WO2018155853A2 - 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지 - Google Patents

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Definitions

  • Various embodiments of the present invention relate to a secondary battery having a symmetrical power strip.
  • Secondary batteries are power storage systems that provide an excellent energy density that can convert and store electrical energy in the form of chemical energy.
  • rechargeable batteries are rechargeable and are used in IT devices such as smartphones, cellular phones, laptops, and tablet PCs.
  • IT devices such as smartphones, cellular phones, laptops, and tablet PCs.
  • high capacity secondary batteries have been adopted for electric vehicles.
  • Such secondary batteries are required to have characteristics such as high density, high power, and stability.
  • Various embodiments of the present invention provide a secondary battery having a symmetrical power strip. That is, various embodiments of the present disclosure provide a secondary battery capable of improving the insulation strength of the first and second multitabs by forming the first and second multitabs of the first and second electrode assemblies in a symmetrical form.
  • a secondary battery having a symmetrical multi-tap may include a case; A first electrode assembly accommodated inside the case and having a first multi-tap; A second electrode assembly accommodated in parallel with the first electrode assembly and having a second multi-tap inside the case; And a cap plate covering the case and having electrode terminals electrically connected to the first and second multitabs of the first and second electrode assemblies, wherein the first and second multitabs are mutually connected to each other of the first and second electrode assemblies. It is formed in a symmetrical form around the boundary region.
  • Each of the first and second multi-taps may be formed only in an area closer to the case than the mutual boundary area.
  • Each of the first and second multi-taps may extend from an area closer to the case than the mutual boundary area to the electrode terminal.
  • the first and second multi-taps may include a first region extending from the first and second electrode assemblies, a second region extending from the first region and adjacent to the case, and bent from the second region. It may include a third region connected to.
  • the first electrode assembly includes a first winding center portion
  • the second electrode assembly includes a second winding center portion
  • the case includes a first long side portion in close contact with the first electrode assembly and the second electrode assembly.
  • a second long side portion which is in close contact with each other, wherein the first multi-tap is formed between the first winding center portion and the first long side portion, and the second multi-tap is formed between the second winding center portion and the second long side portion.
  • the first and second multi-taps may be formed only in an area closer to the mutual boundary area than the case.
  • Each of the first and second multi-taps may extend from an area closer to the mutual boundary area than the case to the electrode terminal.
  • the first and second multi-taps may include a first region extending from the first and second electrode assemblies, a second region extending from the first region and adjacent to the case, and bent from the second region. It may include a third region connected to.
  • the first electrode assembly includes a first winding center part
  • the second electrode assembly includes a second winding center part
  • the first multi-tap is formed between the first winding center part and the mutual boundary area
  • the second multi-tap may be formed between the second winding center and the mutual boundary area.
  • the display device may further include an insulation plate surrounded by the first and second electrode assemblies, the first and second multitabs, and the electrode terminal.
  • Each of the first and second multi-taps may include an outer multi-tap formed in an area closer to the case than the mutual boundary area, and an inner multi-tap respectively formed in an area closer to the mutual boundary area than the case.
  • Various embodiments of the present invention provide a secondary battery having a symmetrical power strip. That is, various embodiments of the present disclosure provide a secondary battery capable of improving the insulation strength of the first and second multitabs by forming the first and second multitabs of the first and second electrode assemblies in a symmetrical form.
  • one embodiment of the present invention is a region adjacent to the case, centering on the first and second multi-taps of the first and second electrode assemblies, the boundary regions (or adhesion regions) of the electrode terminals or the first and second electrode assemblies. Symmetrically extending and bent from the electrode terminal to the electrode terminal, so that the regions of the first and second multi-taps having opposite polarities (eg, the case, the cap plate and / or the predetermined region of the electrode assembly) in the first and second electrode assemblies Do not short circuit electrically.
  • an embodiment of the present invention may include a first tab and a second multitab of a first electrode assembly and a second tab of an electrode terminal or a boundary region (or a close contact region) between the first and second electrode assemblies. Symmetrically extends and bends from the region adjacent to the mutually boundary region of the electrode assembly to the electrode terminal, so that the region having the opposite polarity to the first and second multi-taps in the first and second electrode assemblies (eg, case, cap plate and / or the like). Or a predetermined region of the electrode assembly) so as not to be electrically shorted to each other.
  • an embodiment of the present invention allows one side of the first and second electrode tabs of the first and second electrode assemblies to extend and bend in a symmetrical form from an area adjacent to the case to the electrode terminal, and the other side of the first and second electrode tabs may be formed.
  • the coupling reliability between the first and second electrode assemblies and the electrode terminals is improved, and the first and second multitabs and vice versa.
  • Regions having polarity eg, predetermined regions of the case, cap plate and / or electrode assembly
  • FIG. 1A, 1B, and 1C are perspective, cross-sectional, and exploded perspective views of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are plan views and partial cross-sectional views illustrating first and second electrode assemblies in a secondary battery having a symmetrical multi-tap according to an embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are plan views and partial cross-sectional views illustrating first and second electrode assemblies in a secondary battery having a symmetrical power strip according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B are plan views and perspective views illustrating first and second electrode assemblies in a secondary battery having a symmetrical power strip according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are schematic views illustrating a method of manufacturing a secondary battery having a symmetrical multi-tap according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a battery module using a secondary battery having a symmetrical power strip according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, the first member, part, region, layer or portion, which will be described below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
  • the term "separation membrane” as used herein may include a separator generally used in a liquid electrolyte cell using a liquid electrolyte having a small affinity with the separator.
  • the term “separator” is a concept that includes an intrinsic solid polymer electrolyte, a gel solid polymer electrolyte, and / or a solid electrolyte in which the electrolyte is strongly bound to the separator and the electrolyte and the separator are recognized as the same. Therefore, the separator should be defined in the meaning as defined herein.
  • FIG. 1A, 1B, and 1C a perspective view, a cross-sectional view, and an exploded perspective view of a rechargeable battery according to an embodiment of the present invention are shown.
  • the rechargeable battery 100 may include a case 110, first and second electrode assemblies 120A and 120B, and a cap plate 130.
  • the first electrode terminal 140 and the second electrode terminal 150 may be included.
  • the case 110 may be formed of a conductive metal such as aluminum, an aluminum alloy, or nickel plated steel, and may have an approximately hollow portion having an opening through which the first and second electrode assemblies 120A and 120B may be inserted and seated. It may be in the form of a cube. In FIG. 1B, since the case 110 and the cap plate 130 are shown coupled to each other, although the opening is not shown, the upper portion of the case 110 may be a substantially open portion. The inner surface of the case 110 may be insulated from the first and second electrode assemblies 120A and 120B.
  • the case 110 may be referred to as a can in some cases.
  • the case 110 includes a relatively wide first long side portion 111, a relatively wide second long side portion 112 facing the first long side portion 111, and one end of the first and second long side portions 111 and 112.
  • the third short side portion 113 and the third short side portion 113 to face each other and connect the other ends of the first and second long side portions 111 and 112, and the fourth narrow side portion 114 to the relatively narrow side.
  • the first and second long sides 111 and 112 and the first and second short sides 113 and 114 may include a bottom portion 115.
  • the first electrode assembly 120A is coupled to the inside of the case 110.
  • one surface of the first electrode assembly 120A is coupled to the case 110 while being in close contact / contact with the first long side portion 111 of the case 110.
  • the first electrode assembly 120A may be formed by winding or overlapping a stack of the first electrode plate 121, the separator 122, and the second electrode plate 123 each formed in a thin plate shape or a film shape.
  • the first electrode plate 121 may serve as an anode
  • the second electrode plate 123 may serve as a cathode.
  • the opposite is also possible.
  • the first electrode assembly 120A when the first electrode assembly 120A is manufactured by the winding method, the first electrode assembly 120A may include a first winding center 125A (or a first winding end) at which a winding is started. have.
  • the first electrode plate 121 is formed by coating a first current collector plate 121a formed of a metal foil or a mesh such as aluminum or an aluminum alloy, and a first electrical active material such as transition metal oxide on the first current collector plate 121a.
  • a first electrode first multi-tap 161 electrically connected to the first electrode terminal 140.
  • the first electrode first multi-tap 161 is a current path between the first electrode plate 121 and the first electrode terminal 140, which is provided with a plurality of stacked and is referred to as a multi-tap.
  • the first electrode first multi-tap 161 may be formed by extending / protruding the first uncoated portion 121c upward.
