
  • the second electrode 16 applied to the secondary battery according to the tenth embodiment has an inner end tab and an outer end tab on the inner end uncoated portion 152 and the outer end uncoated portion 153. It is not equipped. Since the intermediate tab 181 is provided and the inner and outer end tabs are not provided, the number of tabs can be reduced while lowering the electrical resistance.
  • FIG. 18 is a plan view illustrating a non-coating portion in the middle of a second electrode applied to a rechargeable battery according to an eleventh embodiment of the present disclosure.
  • the second electrode 17 applied to the secondary battery according to the eleventh embodiment is provided at both ends in the length direction of the second current collector as compared with the tenth embodiment. It does not have the inner end solid part and the outer end solid part which become
  • the second electrode 17 has second coating portions 17a on both sides of the intermediate uncoated portion 151. Since the intermediate tab 181 is provided and the inner and outer end plain portions are not provided, the area of the second coating portion 17a may be increased, thereby further increasing the battery capacity.
  • the number of tabs of the first electrode in the middle portion of the electrode assembly to be wound is provided to the second electrode or more. That is, the tab of the second electrode is provided corresponding to the portion where the tab of the first electrode is located.
  • Second blind spot 13 Separator
  • cap plate 42 positive temperature element (PTC)
  • first and second insulating members 411 protrusions
  • middle plain portion 152 inner end plain portion

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제1전극, 세퍼레이터 및 제2전극을 순차적으로 배치하고 권취하여 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 및 상기 케이스의 개구에 개스킷을 개재하여 결합되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 제1전극은 제1집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제1코팅부들, 상기 제1집전체의 길이 방향에서 상기 제1코팅부들 사이에서 상기 제1집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1무지부들, 및 복수의 상기 제1무지부들에 각각 용접되어 상기 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1탭들을 포함한다.

Description

이차 전지
본 기재는 원통형 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극의 무지부에 멀티 탭을 적용하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 이차 전지는 전기자동차, 전동자전거, 전지전력 저장시스템, 휴대전자기기, 전동공구 및 정원공구 등의 다양한 어플리케이션에서 에너지원으로 사용되고 있다.
최근에 이차 전지를 사용하는 전동공구, 정원공구, 전기자동자, 및 전동자전거는 보다 높은 출력의 셀을 요구하고 있다. 그러나 상기 분야에 사용되는 원통형 이차 전지는 가용 부피가 정해져 있기 때문에 용량 및 출력을 높이는 데에 많은 어려움이 있다.
출력을 높이는 방안으로 전지의 내부 저항을 낮추는 방법이 있을 수 있다. 일례로써 제한된 부피에서 전극의 탭(tab) 개수를 증가시키는 방법으로 전지의 내부 저항을 효과적으로 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 전극에 무지부를 복수로 구비하여 멀티 탭을 적용하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제1전극(캐소드), 세퍼레이터 및 제2전극(애노드)을 순차적으로 배치하고 권취하여 형성되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 및 상기 케이스의 개구에 개스킷을 개재하여 결합되는 캡 조립체를 포함하며, 상기 제1전극은 제1집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제1코팅부들, 상기 제1집전체의 길이 방향에서 상기 제1코팅부들 사이에서 상기 제1집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1무지부들, 및 복수의 상기 제1무지부들에 각각 용접되어 상기 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1탭들을 포함한다.
상기 제1전극은 상기 제1탭들을 통하여 상기 캡 조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 제2전극은 제2탭을 통하여 상기 케이스에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 상기 제1무지부들은 권취된 상기 전극 조립체의 내측에 배치되는 내측 무지부와 외측에 배치되는 외측 무지부를 포함할 수 있다.
복수의 상기 제1탭들은 상기 내측 무지부에 용접되는 내측 탭과 상기 외측 무지부에 용접되는 외측 탭을 포함하며, 상기 내측 탭과 상기 외측 탭은 직경 방향으로 서로 중첩될 수 있다.
상기 제2전극에서 복수의 제2무지부들은 권취된 상기 전극 조립체의 내측 단에 배치되어 내측 탭이 용접되는 내측 무지부와 외측 단에 배치되어 외측 탭이 용접되는 외측 무지부를 포함할 수 있다.
상기 내측 무지부는 상기 권취 방향에서 상기 외측 무지부의 길이보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정될 수 있다.
상기 외측 무지부는 상기 권취 방향에서 상기 내측 무지부의 길이보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정될 수 있다.
상기 내측 무지부의 최소 각도는 상기 외측 무지부의 각도를 포함할 수 있다.
상기 외측 무지부의 최소 각도는 상기 내측 무지부의 각도를 포함할 수 있다.