  • the first electrode may be an anode.
  • the second electrode plate 123 may include a second collector plate 123a formed of a metal foil or mesh such as copper, a copper alloy, nickel, or a nickel alloy, and a second electrical plate such as graphite or carbon on the second collector plate 123a.
  • the second coating portion 123b formed by coating the active material, the second non-coating portion 123c (the second uncoated portion), which is a region in which the second electrical active material is not coated, and the second coating portion 123c, are located outside the second coating portion 123c. It may include a second electrode first multi-tap 171 extending in the direction (or upper direction) and electrically connected to the second electrode terminal 150.
  • the second electrode first multi-tap 171 becomes a current path between the second electrode plate 123 and the second electrode terminal 150, which is provided with a plurality of stacked and is referred to as a multi-tap.
  • the second electrode first multi-tap 171 may be formed by extending / protruding the second uncoated portion 123c in an upward direction.
  • the second electrode may be a cathode.
  • the separator 122 is positioned between the first electrode plate 121 and the second electrode plate 123 to prevent short circuits between each other and to allow lithium ions to move, and may be polyethylene, polypropylene, or polyethylene. And a polypropylene composite film.
  • the material of the separator 122 is not limited in the present invention. Moreover, when an inorganic solid electrolyte is used, there may be no separator.
  • the second electrode assembly 120B may have substantially the same structure, shape, and / or material as the first electrode assembly 120A described above. Therefore, detailed description of the second electrode assembly 120B will be omitted. However, the second electrode assembly 120B may be coupled to the case 110 while one surface of the second electrode assembly 120B is in close contact / contact with the second long side portion 112 of the case 110. In addition, when the second electrode assembly 120B is manufactured by the winding method, the second electrode assembly 120B may include a second winding center 125B (or a second winding tip) at the center of which winding is started. have.
  • first and second electrode assemblies 120A and 120B include a boundary region facing each other or an adhesion region 190 in close contact / contact with each other inside the case 110. That is, the first and second electrode assemblies 120A and 120B are coupled to the inside of the case 110 in close contact / contact with each other.
  • the second electrode assembly 120B includes a first electrode second multi-tap 162 extending from the first electrode plate 121 in the outward direction (or the upper direction) and electrically connected to the first electrode terminal 140. can do.
  • This first electrode second multi-tap 162 is a current path between the first electrode plate 121 and the first electrode terminal 140, which is provided with a plurality of stacked form is referred to as a multi-tap.
  • the first electrode second multi-tap 162 may be formed by extending / protruding the first uncoated portion 121c upward.
  • the second electrode assembly 120B includes a second electrode second multitab 172 extending in an outward direction (or an upper direction) from the second electrode plate 123 and electrically connected to the second electrode terminal 150. can do.
  • This second electrode second multi-tap 172 becomes a current path between the second electrode plate 123 and the second electrode terminal 150, which is provided with a plurality of stacked and referred to as a multi-tap.
  • the second electrode second multi-tap 172 may be formed by extending / protruding the second uncoated portion 123c upward.
  • the axes of the first and second winding centers 125A and 125B of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are approximately parallel to the terminal axes of the first and second terminals 140 and 150. It is formed approximately horizontally.
  • the winding shaft and the terminal shaft means an axis formed in the up and down directions in FIGS. 1B and 1C, and that the winding shaft and the terminal shaft are substantially parallel or horizontal does not meet each other even if the winding shaft and the terminal shaft are elongated or very long. If you increase it means you can meet each other.
  • the first and second multi-taps 161 and 162 having a predetermined length are interposed between the first and second electrode assemblies 120A and 120B and the first electrode terminal 140.
  • the first and second multi-taps 171 and 172 on the other side are also extended and bent in a substantially symmetrical form toward the second electrode terminal 150 from the upper ends of the first and second electrode assemblies 120A and 120B. 150 is connected or welded.
  • one side of the first and second multi-taps 161 and 162 may be the first uncoated portion 121c itself, or the first uncoated portion of the first electrode plate 121, which is not coated with the first active material. It may be a separate member connected to 121c.
  • the material of the separate member may be one selected from aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, and equivalents thereof.
  • first and second multi-taps 171 and 172 on the other side may be the second uncoated portion 123c without the second active material coated on the second electrode plate 123 or may be connected to the second uncoated portion 123c. It may be a separate member.
  • the material of the separate member may be one selected from nickel, nickel alloy, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, and equivalents thereof.
  • first and second winding shafts of the first and second electrode assemblies 120A and 120B and the terminal shafts of the first and second terminals 140 and 150 are formed to be substantially parallel or horizontal to each other, thereby causing the electrolyte injection direction and the winding.
  • the axial direction is also formed in parallel or horizontal, so that the electrolyte impregnation of the first and second electrode assemblies (120A, 120B) during the injection of the electrolyte, as well as the internal gas is quickly moved to the safety vent 136 during overcharge Operate the safety vent 136 quickly.
  • first and second multi-taps 161, 171, and 162, 172 (uncoated parts themselves or separate members) of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are extended and bent to directly contact the first and second terminals 140 and 150, respectively.
  • first and second multi-taps 161, 171, and 162, 172 (uncoated parts themselves or separate members) of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are formed in the symmetrical form with respect to the first and second terminals 140 and 150.
  • unnecessary electrical shorts between the first and second multi-taps 161, 171, 162, 172 and regions of opposite polarity eg, the case, cap plate and / or predetermined regions of the first and second electrode assemblies
  • the insulation strength of the first and second multi-taps is improved by the structures of the symmetric first and second multi-taps 161, 171, and 162 and 172.
  • the first and second electrode assemblies 120A and 120B may be accommodated in the case 110 together with the electrolyte.
  • the electrolyte may be formed of lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 in organic solvents such as EC, PC, DEC, EMC, and DMC.
  • the electrolyte may be in liquid, gel, or solid form.
  • the cap plate 130 is a substantially rectangular shape having a length and a width, and is coupled to the case 110. That is, the cap plate 130 seals the opening of the case 110 and may be formed of the same material as the case 110. For example, the cap plate 130 may be coupled to the case 110 by laser and / or ultrasonic welding. Here, the cap plate 130 is sometimes referred to as a cap assembly.
  • the cap plate 130 may include a stopper 134 for blocking the electrolyte injection hole and a safety vent 136 for blocking the vent hole.
  • the safety vent 136 may further include a notch so that it can be easily opened at the set pressure.
  • the first electrode terminal 140 may include a first electrode terminal plate 141 disposed on an upper surface of the cap plate 130, a first upper insulation interposed between the first electrode terminal plate 141 and the cap plate 130.
  • the first electrode terminal pillar 145 may be electrically connected to the 141 and the first current collecting plate 144.
  • the embodiment of the present invention may further include a first seal insulating gasket 146 that insulates the cap plate 130 and the first electrode terminal pillar 145.
  • first and second multi-taps 161 and 162 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are electrically connected to the first current collecting plate 144 of the first electrode terminals 140 in a symmetrical form. Can be.
  • the second electrode terminal 150 is insulated from the second electrode terminal plate 151 positioned on the upper surface of the cap plate 130, and the second upper portion insulation interposed between the second electrode terminal plate 151 and the cap plate 130.
  • It may include a second electrode terminal pillar 155 electrically connecting the 151 and the second current collecting plate 154.
  • the embodiment of the present invention may further include a second seal insulating gasket 156 that insulates the cap plate 130 and the second electrode terminal pillar 155.
  • first and second multitabs 171 and 172 of the first and second electrode assemblies may be electrically connected to the second current collecting plate 154 of the second electrode terminals 150 in a symmetrical form.
  • the insulating plate 180 having a substantially rectangular shape is formed between the first and second electrode assemblies 120A and 120B, the first and second multi-taps 161, 171, 162 and 172, and the first and second electrode terminals 140 and 150.
  • the regions of opposite polarity eg, a case, a cap plate, and / or a predetermined region of the first and second electrode assemblies
  • the insulating plate 180 may be made of, for example, but not limited to, a super engineering plastic such as polyphenylene sulfide (PPS) that has excellent dimensional stability and maintains excellent strength and hardness up to approximately 220 ° C.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the secondary battery 100 has the shape of the first and second multi-taps 161, 171, 162 and 172 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B or the first and second electrode terminals 140 and 150.
  • the first and second multi-taps 161, 171, 162, 172 and the predetermined region eg, the first and second electrode tabs 120A and 120B are formed to extend and be bent in a symmetrical form with respect to the boundary regions (or adhesion regions) 190 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B.
  • the electrical short phenomenon is prevented between the 1,2 multi-tap and a predetermined area of the case, the cap plate, and / or the electrode assembly having different polarities.
  • the probability that an electrical short will occur between the first and second multi-taps 161, 171, 162 and 172 and a predetermined region of the case 110, the cap plate 130, and / or the first and second electrode assemblies 120A and 120B having opposite polarities.
  • the probability of such an electrical short may be reduced.
  • the short probability between the symmetrical positive first and second multi-taps 161 and 162 and the negative electrode non-coating portion 123c of the first and second electrode assemblies 120A and 120B may be asymmetrical. It is less than the short probability between the 1, 2 multi-taps and the negative electrode uncoated portion of the first and second electrode assemblies.
  • the short probability between the symmetrical cathode first and second multi-taps 171 and 172 and the anode non-coating portion 121c of the first and second electrode assemblies 120A and 120B may be asymmetric. It is less than the short probability between the negative electrode first and second multi-taps and the positive electrode non-coating portion of the first and second electrode assemblies.
  • first and second multi-taps 161, 171, 162 and 172 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are formed in a symmetrical form, between the case, the cap plate and / or the predetermined region of the electrode assembly of opposite polarity.
  • the number or area of the management regions for preventing the electrical short phenomenon of the relatively small it is easy to prevent the electrical short phenomenon between the first and second multi-tap (161, 171, 162, 172) and the region of the opposite polarity.
  • the first and second multi-taps of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are formed in an asymmetric shape, the number or area of the opposite polarity and the management area for preventing an electric short phenomenon are relatively large. The electrical short phenomenon between the first and second multi-taps and the region of the opposite polarity is difficult to prevent.
  • the first electrode assembly 120A may include a first winding center 125A (or a first winding end) at which winding is started, and the second electrode assembly 120B. It may also include a second winding center 125B (or a second winding tip) from which winding is started. In addition, the first and second electrode assemblies 120A and 120B may have a boundary area or an adhesion area 190 therebetween.
  • the outer regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are spaced apart from the boundary regions 190 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B, respectively.
  • An area closer to the portion 111 or 112, and an inner region of the first and second electrode assemblies 120A and 120B may be spaced apart from the first and second long sides 111 or 112 of the case 110.
  • the outer regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are the first and second long sides 111 or 112 of the case 110 from the first and second winding centers 125A or 125B.
  • the inner region of the first and second electrode assemblies 120A and 120B refers to an area up to the boundary region 190 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B from the first and second winding centers 125A or 125B. Means the area up to). It is to be understood that the definitions of the outer and inner regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B may be shared in all embodiments of the present invention.
  • the first and second electrode assemblies 120A and 120B are formed at outer regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B in a symmetrical form with respect to the boundary region 190 therebetween. It may include the first and second multi-taps (161,162 or 171,172).
  • the first multi-tabs 161 and 171 are formed only in the outer region of the first electrode assembly 120A (ie, the first multi-tabs 161 and 171 are formed in the inner region of the first electrode assembly 120A).
  • the second multi-taps 162 and 172 are also formed only in the outer region of the second electrode assembly 120B (ie, the second multi-taps 162 and 172 are not formed in the inner region of the second electrode assembly 120B).
  • the first multi-taps 161 and 171 may be formed at approximately the upper region of the first winding center 125A of the first electrode assembly 120A (ie, the first long side of the case).
  • the second multi-taps 162 and 172 may be formed only in the region adjacent to the 111, and the second multi-tabs 162 and 172 may be formed at approximately the lower region of the second winding center 125B of the second electrode assembly 120B (ie, the second long side portion 112 of the case). Adjacent regions) only. Accordingly, the maximum separation distance between the first and second multi-taps 161, 162 or 171, 172 may be equal to or slightly smaller than the combined maximum width (or thickness) of the first and second electrode assemblies 120A and 120B.
  • the first and second electrode assemblies 120A and 120B extend and bend from the outer region in a symmetrical form with respect to the boundary region 190 or the electrode terminal 140.
  • the first and second multi-taps 161 and 162 may be included.
  • the first and second multi-taps 161 and 162 may be extended and bent in a symmetrical form from the outer regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B to the electrode terminals 140, respectively. have.
  • the first and second multi-taps 161 and 162 may have the case 110 (that is, the first long side portion or the second long side portion) than the boundary regions 190 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B, respectively. It may extend and bend from an area closer to the electrode terminal.
  • the first and second multi-taps 161 and 162 may include the first regions 161a and 162a extending from the outer regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B, and the first and second regions 161a and 162a, respectively.
  • Second regions 161b and 162b extending from and adjacent to the case 110 and third regions 161c and 162c bent from the second regions 161b and 162b and electrically connected to the electrode terminals 140. It may include.
  • first regions 161a and 162a may be closer to the mutual boundary regions 190 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B from the case 110 (that is, the first long side portion or the second long side portion). The greater the bending angle, the greater.
  • the second regions 161b and 162b may be formed to be substantially parallel to the length direction of the case 110 (that is, the first long side portion or the second long side portion).
  • the third regions 161c and 162c are connected to the electrode terminal 140 while being bent at substantially right angles from the second regions 161b and 162b.
  • the insulating plate 180 is further interposed between the first and second electrode assemblies 120A and 120B, the first and second multitabs 161 and 162, and the electrode terminal 140, thereby opposing the first and second multitabs 161 and 162.
  • the electrical short between the polarity case, the cap plate, and / or the predetermined region of the first and second electrode assemblies does not occur.
  • the insulating plate 180 is generally mounted on the separator 122 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B.
  • the first and second multi-taps 161 and 162 may be formed in a symmetrical form with respect to the boundary region 190 of the electrode terminal 140 or the first and second electrode assemblies 120A and 120B. It extends and bends from the outer regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B to the electrode terminals 140, thereby forming regions of opposite polarity to the first and second multitabs 161 and 162 (eg, cases, cap plates, and / or the like). Short phenomenon between the first and second electrode assemblies) is reduced.
  • FIG. 3A and 3B a plan view and a partial cross-sectional view of the first and second electrode assemblies of a secondary battery having a symmetrical power strip according to another embodiment of the present invention are shown.
  • the first and second electrode assemblies 120A and 120B are formed in the inner region of the first and second electrode assemblies 120A and 120B in a symmetrical form with respect to the boundary region 190 therebetween.
  • the first and second multi-taps 261, 262 or 271, 272 may be included.
  • the first multitabs 261 and 271 are formed only in the inner region of the first electrode assembly 120A (ie, the first multitabs 261 and 271 are formed in the outer region of the first electrode assembly 120A).
  • Second tabs 262 and 272 are also formed only in the inner region of the second electrode assembly 120B (that is, the second multitabs 262 and 272 are not formed in the outer region of the second electrode assembly 120B). Can be.
  • the first multi-taps 261 and 271 may be formed at substantially lower regions (ie, boundary regions 190) of the first winding center 125A of the first electrode assembly 120A. Adjacent regions), and the second multi-tabs 262 and 272 may be formed only in an approximately upper region of the second winding center 125B of the second electrode assembly 120B (ie, the region adjacent to the boundary region 190). . Therefore, the maximum separation distance between the first and second multi-taps 261, 262 or 271, 272 may be equal to or slightly larger than the minimum separation distance of the first and second electrode assemblies 120A and 120B.
  • the first and second electrode assemblies 120A and 120B extend and bend from the inner region in a symmetrical form with respect to the boundary region 190 or the electrode terminal 140.
  • the first and second multi-taps 261 and 262 may be included.
  • the first and second multi-taps 261 and 262 may be extended and bent in a symmetrical form from the inner region of the first and second electrode assemblies 120A and 120B to the electrode terminals 140, respectively. have.
  • the first and second multi-taps 261 and 262 may have a boundary area between the first and second electrode assemblies 120A and 120B, respectively, than the first long side portion 111 or the second long side portion 112 of the case 110. It may extend and bend from an area closer to 190 to the electrode terminal 140.
  • first and second multi-taps 261 and 262 may include the first regions 261a and 262a and the first regions 261a and 262a extending from the inner regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B, respectively.
  • Second regions 261b and 262b extending from and adjacent to the case 110 and third regions 261c and 262c that are bent from the second regions 261b and 262b and connected to the electrode terminal 140. can do.