상기 외측 무지부의 최대 각도는 1턴으로 형성될 수 있다.
상기 제2전극은 제2집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제2코팅부들, 상기 제2집전체의 길이 방향에서 상기 제2코팅부들 사이에서 상기 제2집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 상기 제1무지부들 중 적어도 하나에 대응하는 제2무지부, 및 상기 제2무지부에 용접되는 제2탭을 포함한다.
상기 제1전극의 상기 제1무지부의 양면 중 한 면은 상기 제2전극의 상기 제2무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
상기 제1전극의 제1무지부 중 권취 상태의 외면 무지부는 상기 제2전극의 내면 무지부의 길이와 동일하거나 길게 형성되고, 상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 내면 무지부는 상기 제2전극 무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 내면 무지부는 상기 제2전극 외면 무지부의 길이와 동일하거나 길게 형성되고, 상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 외면 무지부는 상기 제2전극 외면 무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다.
상기 제2전극은 상기 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부, 및 상기 내측단 무지부와 상기 외측단 무지부에 각각 용접되는 내측 탭과 외측 탭을 더 포함할 수 있다.
상기 제2전극은 상기 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1전극에 복수 제1무지부들을 구비하고 제1무지부들 각각에 제1탭을 구비하는 멀티 탭 구조를 전극 조립체에 적용함으로써 전지의 내부 저항을 낮출 수 있다. 따라서 제한된 부피에서 이차 전지의 용량 및 출력이 향상될 수 있다.
또한, 제1전극의 제1전극 중간 무지부에 대응하여 제2전극의 제2전극 중간 무지부를 구비하고, 제2전극 중간 무지부에 제2탭을 구비함으로써, 제2집전체에서 제2탭으로 전자의 이동 거리를 줄임으로써 저항을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 일부를 전단하여 도시한 부분 단면 사시도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 전극 조립체의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 도시한 전극 조립체의 횡 단면도이다.
도 4는 도 3의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 절단한 횡 단면도이다.
도 6은 도 5의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 12는 제1전극과 제2전극의 내측 무지부 관계를 도시한 단면도이다.
도 13은 도 12의 제1전극과 제2전극의 권취 상태를 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제8실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제1전극과 제2전극의 내측 무지부 관계를 도시한 단면도이다.
도 15는 도 14의 제1전극과 제2전극의 권취 상태를 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제9실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 제10실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다.
도 18은 본 발명의 제11실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차 전지의 일부를 전단하여 도시한 부분 단면 사시도이다. 도 1을 참조하면, 제1실시예에 따른 이차 전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(20), 및 케이스(20)의 개구에 개스킷(30)을 개재하여 결합되는 캡 조립체(40)를 포함한다.
도 2는 도 1에 적용되는 전극 조립체의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 전극 조립체(10)는 순차적으로 배치되는 제1전극(11)(예를 들면, 양극(cathode)), 세퍼레이터(13) 및 제2전극(12)(예를 들면, 음극(anode))을 포함한다. 전극 조립체(10)는 제1전극(11)과 제2전극(12) 및 이들 사이에 배치되는 절연체인 세퍼레이터(13)를 젤리롤(Jelly Roll) 상태로 권취하여 형성된다.
제1전극(11)은 제1탭들(51)을 통하여 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 제2전극(12)은 제2탭들(52)을 통하여 케이스(20)에 전기적으로 연결된다. 도시하지 않았으나 제1전극이 제1탭들로 케이스에 연결되고 제2전극이 제2탭들로 캡 조립체에 연결될 수도 있다.
전극 조립체(10)는 원통으로 형성될 수 있다. 원통형 전극 조립체(10)는 중심에 센터 핀(14)을 구비한다. 센터 핀(14)은 전극 조립체(10)의 강도보다 고강도의 재질로 형성되어 전극 조립체(10)를 원통 형상으로 유지시키며, 충전 및 방전으로 발생되는 내부 가스를 중간 통로로 배출시킨다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 도시한 전극 조립체의 횡 단면도이고, 도 4는 도 3의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1전극(11)은 금속박(예를 들면, Al 포일)으로 형성되는 제1집전체의 양면에 활물질이 도포된 영역의 제1코팅부들(11a), 및 제1집전체의 길이 방향에서 제1코팅부들(11a) 사이에 활물질이 도포되지 않아 제1집전체가 노출된 영역으로 설정되는 복수의 제1무지부들(11b)을 포함한다.
제1전극(11)에서 복수의 제1무지부들(11b)은 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 서로 중첩된다. 제1탭들(51)은 복수의 제1무지부들(11b)에 각각 용접되어 전극 조립체(10)의 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
예를 들면, 제1전극(11)에서 복수의 제1무지부들(11b)은 권취된 전극 조립체(10)의 직경 방향에서 내측에 배치되는 내측 무지부(111)와 외측에 배치되는 외측 무지부(112)를 포함한다.
내측 무지부(111)의 제1길이(L11)는 권취 방향에서 외측 무지부(112)의 제2길이(L12)보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정된다(L12<L11<1턴). 즉 내측 무지부(111)와 외측 무지부(112)는 권취 직경 방향으로 서로 중첩된다. 내, 외측 무지부(111, 112)는 서로의 길이 차이로 인하여 최소의 중첩 영역의 형성을 용이하게 한다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(111)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(112)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 내, 외측 무지부(111, 112)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다. 즉 내, 외측 탭(511, 512)은 최소의 내, 외측 무지부(111, 112) 영역에서 용이하게 중첩되어, 또한 정렬 및 절곡될 수 있다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 절곡됨으로써 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
제2전극(12)은 금속박(예를 들면, Cu 포일)으로 형성되는 제2집전체의 양면에 활물질이 도포된 영역의 제2코팅부들(12a), 및 제2집전체에서 활물질이 도포되지 않아 제2집전체가 노출된 영역으로 설정되는 복수의 제2무지부들(12b)을 포함한다.
제2전극(12)에서 복수의 제2무지부들(12b)은 권취된 전극 조립체(10)의 내측 단에 배치되는 내측 무지부(121)와 외측 단에 배치되는 외측 무지부(122)를 포함한다.
복수의 제2탭들(52)은 내측 무지부(121)에 용접되는 내측 탭(521)과 외측 무지부(122)에 용접되는 외측 탭(522)을 포함한다. 내, 외측 탭(521, 522)은 케이스(20)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제2탭들(52)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 젤리롤(Jelly Roll) 상태에서, 제1전극(11)의 제1무지부들(11b; 111, 112)에 연결되는 제1탭들(51)은 제1절연부재(61)를 개재하여 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 제2전극(12)의 제2무지부들(12b; 121, 122)에 연결되는 제2탭들(52)은 제2절연부재(62)를 개재하여 케이스(20)에 전기적으로 연결된다.
제1절연부재(61)는 전극 조립체(10)의 상단과 캡 조립체(40)를 전기적으로 절연하고, 제2절연부재(62)는 전극 조립체(10)의 하단과 케이스(20)를 전기적으로 절연한다.
케이스(20)는 전극 조립체(10)를 외부로부터 삽입할 수 있도록 일측에 개구를 형성하고, 원통형 전극 조립체(10)를 수용하도록 원통형으로 형성된다. 케이스(20)는 제2탭들(52)에 용접으로 연결되어, 이차 전지에서 제2전극 단자(일례로써, 음극 단자)로 작용하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈 도금 강과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다.
캡 조립체(40)는 케이스(20)의 개구에 개스킷(30)을 개재하여 결합되어, 케이스(20)와 전기적으로 절연되고, 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 케이스(20)를 밀폐한다.
캡 조립체(40)는 전류차단부(current interrupting device) 및 제1탭들(51)을 통하여 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결된다. 이때, 제1절연부재(61)는 제1탭들(51)을 관통시킨다.
캡 조립체(40)는 외측에서 케이스(20)의 내측으로 가면서 순차적으로 배치되는, 캡 플레이트(41), 양성 온도 소자(PTC, positive temperature coefficient element)(42), 벤트 플레이트(43), 인슐레이터(44), 미들 플레이트(45) 및 서브 플레이트(46)를 포함한다.
캡 플레이트(41)는 최종적으로 제1탭들(51)에 연결되어 이차 전지에서 제1전극 단자(일례로써, 양극 단자)로 작용하며, 케이스(20)의 외부로 돌출되는 돌출부(411)와 돌출부(411)의 측방으로 개방되어 내부 가스를 배출하는 배기구(412)를 형성한다.
실질적으로, 캡 조립체(40)에서 전류차단부는 인슐레이터(44)에 의하여 전기적으로 분리된 벤트 플레이트(43)와 서브 플레이트(46) 및 이들을 부분적으로 연결한 연결부로 형성된다. 이 연결부는 벤트 플레이트(43)와 서브 플레이트(46)의 용접으로 형성될 수 있다.
즉 전류차단부의 일측을 형성하는 벤트 플레이트(43)는 캡 플레이트(41)의 내측에 설치되어, 전류차단부의 다른 일측을 형성하는 서브 플레이트(46)에 전기적으로 연결된다.