  • the bending angle becomes larger.
  • the second regions 261b and 262b may be formed to be substantially parallel to the length direction of the case 110.
  • the third regions 261c and 262c are connected to the electrode terminals 140 while being bent at approximately right angles from the second regions 261b and 262b.
  • the insulating plate 180 is further interposed between the first and second electrode assemblies 120A and 120B, the first and second multitabs 261 and 262, and the electrode terminal 140, thereby opposing the first and second multitabs 261 and 262.
  • the polarization of the case 110, the cap plate 130, and the first and second electrode assemblies 120A and 120B may not be electrically shorted.
  • the insulating plate 180 is generally mounted on the first regions 261a and 262a of the first and second multi-taps 261 and 262.
  • the first and second multi-taps 261 and 262 may be formed in a symmetrical form about the boundary region 190 of the electrode terminal 140 or the first and second electrode assemblies 120A and 120B. It extends and bends from the inner regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B to the electrode terminals 140, thereby forming a predetermined region (eg, a case, a cap plate, and / or a polarity opposite to the first and second multitabs 261 and 262). Alternatively, the short phenomenon between the first and second electrode assemblies is reduced.
  • a predetermined region eg, a case, a cap plate, and / or a polarity opposite to the first and second multitabs 261 and 262.
  • FIG. 4A and 4B a plan view and a perspective view of a first electrode assembly and a second electrode assembly of a secondary battery having a symmetrical power strip according to another exemplary embodiment of the present invention are shown.
  • the exemplary embodiment of the present invention includes the first and second multi-taps 361 and 362 (or the outer multi-tap) and the first and the second electrode tabs 120A and 120B.
  • First and second multi-taps 371 and 372 (or inner multi-taps) formed in inner regions of the first and second electrode assemblies 120A and 120B may be included.
  • the first and second multi-taps 361 and 362 on the left side of the first and second electrode assemblies 120A and 120B may have an outer region (ie, the first) of the first and second electrode assemblies 120A and 120B.
  • the inner regions of the electrode assemblies 120A and 120B ie, regions adjacent to the boundary region
  • the first and second multitabs 361 and 362 on the left side may be positive electrode tabs
  • the first and second multitabs 371 and 372 on the right side may be negative electrode tabs.
  • the first multi-tab 361 (anode) on the left side is formed in the outer region, and the first multi-tab 371 (cathode) on the right side is formed in the inner region.
  • the first multitab 362 (anode) on the left side may be formed in the outer region, and the first multitab 372 (cathode) on the right side may be formed in the inner region.
  • first and second multi-taps 361 and 362 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are formed in a symmetrical form, but also the first multi-tabs 361 on the left side of the first electrode assembly 120A.
  • (Positive electrode) and the first multi-tab 371 (cathode) on the right side may be extended and bent in a symmetrical form to be coupled to the first and second electrode terminals 140 and 150, respectively.
  • first and second multi-tabs 371 and 372 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are formed in a symmetrical form, and the second multi-tab 362 on the left side of the second electrode assembly 120B (anode).
  • the second multi-tab 372 (cathode) on the right side may be extended and bent in a symmetrical form to be coupled to the first and second electrode terminals 140 and 150, respectively.
  • the positive electrode first multitab 361 and the negative electrode first multitab 371 are symmetrically coupled to the first and second electrode terminals 140 and 150, respectively, and the second electrode assembly 120B is provided.
  • the anode second multitab 362 and the cathode second multitab 372 are symmetrically coupled to the first and second electrode terminals 140 and 150, respectively, thereby providing the first and second electrode assemblies 120A and 120B and the first and second electrodes. Bonding strength, bonding stiffness, and bonding reliability between the electrode terminals 140 and 150 are improved.
  • the first electrode terminal 140 provided in the cap plate 130 that is, the first current collecting plate 144 and the second electrode terminal 150, that is, the second current collecting plate 154.
  • the first electrode first multi-tap 161 and the second electrode first multi-tap 171 of the first electrode assembly 120A are welded, and the first electrode second multi-tap 162 of the second electrode assembly 120B and The second electrode second multi-taps 172 are respectively welded.
  • the first electrode first multi-tap 161 and the second electrode first multi-tap 171 of the first electrode assembly 120A, the first electrode second multi-tap 162 and the second electrode of the second electrode assembly 120B are formed.
  • the second pole second multi-tap 172 is not yet bent.
  • the insulating plate 180 is positioned on the cap plate 130. That is, the first electrode first multi-tap 161 on the first current collecting plate 144, the first electrode second multi-tap 162, and the second electrode first multi-tap 171 on the second current collecting plate 154.
  • the insulating plate 180 is positioned on the second electrode second multitab 172.
  • the first and second electrode assemblies 120A and 120B are bent from the cap plate 130 in a substantially perpendicular direction. Accordingly, the first and second multi-taps 161 and 162 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are respectively the first regions 161a and 162a, the second regions 161b and 162b and the third regions 161c and 162c) and is bent.
  • the insulating plate 180 is substantially surrounded by the first and second electrode assemblies 120A and 120B, the first and second multi-tabs 161 and 162, and the cap plate 130.
  • the first and second electrode assemblies 120A and 120B are closely contacted with each other in parallel.
  • the first and second electrode assemblies 120A and 120B which are in close contact with each other are inserted into the case 110. That is, the first and second electrode assemblies 120A and 120B and the cap plate 130 are pushed toward the case 110 until the cap plate 130 closes the case 110.
  • the cap plate 130 is welded and fixed to the case 110, and then the electrolyte is injected into the case 110 through the injection hole.
  • this process can be omitted.
  • the first and second multi-taps 161 and 162 of the first and second electrode assemblies 120A and 120B are formed only in the outer region (or the inner region). Thereafter, the first and second multi-taps 161 and 162 are bent in a symmetrical form. Accordingly, even during or after the manufacturing process of the secondary battery 100, electrical short between the first and second multi-taps 161 and 162 and the case, the cap plate, and / or the first and second electrode assemblies thereof is prevented. .
  • FIG. 6 an example of a battery module using a secondary battery 100 having a symmetrical power strip according to an embodiment of the present invention is illustrated.
  • a plurality of secondary batteries 100 are arranged in a row, and a plurality of bus bars 510 are coupled to the secondary cells 100 arranged in a row, thereby providing one battery module 1000.
  • the first electrode terminal 140 of one secondary battery 100 and the second electrode terminal 150 of the other secondary battery 100 adjacent thereto are welded to the bus bar 510 to form a plurality of secondary electrodes.
  • the battery module 1000 may be provided in which the battery 100 is connected in series.
  • the bus bar 510 may be made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the first terminal plate 131 of the first electrode terminal 140 and the second terminal plate 141 of the second electrode terminal 150 may also be used.
  • the bus bar 510 may be easily welded to the first electrode terminal 140 and the second electrode terminal 150.

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을 상호간 대칭 형태로 형성함으로써, 제1,2멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 케이스; 상기 케이스의 내측에 수용되고 제1멀티탭을 갖는 제1전극 조립체; 상기 케이스의 내측에 상기 제1전극 조립체와 나란히 수용되고 제2멀티탭을 갖는 제2전극 조립체; 상기 케이스를 막되, 상기 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 제1,2멀티탭은 상호간 상기 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성된 이차 전지를 개시한다.