또한, 벤트 플레이트(43)는 중심부에 벤트(431)를 구비하여 서브 플레이트(46)에 용접되고, 내부 압력에 의하여 용접된 서브 플레이트(46)로부터 분리될 수 있다. 벤트(431)는 기설정된 압력 조건에서 파손되어, 충전 및 방전으로 발생되는 내부 가스를 방출하고 서브 플레이트(46)와의 전기적 연결을 차단한다.
예를 들면, 벤트(431)는 벤트 플레이트(43)에서 케이스(20)의 내측을 향하여 돌출 형성된다. 벤트 플레이트(43)는 벤트(431)의 주위에 벤트(431)의 파손을 안내하는 노치(432)를 구비한다.
따라서 가스의 발생으로 케이스(20)의 내부 압력이 상승하는 경우, 노치(432)가 미리 파손되어 벤트 플레이트(43)와 배기구(412)를 통하여 가스를 외부로 배출함으로써 이차 전지의 폭발을 방지할 수 있다.
이때, 벤트(431)의 파손으로 벤트 플레이트(43)와 서브 플레이트(46)의 연결이 끊어진다. 따라서 전극 조립체(10)와 캡 플레이트(41)는 전류차단부의 작동에 의하여 전기적으로 서로 분리된다.
양성 온도 소자(42)는 캡 플레이트(41)와 벤트 플레이트(43) 사이에 설치되어, 이차 전지의 내부 온도에 따라, 캡 플레이트(41)와 벤트 플레이트(43) 사이에서 전류 흐름을 단속할 수 있다.
내부 온도가 기설정된 온도를 초과하는 상태에서, 양성 온도 소자(42)는 무한대까지 커지는 전지의 내부 저항을 가진다. 이로 인하여, 양성 온도 소자(42)는 캡 플레이트(41)와 벤트 플레이트(43) 사이에서 충전 또는 방전 전류의 흐름을 차단할 수 있다.
서브 플레이트(46)는 벤트 플레이트(43)와 마주하여, 벤트(431)와 미들 플레이트(45)에 전기적으로 연결된다. 미들 플레이트(45)는 벤트 플레이트(43)와 이격되고 인슐레이터(44)를 개재하여 벤트 플레이트(43)에 결합된다. 그리고 벤트(431)는 인슐레이터(44) 및 미들 플레이트(45)의 관통구들을 통하여 돌출되어 서브 플레이트(46)에 연결된다.
따라서 미들 플레이트(45)는 서브 플레이트(46)를 통하여 벤트(431) 및 벤트 플레이트(43)에 전기적으로 연결된다. 또한 미들 플레이트(45)는 제1탭들(51, 내, 외측 탭(511, 512))에 용접으로 연결되고, 제1탭들(51)은 제1절연부재(61)을 관통하여 제1전극(11)의 무지부(11b, 내, 외측 무지부(111, 112))에 용접으로 연결된다.
결국, 제1탭들(51)은 미들 플레이트(45), 서브 플레이트(46), 벤트(431), 벤트 플레이트(43) 및 양성 온도 소자(42)를 순차적으로 경유하여 캡 플레이트(41)에 전기적으로 연결된다.
이와 같이 구성되는 캡 조립체(40)는 개스킷(30)을 개재하여 케이스(20)의 개구에 끼워진 후, 클림핑(crimping) 공정을 통하여 케이스(20)의 개구에 고정되어 이차 전지를 형성하게 된다.
이때, 케이스(20)는 개구 측에 케이스(20)의 직경 방향의 중심으로 함입되는 비딩부(21)와 개스킷(30)을 개재하여 캡 조립체(40)의 외주 테두리를 잡아주는 클램핑부(22)를 형성한다.
이하 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 제1실시예 및 기 설명된 실시예와 비교하여 동일한 구성에 대하여 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 절단한 횡 단면도이고, 도 6은 도 5의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(210)에서, 제1전극(23)에서 복수의 제1무지부들(23b)은 제1집전체에서 제1코팅부들(23a) 사이에 활물질이 도포되지 않아 제1집전체가 노출된 영역으로 설정되며, 권취된 전극 조립체(210)의 직경 방향 내측에 배치되는 내측 무지부(231)와 외측에 배치되는 외측 무지부(232)를 포함한다.
외측 무지부(232)의 제2길이(L22)는 권취 방향에서 내측 무지부(231)의 제1길이(L21)보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정된다(L21<L22<1턴). 즉 내측 무지부(231)와 외측 무지부(232)는 권취 직경 방향으로 서로 중첩된다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(231)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(232)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 내, 외측 무지부(231, 232)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제3실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(310)에서, 복수의 제1전극에서 복수의 제1무지부들(24b)은 권취된 전극 조립체(310)의 내측에 배치되는 내측 무지부(241)와 외측에 배치되는 외측 무지부(242)를 포함한다.