Description

대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지
본 발명의 다양한 실시예는 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장할 수 있는 우수한 에너지 밀도를 제공하는 전력 저장 시스템이다. 재충전이 불가능한 일차 전지에 비해 이차 전지는 재충전이 가능하여 스마트폰, 셀룰러폰, 노트북, 태블릿 PC 등 IT 기기에 많이 사용되고 있다. 최근에는 환경 오염 방지를 위해 전기 자동차에 대한 관심이 높아졌고, 이에 따라 전기 자동차에 고용량의 이차 전지가 채택되고 있다. 이러한 이차 전지는 고밀도, 고출력, 안정성 등의 특성이 요구되고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을 상호간 대칭 형태로 형성함으로써, 제1,2멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지는 케이스; 상기 케이스의 내측에 수용되고 제1멀티탭을 갖는 제1전극 조립체; 상기 케이스의 내측에 상기 제1전극 조립체와 나란히 수용되고 제2멀티탭을 갖는 제2전극 조립체; 상기 케이스를 막되, 상기 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 제1,2멀티탭은 상호간 상기 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성된다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역에만 형성될 수 있다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장될 수 있다. 상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 제1,2전극 조립체로부터 연장된 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 연장되어 상기 케이스에 인접하는 제2영역과, 상기 제2영역으로부터 절곡되어 상기 전극 단자에 접속된 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 제1전극 조립체는 제1권취 중심부를 포함하고, 상기 제2전극 조립체는 제2권취 중심부를 포함하며, 상기 케이스는 상기 제1전극 조립체에 밀착되는 제1장변부와 상기 제2전극 조립체에 밀착되는 제2장변부를 포함하고, 상기 제1멀티탭은 상기 제1권취 중심부와 상기 제1장변부의 사이에 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2권취 중심부와 상기 제2장변부의 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역에만 형성될 수 있다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장될 수 있다. 상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 제1,2전극 조립체로부터 연장된 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 연장되어 상기 케이스에 인접하는 제2영역과, 상기 제2영역으로부터 절곡되어 상기 전극 단자에 접속된 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 제1전극 조립체는 제1권취 중심부를 포함하고, 상기 제2전극 조립체는 제2권취 중심부를 포함하며, 상기 제1멀티탭은 상기 제1권취 중심부와 상기 상호간 경계 영역의 사이에 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2권취 중심부와 상기 상호간 경계 영역의 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1,2전극 조립체, 제1,2멀티탭 및 전극 단자에 의해 감싸인 절연판을 더 포함할 수 있다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역에 형성된 외측 멀티탭과, 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역에 형성된 내측 멀티탭을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을 상호간 대칭 형태로 형성함으로써, 제1,2멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
일례로, 본 발명의 한 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을, 전극 단자 또는 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역(또는 밀착 영역)을 중심으로, 케이스에 인접한 영역으로부터 전극 단자까지 대칭 형태로 연장 및 절곡되도록 하여, 제1,2전극 조립체에서 제1,2멀티탭과 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g, 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다.
다른 예로, 본 발명의 한 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을, 전극 단자 또는 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역(또는 밀착 영역)을 중심으로, 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역에 인접한 영역으로부터 전극 단자까지 대칭 형태로 연장 및 절곡되도록 하여, 제1,2전극 조립체에서 제1,2멀티탭과 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g, 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다.
또 다른 예로, 본 발명의 한 실시예는 제1,2전극 조립체의 일측 제1,2멀티탭을 케이스에 인접한 영역으로부터 전극 단자까지 대칭 형태로 연장 및 절곡되도록 하고, 타측 제1,2멀티탭을 제1,2전극 조립체의 경계 영역에 인접한 영역으로부터 전극 단자까지 대칭 형태로 연장 및 절곡되도록 함으로써, 제1,2전극 조립체와 전극 단자 사이의 결합 신뢰성을 향상시키고, 또한 제1,2멀티탭과 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g, 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도, 단면도 및 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체를 도시한 평면도 및 부분 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체를 도시한 평면도 및 부분 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체를 도시한 평면도 및 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지를 이용한 배터리 모듈의 일례를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함할 수 있다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "분리막"란 용어는 분리막과 친화성이 작은 액체 전해질을 사용하는 액체 전해질 전지에서 일반적으로 통용되는 분리막을 포함할 수 있다. 나아가, 본 명세서에서 사용되는 "분리막"은, 전해질이 분리막에 강하게 속박되어 전해질과 분리막이 동일한 것으로 인식되는 진성 고체 폴리머 전해질, 겔 고체 폴리머 전해질, 및/또는 고체 전해질을 포함하는 개념이다. 따라서, 상기 분리막은 본 명세서에서 정의하는 바에 따라 그 의미가 정의되어야 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도, 단면도 및 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 케이스(110), 제1,2전극 조립체(120A, 120B), 캡 플레이트(130), 제1전극 단자(140) 및 제2전극 단자(150)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있으며, 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 삽입 및 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 속이 비어 있는 육면체 형태일 수 있다. 도 1b에서는, 케이스(110)와 캡 플레이트(130)가 상호간 결합된 상태로 도시되어 있으므로, 개구부가 도시되지 않았지만, 케이스(110)의 상부 부분이 실질적으로 개방된 부분일 수 있다. 한편, 케이스(110)의 내면은 절연 처리되어, 제1,2전극 조립체(120A,120B)와 절연될 수 있다. 여기서, 케이스(110)는 경우에 따라 캔으로 지칭될 수도 있다.
케이스(110)는 상대적으로 넓은 제1장변부(111)와, 제1장변부(111)를 마주보는 상대적으로 넓은 제2장변부(112)와, 제1,2장변부(111,112)의 일단을 연결하며 상대적으로 좁은 제3단변부(113)와, 제3단변부(113)를 마주보고 제1,2장변부(111,112)의 타단을 연결하며 상대적으로 좁은 제4단변부(114)와, 제1,2장변부(111,112) 및 제1,2단변부(113,114)를 연결하는 바닥부(115)를 포함할 수 있다.
제1전극 조립체(120A)는 케이스(110)의 내부에 결합된다. 특히, 제1전극 조립체(120A)의 일면은 케이스(110)의 제1장변부(111)에 밀착/접촉된 채로 케이스(110)에 결합된다. 제1전극 조립체(120A)는 각각 얇은 판형 또는 막형으로 형성된 제1전극판(121), 분리막(122), 제2전극판(123)의 적층체가 권취되거나 겹쳐서 형성될 수 있다. 여기서, 제1전극판(121)은 양극 역할을 할 수 있으며, 제2전극판(123)은 음극 역할을 할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 더불어, 권취 방식으로 제1전극 조립체(120A)가 제조될 경우, 제1전극 조립체(120A)는 그 중심에 권취가 시작되는 제1권취 중심부(125A)(또는 제1권취 선단부)를 포함할 수 있다.
제1전극판(121)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일 또는 메시로 형성된 제1집전판(121a)과, 제1집전판(121a)에 전이금속산화물 등의 제1전기적 활물질이 코팅되어 형성된 제1코팅부(121b)와, 제1전기적 활물질이 코팅되지 않은 영역인 제1비코팅부(121c)(또는 제1무지부)와, 제1비코팅부(121c)로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제1전극 단자(140)에 전기적으로 연결된 제1극 제1멀티탭(161)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1극 제1멀티탭(161)은 제1전극판(121)과 제1전극 단자(140) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 멀티탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제1극 제1멀티탭(161)은 제1비코팅부(121c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다. 여기서, 제1극은 양극일 수 있다.
제2전극판(123)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일 또는 메시로 형성된 제2집전판(123a)과, 제2집전판(123a)에 흑연 또는 탄소 등의 제2전기적 활물질이 코팅되어 형성된 제2코팅부(123b)와, 제2전기적 활물질이 코팅되지 않는 영역인 제2비코팅부(123c)(제2무지부)와, 제2비코팅부(123c)로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제2전극 단자(150)에 전기적으로 연결된 제2극 제1멀티탭(171)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2극 제1멀티탭(171)은 제2전극판(123)과 제2전극 단자(150) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 멀티탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제2극 제1멀티탭(171)은 제2비코팅부(123c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다. 여기서, 제2극은 음극일 수 있다.
분리막(122)은 제1전극판(121)과 제2전극판(123) 사이에 위치되어 상호간 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명에서 상기 분리막(122)의 재질이 한정되지 않는다. 더욱이, 무기 고체 전해질이 사용될 경우, 분리막은 없을 수도 있다.
제2전극 조립체(120B)는 실질적으로 상술한 제1전극 조립체(120A)와 동일한 구조, 형태 및/또는 재질을 가질 수 있다. 따라서, 제2전극 조립체(120B)에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 제2전극 조립체(120B)의 일면은 케이스(110)의 제2장변부(112)에 밀착/접촉된 채 제2전극 조립체(120B)가 케이스(110)에 결합될 수 있다. 또한, 권취 방식으로 제2전극 조립체(120B)가 제조될 경우, 제2전극 조립체(120B)는 그 중심에 권취가 시작되는 제2권취 중심부(125B)(또는 제2권취 선단부)를 포함할 수 있다.
더욱이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 케이스(110)의 내부에서 상호간 마주보는 경계 영역 또는 상호간 밀착/접촉하는 밀착 영역(190)을 포함한다. 즉, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 상호간 밀착/접촉된 형태로 케이스(110)의 내부에 결합된다.