내측 무지부(241)의 최소 각도(θ1)는 외측 무지부(242)의 각도(θ2)를 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(241, 242)는 권취 직경 방향에서 각도(θ2)만큼 중첩된다.
여기서 최소 각도(θ1)는 권취된 전극 조립체(310)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 내측 무지부(241)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다. 또한 각도(θ2)는 권취된 전극 조립체(310)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 외측 무지부(242)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(241)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(242)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(241, 242)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제4실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(410)에서, 복수의 제1전극에서 복수의 제1무지부들(25b)은 권취된 전극 조립체(410)의 내측에 배치되는 내측 무지부(251)와 외측에 배치되는 외측 무지부(252)를 포함한다.
내측 무지부(251)의 최대 각도(θ21)는 1턴으로 형성된다(시각화의 편의상, 도 8에서는 1턴보다 작게 도시되어 있다). 외측 무지부(252)의 각도(θ22)는 권취된 전극 조립체(410)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 외측 무지부(252)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다. 따라서 내, 외측 무지부(251, 252)는 권취 직경 방향에서 각도(θ22)만큼 중첩된다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(251)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(252)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(251, 252)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
제4실시예의 전극 조립체(410)는 내측 무지부(251)가 1턴으로 형성되므로 외측 무지부(252)의 위치에 영향을 받지 않는다. 즉 외측 무지부(252)에 용접되는 외측 탭(512)의 배치에 따라 내측 무지부(251)에 내측 탭(511)이 구비될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 제5실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(510)에서, 복수의 제1전극에서 복수의 제1무지부들(26b)은 권취된 전극 조립체(510)의 내측에 배치되는 내측 무지부(261)와 외측에 배치되는 외측 무지부(262)를 포함한다.
외측 무지부(262)의 최소 각도(θ32)는 내측 무지부(261)의 각도(θ31)를 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(261, 262)는 권취 직경 방향에서 각도(θ31)만큼 중첩된다.
여기서 각도(θ31)는 권취된 전극 조립체(510)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 내측 무지부(261)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다. 또한 최소 각도(θ32)는 권취된 전극 조립체(510)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 외측 무지부(262)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(261)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(262)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(261, 262)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 이차 전지에서 전극 조립체를 횡 방향으로 전단하여 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 제6실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(610)에서, 복수의 제1전극에서 복수의 제1무지부들(27b)은 권취된 전극 조립체(610)의 내측에 배치되는 내측 무지부(271)와 외측에 배치되는 외측 무지부(272)를 포함한다.
외측 무지부(272)의 최대 각도(θ42)는 1턴으로 형성된다(시각화의 편의상, 도 10에서는 1턴보다 작게 도시되어 있다). 내측 무지부(271)의 각도(θ41)는 권취된 전극 조립체(610)를 횡방향으로 보았을 때, 원형의 중심에서 내측 무지부(271)의 양단으로 이어지는 선분들의 사잇각이다. 따라서 내, 외측 무지부(271, 272)는 권취 직경 방향에서 각도(θ41)만큼 중첩된다.
복수의 제1탭들(51)은 내측 무지부(251)에 용접되는 내측 탭(511)과 외측 무지부(252)에 용접되는 외측 탭(512)을 포함한다. 따라서 내, 외측 무지부(251, 252)의 중첩으로 인하여, 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 직경 방향으로 서로 중첩 및 정렬된다.
따라서 내측 탭(511)과 외측 탭(512)은 서로 포개어져 캡 조립체(40)에 전기적으로 연결되고, 이때, 전지의 내부 저항을 낮추게 된다. 제1탭들(51)의 개수가 더 증가하는 경우, 전지의 내부 저항이 더욱 낮아질 수 있다.
제6실시예의 전극 조립체(610)는 외측 무지부(272)가 1턴으로 형성되므로 내측 무지부(271)의 위치에 영향을 받지 않는다. 즉 내측 무지부(271)에 용접되는 내측 탭(511)의 배치에 따라 외측 무지부(272)에 외측 탭(512)이 구비될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체에 적용되는 제1전극과 제2전극의 평면도이고, 도 12는 제1전극과 제2전극의 내측 무지부 관계를 도시한 단면도이며, 도 13은 도 12의 제1전극과 제2전극의 권취 상태를 도시한 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 제7실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(710)에서, 제1, 제2전극(11, 32)은 좌측으로 권취 중심을 형성하고 우측으로 권취 외주를 형성한다. 또한 제1, 제2전극(11, 32)은 상면으로 권취 내면을 형성하고 하면으로 권취 외면을 형성한다.