한편, 제2전극 조립체(120B)는 제1전극판(121)으로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제1전극 단자(140)에 전기적으로 연결된 제1극 제2멀티탭(162)을 포함할 수 있다. 이러한, 제1극 제2멀티탭(162)은 제1전극판(121)과 제1전극 단자(140) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 멀티탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제1극 제2멀티탭(162)은 제1비코팅부(121c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다.
또한, 제2전극 조립체(120B)는 제2전극판(123)으로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제2전극 단자(150)에 전기적으로 연결된 제2극 제2멀티탭(172)을 포함할 수 있다. 이러한, 제2극 제2멀티탭(172)은 제2전극판(123)과 제2전극 단자(150) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 멀티탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제2극 제2멀티탭(172)은 제2비코팅부(123c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다.
한편, 이러한 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 제1,2권취 중심부(125A,125B)의 축, 즉, 권취축은 제1,2단자(140,150)가 갖는 단자축에 대략 평행 또는 대략 수평하게 형성된다. 여기서, 권취축 및 단자축은 도 1b 및 도 1c에서 상,하 방향으로 형성된 축을 의미하며, 권취축 및 단자축이 대략 평행 또는 수평하다는 것은 권취축 및 단자축을 길게 늘여도 서로 만나지 않거나, 또는 아주 길게 늘일 경우 서로 만날 수 있음을 의미한다.
또한, 상술한 바와 같이 제1,2전극 조립체(120A,120B)와 제1전극 단자(140) 사이에는 일정 길이 연장되고 절곡된 형태의 제1,2멀티탭(161,162)이 개재되고, 제1,2전극 조립체(120A,120B)와 제2전극 단자(150)의 사이에는 일정 길이 연장되고 절곡된 형태의 제1,2멀티탭(171,172)이 개재된다. 즉, 일측의 제1,2멀티탭(161,162)은 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상단으로부터 제1전극 단자(140)를 향하여 대략 대칭되는 형태로 연장 및 절곡되어 제1전극 단자(140)에 접속 또는 용접된다. 또한, 타측의 제1,2멀티탭(171,172) 역시 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상단으로부터 제2전극 단자(150)를 향하여 대략 대칭되는 형태로 연장 및 절곡되어 제2전극 단자(150)에 접속 또는 용접된다.
실질적으로, 일측의 제1,2멀티탭(161,162)은 상술한 바와 같이 제1전극판(121) 중 제1활물질이 코팅되지 않은 제1비코팅부(121c) 자체이거나, 또는 제1비코팅부(121c)에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서, 별도 부재의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
또한, 타측의 제1,2멀티탭(171,172)은 제2전극판(123) 중 제2활물질이 코팅되지 않은 제2비코팅부(123c) 자체이거나, 또는 제2비코팅부(123c)에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서, 별도 부재의 재질은 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
이와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 제1,2권취축과 제1,2단자(140,150)가 갖는 단자축이 상호간 대략 평행 또는 수평하게 형성됨으로써, 전해액 주액 방향과 권취축 방향 역시 평행 또는 수평하게 형성되어, 전해액 주입 시 제1,2전극 조립체(120A,120B))의 전해액 함침성이 우수할 뿐만 아니라, 과충전 시 내부 가스가 안전벤트(136)로 신속하게 이동하여 안전벤트(136)를 빠르게 동작시킨다.
또한, 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 제1,2멀티탭(161,171 및 162,172)(비코팅부 자체 또는 별도 부재)이 연장 및 절곡되어 제1,2단자(140,150)에 각각 직접 전기적으로 접속되어 전기적 경로가 짧아짐으로써, 이차 전지(100)의 내부 저항이 감소할 뿐만 아니라 부품 개수도 감소한다.
특히, 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 제1,2멀티탭(161,171 및 162,172)(비코팅부 자체 또는 별도 부재)이 상호간 대칭 형태로 형성된 채 제1,2단자(140,150)에 각각 직접 전기적으로 접속됨으로써, 제1,2멀티탭(161,171 및 162,172)과, 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역) 사이의 불필요한 전기적 쇼트 현상을 예방할 수 있다. 다르게 설명하면, 대칭형 제1,2멀티탭(161,171 및 162,172)의 구조에 의해, 제1,2멀티탭의 절연 강도가 향상된다.
이러한 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(110)에 수납될 수 있다. 상기 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 전해액은 액체, 겔상, 또는 고체 형태일 수 있다.
캡 플레이트(130)는 길이와 폭을 갖는 대략 직사각 형태로서, 케이스(110)에 결합된다. 즉, 캡 플레이트(130)는 케이스(110)의 개구를 밀봉하며, 케이스(110)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 캡 플레이트(130)는 레이저 및/또는 초음파 용접 방식으로 케이스(110)에 결합될 수 있다. 여기서, 캡 플레이트(130)는 경우에 따라 캡 조립체로 불리기도 한다.
캡 플레이트(130)는 전해액 주입구를 막는 마개(134) 및 벤트홀을 막는 안전벤트(136)를 포함할 수 있다. 더욱이, 안전벤트(136)는 설정된 압력에서 쉽게 개방될 수 있도록 노치를 더 포함할 수 있다.
제1전극 단자(140)는 캡 플레이트(130)의 상면에 위치된 제1전극 단자 플레이트(141), 제1전극 단자 플레이트(141)와 캡 플레이트(130)의 사이에 개재된 제1상부 절연 플레이트(142), 캡 플레이트(130)의 하면에 위치된 제1하부 절연 플레이트(143), 제1하부 절연 플레이트(143)의 하면에 위치된 제1집전 플레이트(144) 및 제1전극 단자 플레이트(141)와 제1집전 플레이트(144)를 전기적으로 연결하는 제1전극 단자 기둥(145)을 포함할 수 있다. 더불어, 본 발명의 실시예는 캡 플레이트(130)와 제1전극 단자 기둥(145)을 절연시키는 제1시일(seal) 절연 가스켓(146)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 실질적으로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(161,162)은 대칭되는 형태로 상술한 제1전극 단자(140) 중 제1집전 플레이트(144)에 전기적으로 접속될 수 있다.
제2전극 단자(150)는 캡 플레이트(130)의 상면에 위치된 제2전극 단자 플레이트(151), 제2전극 단자 플레이트(151)와 캡 플레이트(130)의 사이에 개재된 제2상부 절연 플레이트(152), 캡 플레이트(130)의 하면에 위치된 제2하부 절연 플레이트(153), 제2하부 절연 플레이트(153)의 하면에 위치된 제2집전 플레이트(154) 및 제2전극 단자 플레이트(151)와 제2집전 플레이트(154)를 전기적으로 연결하는 제2전극 단자 기둥(155)을 포함할 수 있다. 더불어, 본 발명의 실시예는 캡 플레이트(130)와 제2전극 단자 기둥(155)을 절연시키는 제2시일 절연 가스켓(156)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 실질적으로 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭(171,172)은 대칭되는 형태로 상술한 제2전극 단자(150) 중 제2집전 플레이트(154)에 전기적으로 접속될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서, 제1,2전극 조립체(120A,120B), 제1,2멀티탭(161,171,162,172) 및 제1,2전극 단자(140,150)의 사이에 대략 직사각 형상의 절연판(180)이 더 개재됨으로써, 제1,2멀티탭(161,171 또는 162,172)과 반대 극성의 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다. 이러한 절연판(180)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 치수 안정성이 우수하고, 대략 220℃까지 우수한 강도 및 경도를 유지하는 PPS(Polyphenylene Sulfine)와 같은 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 제조될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(161,171,162,172)의 형상이 제1,2전극 단자(140,150) 또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(또는 밀착 영역)(190)을 중심으로 대칭 형태로 연장 및 절곡되어 형성됨으로써, 제1,2멀티탭(161,171,162,172) 및 소정 영역(e.g., 제1,2멀티탭과 극성이 다른 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역)사이에 전기적 쇼트 현상이 방지되도록 한다.
즉, 제1,2멀티탭(161,171,162,172)의 형상이 제1,2전극 단자(140,150) 또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)을 중심으로 비대칭 형상으로 형성될 경우, 제1,2멀티탭(161,171,162,172)과 이것에 극성이 반대인 케이스(110), 캡 플레이트(130) 및/또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 소정 영역 사이에 전기적 쇼트 현상이 발생할 확률이 커지나, 본 발명의 실시예에서와 같이 대칭 형태로 제1,2멀티탭(161,162)이 형성될 경우 이러한 전기적 쇼트의 확률이 작아질 수 있다.
예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대칭 형태의 양극 제1,2멀티탭(161,162)과 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 음극 무지부(123c) 사이의 쇼트 확률은 비대칭 형태의 양극 제1,2멀티탭과 제1,2전극 조립체의 음극 무지부 사이의 쇼트 확률보다 작다. 또한, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대칭 형태의 음극 제1,2멀티탭(171,172)과 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 양극 무지부(121c) 사이의 쇼트 확률은 비대칭 형태의 음극 제1,2멀티탭과 제1,2전극 조립체의 양극 무지부 사이의 쇼트 확률보다 작다.
다르게 설명하면, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(161,171, 162,172)이 대칭 형태로 형성될 경우, 반대 극성의 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역 사이의 전기적 쇼트 현상을 예방하기 위한 관리 영역의 개수 또는 면적이 상대적으로 작아, 그만큼 제1,2멀티탭(161,171,162,172)과 반대 극성의 영역 사이의 전기적 쇼트 현상을 예방하기 쉽다. 그러나, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭이 비대칭 형태로 형성될 경우, 반대 극성의 영역과 전기적 쇼트 현상을 예방하기 위한 관리 영역의 개수 또는 면적이 상대적으로 커서, 그만큼 제1,2멀티탭과 반대 극성의 영역 사이의 전기적 쇼트 현상을 예방하기 어렵다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체의 평면도 및 부분 단면도가 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1전극 조립체(120A)는 권취가 시작되는 제1권취 중심부(125A)(또는 제1권취 선단부)를 포함할 수 있고, 제2전극 조립체(120B) 역시 권취가 시작되는 제2권취 중심부(125B)(또는 제2권취 선단부)를 포함할 수 있다. 또한, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 상호간 경계 영역 또는 밀착 영역(190)을 가질 수 있다.
이하의 설명에서, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역이란 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)으로부터 이격되어 케이스(110)의 제1,2장변부(111 또는 112)에 더 가까운 영역을 의미하고, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역이란 케이스(110)의 제1,2장변부(111 또는 112)로부터 이격되어 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)에 더 가까운 영역을 의미한다. 또한, 이하의 설명에서, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역이란 제1,2권취 중심부(125A 또는 125B)로부터 케이스(110)의 제1,2장변부(111 또는 112)까지의 영역을 의미하고, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역이란 제1,2권취 중심부(125A 또는 125B)로부터 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)까지의 영역을 의미한다. 이러한 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역 및 내측 영역에 대한 정의는 본 발명의 모든 실시예에서 공유될 수 있음을 이해해야 한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 상호간의 경계 영역(190)을 중심으로 상호간 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역에 형성된 제1,2멀티탭(161,162 또는 171,172)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1멀티탭(161,171)은 제1전극 조립체(120A)의 외측 영역에만 형성(즉, 제1멀티탭(161,171)은 제1전극 조립체(120A)의 내측 영역에 형성되지 않음)되고, 제2멀티탭(162,172) 역시 제2전극 조립체(120B)의 외측 영역에만 형성(즉, 제2멀티탭(162,172)은 제2전극 조립체(120B)의 내측 영역에 형성되지 않음)될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1멀티탭(161,171)은 제1전극 조립체(120A)중 제1권취 중심부(125A)의 대략 상부 영역(즉, 케이스의 제1장변부(111)에 인접한 영역)에만 형성되고, 제2멀티탭(162,172)은 제2전극 조립체(120B)중 제2권취 중심부(125B)의 대략 하부 영역(즉, 케이스의 제2장변부(112)에 인접한 영역)에만 형성될 수 있다. 따라서, 제1,2멀티탭(161,162 또는 171,172)의 상호간 최대 이격 거리는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 합친 최대 폭(또는 두께)과 같거나 약간 작을 수 있다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는, 상호간의 경계 영역(190) 또는 전극 단자(140)를 중심으로, 상호간 대칭 형태로 외측 영역으로부터 연장 및 절곡된 제1,2멀티탭(161,162)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1,2멀티탭(161,162)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 상호간 대칭되는 형태로 연장 및 절곡될 수 있다. 다르게 설명하면, 제1,2멀티탭(161,162)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상호간 경계 영역(190)보다 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)에 더 가까운 영역으로부터 전극 단자까지 연장 및 절곡될 수 있다.
또 다르게 설명하면, 제1,2멀티탭(161,162)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역으로부터 연장된 제1영역(161a,162a)과, 제1영역(161a,162a)으로부터 연장되어 상기 케이스(110)에 인접하는 제2영역(161b,162b)과, 제2영역(161b,162b)으로부터 절곡되어 전극 단자(140)에 전기적으로 접속된 제3영역(161c,162c)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1영역(161a,162a)은 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)로부터 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상호간 경계 영역(190)에 가까워질 수록 절곡 각도가 더욱 커진다. 또한, 제2영역(161b,162b)은 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)의 길이 방향에 대략 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 제3영역(161c,162c)은 제2영역(161b,162b)으로부터 대략 직각으로 절곡된 채 전극 단자(140)에 접속된다.
더불어, 제1,2전극 조립체(120A,120B), 제1,2멀티탭(161,162) 및 전극 단자(140)의 사이에 절연판(180)이 더 개재됨으로써, 제1,2멀티탭(161,162)과 반대 극성의 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역 사이에 상호간 전기적 쇼트 현상이 발생하지 않도록 한다. 특히, 절연판(180)은 대체로 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 분리막(122) 위에 안착된 형태를 한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에서, 제1,2멀티탭(161,162)이 전극 단자(140) 또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)을 중심으로 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 연장 및 절곡되어 형성됨으로써, 제1,2멀티탭(161,162)과 반대 극성의 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역) 사이의 쇼트 현상이 감소된다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체의 평면도 및 부분 단면도가 도시되어 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 상호간의 경계 영역(190)을 중심으로 상호간 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역에 형성된 제1,2멀티탭(261,262 또는 271,272)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1멀티탭(261,271)은 제1전극 조립체(120A)의 내측 영역에만 형성(즉, 제1멀티탭(261,271)은 제1전극 조립체(120A)의 외측 영역에 형성되지 않음)되고, 제2멀티탭(262,272) 역시 제2전극 조립체(120B)의 내측 영역에만 형성(즉, 제2멀티탭(262,272)은 제2전극 조립체(120B)의 외측 영역에 형성되지 않음)될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1멀티탭(261,271)은 제1전극 조립체(120A)중 제1권취 중심부(125A)의 대략 하부 영역(즉, 경계 영역(190)에 인접한 영역)에만 형성되고, 제2멀티탭(262,272)은 제2전극 조립체(120B)중 제2권취 중심부(125B)의 대략 상부 영역(즉, 경계 영역(190)에 인접한 영역)에만 형성될 수 있다. 따라서, 제1,2멀티탭(261,262 또는 271,272)의 상호간 최대 이격 거리는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 최소 이격 거리와 같거나 약간 클 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는, 상호간의 경계 영역(190) 또는 전극 단자(140)를 중심으로, 상호간 대칭 형태로 내측 영역으로부터 연장 및 절곡된 제1,2멀티탭(261,262)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1,2멀티탭(261,262)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 상호간 대칭되는 형태로 연장 및 절곡될 수 있다. 다르게 설명하면, 제1,2멀티탭(261,262)은 각각 케이스(110)의 제1장변부(111) 또는 제2장변부(112)보다 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상호간 경계 영역(190)에 더 가까운 영역으로부터 전극 단자(140)까지 연장 및 절곡될 수 있다.
또 다르게 설명하면, 제1,2멀티탭(261,262)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역으로부터 연장된 제1영역(261a,262a)과, 제1영역(261a,262a)으로부터 연장되어 상기 케이스(110)에 인접하는 제2영역(261b,262b)과, 제2영역(261b,262b)으로부터 절곡되어 전극 단자(140)에 접속된 제3영역(261c,262c)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1영역(261a,262a)은 케이스(110)로부터 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상호간 경계 영역(190)에 가까워질 수록 절곡 각도가 더욱 커진다. 또한, 제2영역(261b,262b)은 케이스(110)의 길이 방향에 대략 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 제3영역(261c,262c)은 제2영역(261b,262b)으로부터 대략 직각으로 절곡된 채 전극 단자(140)에 접속된다.