제1전극(11)에서 복수의 제1무지부들(11b)은 내, 외측 무지부(111, 112)를 포함하고, 내, 외측 무지부(111, 112)에 내, 외측 탭(511, 512)이 연결된다. 내, 외측 무지부(111, 112)는 권취 상태에서 제1전극(11)의 권취 길이 방향 중간에서 무지부를 형성하면서 권취 직경 방향의 내, 외측에 각각 배치된다(도 2 참조).
제2전극(32)에서 복수의 제2무지부들(32b)은 제2집전체의 길이 방향에서 제2코팅부들(32a) 사이에 구비되는 내, 외측 무지부(321, 322)를 포함하고, 내, 외측 무지부(321, 322)에 내, 외측 탭(531, 532)이 연결된다. 내, 외측 무지부(321, 322)는 권취 상태에서 제2전극(32)의 권취 길이 방향 중간에서 무지부를 형성하면서 권취 직경 방향의 내, 외측에 각각 배치된다.
제2전극(32)의 제2무지부(32b)는 제1전극(11)의 제1무지부들(11b) 중 적어도 하나에 대응한다. 따라서 제1전극(11)의 제1무지부들(11b)에서 리튬 금속의 석출이 방지될 수 있다.
본 실시예에서 제2전극(32)의 내, 외측 무지부(321, 322)는 제1전극(11)의 내, 외측 무지부(111, 112)에 각각 대응한다. 따라서 제1전극(11)의 내, 외측 무지부(111, 112)에서 리튬 금속의 석출이 방지될 수 있다.
제1, 제2전극(11, 32)의 중간에 위치하면서 서로 대응하는 내측 무지부(111, 321)와 외측 무지부(112, 322) 중 내측 무지부(111, 321)에 대하여 설명한다(도 11 참조).
제1전극(11)의 내측 무지부(111)의 양면 중 한 면은 제2전극(32)의 내측 무지부(321)의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성된다. 제1, 제2전극(11, 32)은 집전체의 양면에 제1, 제2코팅부(11a, 32a)를 구비한다.
도 12 및 도 23을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제1전극(11)의 내측 무지부(111) 중 권취 상태의 외면 무지부(11c)는 제2전극(32) 내측 무지부(321) 권취 상태의 내면 무지부(32d)의 길이와 동일하거나 더 길게 형성된다.
제1전극(11)의 내측 무지부(111) 중 권취 상태의 내면 무지부(11d)는 제2전극(32) 내측 무지부(321) 권취 상태의 내면 무지부(32d)의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 더 길게 형성된다.
제2탭(53)의 내측 탭(531)은 제2전극(32) 내측 무지부(321)의 외면 무지부(32c)에 용접된다. 외면 무지부(32c)는 내면 무지부(32d)보다 길게 형성된다.
이와 같이 제1전극(11)의 중간에 배치되는 내, 외측 무지부(111, 112)에 대응하여 제2전극(32)의 중간에 내, 외측 무지부(321, 322)를 구비하고, 여기에 제2탭(53)(내, 외측 탭(531, 532))을 구비함으로써, 제2전극(32)의 제2집전체에서 제2탭(53)으로 전자의 이동 거리를 줄일 수 있다. 즉 전지의 내부 저항이 낮아진다.
한편, 제1전극(11)의 내, 외측 무지부(111, 112)에서 리튬 금속의 석출이 방지되는 안전성 확보를 위하여, 외면 무지부(11c)와 내면 무지부(11d)는 최소값과 공정과 설계 마진을 감안한 최대값 사이의 길이를 가진다. 최대값 초과는 공간 손실에 따라 전지 용량 저하로 이어질 수 있다.
일례를 들면, 제1전극(11)의 외면 무지부(11c)의 길이는 제2전극(12)의 내면 무지부(32d)의 길이 이상이고, 제1전극(11)의 외면 무지부(11c)의 길이에 설정 길이(예를 들면, 8mm)를 합한 길이 보다 작다(32d ≤ 11c < (11c+8)).
제1전극(11)의 내면 무지부(11d)의 길이는 제2전극(12)의 내면 무지부(32d)의 길이에 1턴 길이의 합한 길이 이상이고, 제2전극(12)의 내면 무지부(32d)의 길이에 1턴 길이 및 설정 길이(예를 들면, 8mm)를 합한 길이보다 작다((32d+1턴) ≤ 11d < (32d+1턴+8)).