더불어, 제1,2전극 조립체(120A,120B), 제1,2멀티탭(261,262) 및 전극 단자(140)의 사이에 절연판(180)이 더 개재됨으로써, 제1,2멀티탭(261,262)과 반대 극성의 케이스(110), 캡 플레이트(130), 제1,2전극 조립체(120A,120B) 등과 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다. 특히, 절연판(180)은 대체로 제1,2멀티탭(261,262)의 제1영역(261a,262a) 위에 안착된 형태를 한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에서, 제1,2멀티탭(261,262)이 전극 단자(140) 또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)을 중심으로 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 연장 및 절곡되어 형성됨으로써, 제1,2멀티탭(261,262)과 반대 극성의 소정 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체) 사이의 쇼트 현상이 감소된다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체의 평면도 및 사시도가 도시되어 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 상술한 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역에 형성된 제1,2멀티탭(361,362)(또는 외측 멀티탭) 및 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역에 형성된 제1,2멀티탭(371,372)(또는 내측 멀티탭)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 도면에서, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 대략 좌측에 있는 제1,2멀티탭(361,362)은 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역(즉, 제1장변부 또는 제2장변부에 인접한 영역)에 대칭 형태로 형성될 수 있고, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 대략 우측에 있는 제1,2멀티탭(371,372)은 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역(즉, 경계 영역에 인접한 영역)에 대칭 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 좌측의 제1,2멀티탭(361,362)은 양극탭일 수 있고, 우측의 제1,2멀티탭(371,372)은 음극탭일 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 제1전극 조립체(120A)의 경우 좌측의 제1멀티탭(361)(양극)은 외측 영역에 형성되고, 우측의 제1멀티탭(371)(음극)은 내측 영역에 형성될 수 있다. 또한, 제2전극 조립체(120B)의 경우 좌측의 제1멀티탭(362)(양극)은 외측 영역에 형성되고, 우측의 제1멀티탭(372)(음극)은 내측 영역에 형성될 수 있다.
또 다르게 설명하면, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(361,362)이 대칭 형태로 형성될 뿐만 아니라, 제1전극 조립체(120A)의 경우 좌측의 제1멀티탭(361)(양극)과 우측의 제1멀티탭(371)(음극)이 대칭 형태로 연장 및 절곡되어 제1,2전극 단자(140,150)에 각각 결합될 수 있다. 또한, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(371,372)이 대칭 형태로 형성될 뿐만 아니라, 제2전극 조립체(120B)의 경우 좌측의 제2멀티탭(362)(양극)과 우측의 제2멀티탭(372)(음극)이 대칭 형태로 연장 및 절곡되어 제1,2전극 단자(140,150)에 각각 결합될 수 있다.
따라서, 제1전극 조립체(120A)는 양극 제1멀티탭(361) 및 음극 제1멀티탭(371)이 대칭 형태로 제1,2전극 단자(140,150)에 각각 결합되고, 제2전극 조립체(120B)는 양극 제2멀티탭(362) 및 음극 제2멀티탭(372)이 대칭 형태로 제1,2전극 단자(140,150)에 각각 결합됨으로써, 제1,2전극 조립체(120A,120B)와 제1,2전극 단자(140,150) 사이의 결합 강도, 결합 강성 및 결합 신뢰성이 향상된다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지(100)의 제조 방법이 도시되어 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(130)에 구비된 제1전극 단자(140) 즉, 제1집전 플레이트(144)와 제2전극 단자(150) 즉, 제2집전 플레이트(154)에 제1전극 조립체(120A)의 제1극 제1멀티탭(161) 및 제2극 제1멀티탭(171)을 용접하고, 또한 제2전극 조립체(120B)의 제1극 제2멀티탭(162) 및 제2극 제2멀티탭(172)을 각각 용접한다. 이때, 제1전극 조립체(120A)의 제1극 제1멀티탭(161) 및 제2극 제1멀티탭(171)과, 제2전극 조립체(120B)의 제1극 제2멀티탭(162) 및 제2극 제2멀티탭(172)은 아직 절곡된 상태가 아니다. 또한, 상술한 용접 공정이 완료되면, 캡 플레이트(130) 위에 절연판(180)을 위치시킨다. 즉, 제1집전 플레이트(144) 위의 제1극 제1멀티탭(161)과 제1극 제2멀티탭(162), 그리고 제2집전 플레이트(154) 위의 제2극 제1멀티탭(171)과 제2극 제2멀티탭(172) 위에 절연판(180)을 위치시킨다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(130)로부터 제1,2전극 조립체(120A,120B)를 대략 직각 방향으로 절곡한다. 이에 따라 제1,2전극 조립체(120A,120B)에 구비된 제1,2멀티탭(161,162)은 각각 제1영역(161a,162a), 제2영역(161b,162b) 및 제3영역(161c,162c)을 가지며 절곡된다. 또한, 이러한 절곡 공정에 의해 절연판(180)이 제1,2전극 조립체(120A,120B), 제1,2멀티탭(161,162) 및 캡 플레이트(130)에 의해 대략 감싸인 형태를 한다. 더불어, 이러한 절곡 공정에 의해 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 상호간 평행하게 밀착된다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 상호간 밀착된 제1,2전극 조립체(120A,120B)를 케이스(110)에 끼워 넣는다. 즉, 캡 플레이트(130)가 케이스(110)를 닫을 때까지 제1,2전극 조립체(120A,120B) 및 캡 플레이트(130)를 케이스(110)쪽으로 밀어 넣는다.
이후, 캡 플레이트(130)를 케이스(110)에 용접하여 고정하고, 이어서 주액구를 통해 전해액을 케이스(110)에 주입한다. 물론, 전해액이 필요없는 고체 전지일 경우, 이러한 공정은 생략될 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예는 제1,2전극 조립체(120A,120B)중 제1,2멀티탭(161,162)이 외측 영역(또는 내측 영역)에만 형성됨으로써, 상술한 절곡 공정 이후 제1,2멀티탭(161,162)이 대칭 형태로 절곡된 형태를 하게 된다. 따라서, 이차 전지(100)의 제조 공정 중 또는 제조 공정 이후에도, 제1,2멀티탭(161,162)과, 이의 반대 극성인 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체 사이의 전기적 쇼트가 예방된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지(100)를 이용한 배터리 모듈의 일례가 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 이차 전지(100)가 일렬로 배치되고, 이와 같이 일렬로 배치된 이차 전지(100)에는 다수의 버스바(510)가 결합됨으로써, 하나의 배터리 모듈(1000)이 완성될 수 있다. 예를 들면, 어느 한 이차 전지(100)의 제1전극 단자(140)와, 이와 인접한 다른 이차 전지(100)의 제2전극 단자(150)가 버스바(510)로 용접됨으로써, 다수의 이차 전지(100)가 직렬로 연결된 배터리 모듈(1000)이 제공될 수 있다. 여기서, 버스바(510)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있으며, 이때 제1전극 단자(140)의 제1단자 플레이트(131), 제2전극 단자(150)의 제2단자 플레이트(141) 역시 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어짐으로써, 버스바(510)는 제1전극 단자(140) 및 제2전극 단자(150)에 용이하게 용접될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 내측에 수용되고 제1멀티탭을 갖는 제1전극 조립체;
    상기 케이스의 내측에 상기 제1전극 조립체와 나란히 수용되고 제2멀티탭을 갖는 제2전극 조립체;
    상기 케이스를 막되, 상기 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트를 포함하고,
    상기 제1,2멀티탭은 상호간 상기 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역에만 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극 조립체는 제1권취 중심부를 포함하고, 상기 제2전극 조립체는 제2권취 중심부를 포함하며, 상기 케이스는 상기 제1전극 조립체에 밀착되는 제1장변부와 상기 제2전극 조립체에 밀착되는 제2장변부를 포함하고,
    상기 제1멀티탭은 상기 제1권취 중심부와 상기 제1장변부의 사이에 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2권취 중심부와 상기 제2장변부의 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역에만 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 제1,2전극 조립체로부터 연장된 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 연장되어 상기 케이스에 인접하는 제2영역과, 상기 제2영역으로부터 절곡되어 상기 전극 단자에 접속된 제3영역을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극 조립체는 제1권취 중심부를 포함하고, 상기 제2전극 조립체는 제2권취 중심부를 포함하며,
    상기 제1멀티탭은 상기 제1권취 중심부와 상기 상호간 경계 영역의 사이에 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2권취 중심부와 상기 상호간 경계 영역의 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2전극 조립체, 제1,2멀티탭 및 전극 단자에 의해 감싸인 절연판을 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역에 형성된 외측 멀티탭과, 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역에 형성된 내측 멀티탭을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
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