도 14는 본 발명의 제8실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제1전극과 제2전극의 내측 무지부 관계를 도시한 단면도이고, 도 15는 도 14의 제1전극과 제2전극의 권취 상태를 도시한 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제8실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(810)에서, 제1전극(81) 내측 무지부(811) 중 권취 상태의 내면 무지부(81d)는 제2전극(82) 외면 무지부(82c)의 길이와 동일하거나 길게 형성된다.
제1전극(81)의 내측 무지부(811) 중 권취 상태의 외면 무지부(81c)는 제2전극(82) 내측 무지부(821) 권취 상태의 외면 무지부(82c)의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 더 길게 형성된다.
제1, 제2전극(81, 82)은 집전체의 양면에 제1, 제2코팅부(81a, 82a)를 구비하고, 내측 무지부(811, 821)에 내측 탭(541, 542)를 구비한다. 내측 탭(541, 542)은 제1, 제2전극(81, 82) 내측 무지부(811, 821)의 내면 무지부(81d, 82d)에 각각 용접된다.
이와 같이 제1전극(81)의 중간에 배치되는 내측 무지부(811)에 대응하여 제2전극(82)의 중간에 내측 무지부(821)를 구비한다. 따라서 제1전극(81)의 내측 무지부(811) 에서 리튬 금속의 석출이 방지될 수 있다.
그리고 내측 무지부(811, 821)에 내측 탭(541, 542)을 각각 구비함으로써, 제2전극(82)의 제2집전체에서 내측 탭으로 전자의 이동 거리를 줄일 수 있다. 즉 전지의 내부 저항이 낮아진다.
도 16은 본 발명의 제9실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다. 도 16을 참조하면, 제9실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극(15)은 제2집전체의 길이 방향에서 중간 및 양단에 구비되는 중간 무지부(151), 내측단 무지부(152) 및 외측단 무지부(153)를 구비하고, 중간 무지부(151), 내측단 무지부(152) 및 외측단 무지부(153)에 중간 탭(181), 내측단 탭(182)과 외측단 탭(183)을 각각 용접하여 형성된다.
제2전극(15)은 무지부(15b)의 중간 무지부(151), 내측단 무지부(152) 및 외측단 무지부(153) 사이에 제2코팅부(15a)를 구비한다. 도시하지 않았으나 제1전극의 무지부는 적어도 중간 무지부에 대응하여 구비된다.
도 17은 본 발명의 제10실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다. 도 17을 참조하면, 제10실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극(16)은 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부(152)와 외측단 무지부(153)를 더 포함한다.
제9실시예와 비교할 때, 제10실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극(16)은 내측단 무지부(152)와 외측단 무지부(153)에 내측단 탭과 외측단 탭을 구비하지 않는다. 중간 탭(181)을 구비하고 내, 외측단 탭을 구비하지 않으므로 전기 저항을 낮추면서도 탭의 개수를 줄일 수 있다.
도 18은 본 발명의 제11실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극의 중간에 무지부를 구비하는 평면도이다. 도 18을 참조하면, 제11실시예에 따른 이차 전지에 적용되는 제2전극(17)은 제10실시예와 비교할 때, 제2전극(16)은 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부를 구비하지 않는다
제2전극(17)은 중간 무지부(151)의 양측에 제2코팅부(17a)를 구비한다. 중간 탭(181)을 구비하고 내, 외측단 무지부를 구비하지 않으므로 제2코팅부(17a)의 면적을 증대시키고, 이에 따라서 전지 용량을 더 증가시킬 수 있다.
한편, 전극 조립체에서 권취 중심과 외주에 내, 외측단 무지부를 구비하는 경우, 권취되는 전극 조립체의 중간 부분에서 제1전극의 탭 개수는 제2전극에 탭 개수 이상으로 구비된다. 즉 제2전극의 탭은 제1전극의 탭이 있는 부분에 대응하여 구비된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
- 부호의 설명 -
10, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810: 전극 조립체
11, 23, 71, 81: 제1전극
11a, 23a, 81a: 제1코팅부
11b, 23b, 24b, 25b, 26b, 27b, 71b, 81b: 제1무지부
11c, 32c, 81c, 82c: 외면 무지부
11d, 32d, 81d, 82d: 내면 무지부
12, 15, 16, 17, 32, 72, 82: 제2전극
12a, 15a, 17a, 32a, 82a: 제2코팅부
12b, 32b, 72b, 82b: 제2무지부 13: 세퍼레이터
14: 센터 핀 20: 케이스
21: 비딩부 22: 클램핑부
30: 개스킷 40: 캡 조립체
41: 캡 플레이트 42: 양성 온도 소자(PTC)
43: 벤트 플레이트 44: 인슐레이터
45: 미들 플레이트 46: 서브 플레이트
51: 제1탭 52, 53: 제2탭
61, 62: 제1, 제2절연부재 411: 돌출부
111, 121, 231, 241, 251, 261, 271, 321, 811, 821: 내측 무지부
112, 122, 232, 242, 252, 262, 272, 322: 외측 무지부
151: 중간 무지부 152: 내측단 무지부
153: 외측단 무지부 181: 중간 탭
182: 내측단 탭 183: 외측단 탭
412: 배기구 431: 벤트
432: 노치 511, 521, 531, 541, 542: 내측 탭
512, 522, 532: 외측 탭 713, 813: 제1전극 중간 무지부
723, 823: 제2전극 중간 무지부 L11, L21: 제1길이
L12, L22: 제2길이 θ1, θ32: 최소 각도
θ2, θ22, θ31, θ41: 각도 θ21, θ42: 최대 각도

Claims (17)

  1. 제1전극, 세퍼레이터 및 제2전극을 순차적으로 배치하고 권취하여 형성되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 내장하는 케이스; 및
    상기 케이스의 개구에 개스킷을 개재하여 결합되는 캡 조립체를 포함하며,
    상기 제1전극은
    제1집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제1코팅부들,
    상기 제1집전체의 길이 방향에서 상기 제1코팅부들 사이에서 상기 제1집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1무지부들, 및
    복수의 상기 제1무지부들에 각각 용접되어 상기 직경 방향으로 서로 중첩되는 복수의 제1탭들
    을 포함하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은
    상기 제1탭들을 통하여 상기 캡 조립체에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2전극은
    제2탭을 통하여 상기 케이스에 전기적으로 연결되는 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 제1무지부들은
    권취된 상기 전극 조립체의 내측에 배치되는 내측 무지부와 외측에 배치되는 외측 무지부를 포함하는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    복수의 상기 제1탭들은
    상기 내측 무지부에 용접되는 내측 탭과 상기 외측 무지부에 용접되는 외측 탭을 포함하며,
    상기 내측 탭과 상기 외측 탭은 직경 방향으로 서로 중첩되는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2전극에서 복수의 제2무지부들은
    권취된 상기 전극 조립체의 내측 단에 배치되어 내측 탭이 용접되는 내측 무지부와 외측 단에 배치되어 외측 탭이 용접되는 외측 무지부를 포함하는 이차 전지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 내측 무지부는
    상기 권취 방향에서 상기 외측 무지부의 길이보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정되는 이차 전지.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 외측 무지부는
    상기 권취 방향에서 상기 내측 무지부의 길이보다 길고 1턴보다 작은 길이로 설정되는 이차 전지.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 내측 무지부의 최소 각도는 상기 외측 무지부의 각도를 포함하는 이차 전지.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 내측 무지부의 최대 각도는 1턴으로 형성되는 이차 전지.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 외측 무지부의 최소 각도는 상기 내측 무지부의 각도를 포함하는 이차 전지.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 외측 무지부의 최대 각도는 1턴으로 형성되는 이차 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극은
    제2집전체에 활물질을 코팅하여 형성되는 제2코팅부들,
    상기 제2집전체의 길이 방향에서 상기 제2코팅부들 사이에서 상기 제2집전체의 노출로 형성되고 설정된 권취 방향의 범위에서 권취 직경 방향으로 상기 제1무지부들 중 적어도 하나에 대응하는 제2무지부, 및
    상기 제2무지부에 용접되는 제2탭
    을 포함하는 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1전극의 상기 제1무지부의 양면 중 한 면은
    상기 제2전극의 상기 제2무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성되는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1전극의 제1무지부 중 권취 상태의 외면 무지부는 상기 제2전극의 내면 무지부의 길이와 동일하거나 길게 형성되고,
    상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 내면 무지부는 상기 제2전극 무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성되는 이차 전지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 내면 무지부는 상기 제2전극 외면 무지부의 길이와 동일하거나 길게 형성되고,
    상기 제1전극 무지부 중 권취 상태의 외면 무지부는 상기 제2전극 외면 무지부의 길이에 1턴을 합한 길이와 동일하거나 길게 형성되는 이차 전지.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2전극은
    상기 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부, 및
    상기 내측단 무지부와 상기 외측단 무지부에 각각 용접되는 내측 탭과 외측 탭
    을 더 포함하는 이차 전지.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제2전극은
    상기 제2집전체의 길이 방향에서 양단에 구비되는 내측단 무지부와 외측단 무지부
    를 더 포함하는 이차 전지.
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