WO2022158859A2 - 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

Info

Publication number
WO2022158859A2
WO2022158859A2 PCT/KR2022/001007 KR2022001007W WO2022158859A2 WO 2022158859 A2 WO2022158859 A2 WO 2022158859A2 KR 2022001007 W KR2022001007 W KR 2022001007W WO 2022158859 A2 WO2022158859 A2 WO 2022158859A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
uncoated
battery
current collector
coupling
terminal
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/001007
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2022158859A3 (ko
Inventor
최수지
황보광수
김도균
민건우
조민기
임재원
김학균
이제준
정지민
임혜진
김재웅
박종식
최유성
이병구
류덕현
이관희
이재은
강보현
공진학
이순오
최규현
박필규
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020210137856A external-priority patent/KR20220105112A/ko
Priority claimed from KR1020210194593A external-priority patent/KR20220105118A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to JP2023528037A priority Critical patent/JP2023549770A/ja
Priority to CA3202317A priority patent/CA3202317A1/en
Publication of WO2022158859A2 publication Critical patent/WO2022158859A2/ko
Publication of WO2022158859A3 publication Critical patent/WO2022158859A3/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/1245—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure characterised by the external coating on the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/133—Thickness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/167—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/169—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by welding, brazing or soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/179—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H01M50/188—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members the sealing members being arranged between the lid and terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/471—Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof
    • H01M50/474—Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof characterised by their position inside the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/471—Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof
    • H01M50/477—Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/471—Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof
    • H01M50/48—Spacing elements inside cells other than separators, membranes or diaphragms; Manufacturing processes thereof characterised by the material
    • H01M50/486—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/505—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/545—Terminals formed by the casing of the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/559—Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/567—Terminals characterised by their manufacturing process by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/583—Devices or arrangements for the interruption of current in response to current, e.g. fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/593—Spacers; Insulating plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • 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 invention relates to a battery and a current collector applied thereto, and a battery pack and a vehicle including the same. More specifically, the present invention relates to a battery having a structure capable of preventing the concentration of force on a welding area between parts even when an external shock or vibration is applied in the course of using the secondary battery, and a current collector applied thereto, and the present invention including the same It relates to battery packs and automobiles.
  • Korean Patent Application No. 10-2021-0142196 filed on October 22, 2021, Korean Patent Application No. 10-2021-0153472, filed on November 9, 2021, November 2021 Korean Patent Application No. 10-2021-0160823 filed on March 19, Korean Patent Application No. 10-2021-0163809 filed on November 24, 2021 Korean Patent filed on November 26, 2021 Application No. 10-2021-0165866, Korean Patent Application No. 10-2021-0172446, filed on December 3, 2021, Korean Patent Application No. 10-2021-0177091, filed on December 10, 2021 No., Korean Patent Application No. 10-2021-0194593, filed on December 31, 2021, Korean Patent Application No. 10-2021-0194610, filed on December 31, 2021, December 31, 2021 Korean Patent Application No. 10-2021-0194572, filed on December 31, 2021, Korean Patent Application No.
  • the application area of the secondary battery is very diverse. Among them, for example, a battery pack applied to a device such as an electric vehicle requires a large capacity and high output.
  • the battery pack having such a large capacity and high output may include, for example, a cylindrical battery as a unit cell.
  • electrode tabs may be provided over both surfaces of the jelly roll in order to increase current collection efficiency, and current collectors may be coupled to both surfaces of the jelly roll, respectively.
  • a separator which is an insulator, is interposed between the positive electrode and the negative electrode and wound to form an electrode assembly in the form of a jelly roll, which is inserted into the battery can together with the electrolyte to constitute the battery.
  • a strip-shaped electrode tab may be connected to each uncoated region of the positive electrode and the negative electrode, and the electrode tab electrically connects the electrode assembly and the externally exposed electrode terminal.
  • the positive electrode terminal is a cap plate of a sealing body sealing the opening of the battery can
  • the negative electrode terminal is the battery can.
  • FIG. 1 to 3 are views showing a manufacturing process of a tab-less cylindrical battery.
  • 1 shows the structure of the electrode plate
  • FIG. 2 shows the winding process of the electrode plate
  • FIG. 3 shows the process of welding the current collecting plate to the bent surface of the uncoated area.
  • 4 is a cross-sectional view of a tab-less cylindrical battery cut in the longitudinal direction (Z).
  • the positive electrode plate 210 and the negative electrode plate 211 have a structure in which an active material 221 is coated on a sheet-shaped current collector 220, and on one long side along the winding direction (X). It includes an uncoated region 222 .
  • the electrode assembly A is manufactured by sequentially stacking a positive electrode plate 210 and a negative electrode plate 211 together with two separators 212 as shown in FIG. 2 and then winding them in one direction (X).
  • X one direction
  • the uncoated portion of the positive electrode plate 210 and the uncoated portion of the negative electrode plate 211 are disposed in opposite directions.
  • the uncoated area 210a of the positive electrode plate 210 and the uncoated area 211a of the negative electrode plate 211 are bent toward the core. After that, the current collecting plates 230 and 231 are welded to the uncoated regions 210a and 211a, respectively, to be coupled thereto.
  • a separate electrode tab is not coupled to the positive uncoated region 210a and the negative uncoated region 211a, the current collecting plates 230 and 231 are connected to an external electrode terminal, and a current path is used to wind the electrode assembly A. Since it is formed with a large cross-sectional area along the axial direction (refer to the arrow), there is an advantage in that the resistance of the battery can be lowered. This is because resistance is inversely proportional to the cross-sectional area of the path through which the current flows.
  • the conventional tab-less cylindrical battery 240 includes a battery can 241 and a sealing body 242 as shown in FIG.
  • the sealing body 242 includes a cap plate 242a, a sealing gasket 242b, and a connecting plate 242c.
  • the sealing gasket 242b surrounds the edge of the cap plate 242a and is fixed by the crimping part 243 .
  • the electrode assembly A is fixed in the battery can 241 by the beading portion 244 to prevent vertical flow.
  • the positive terminal is the cap plate 242a of the sealing body 242
  • the negative terminal is the battery can 241
  • the current collecting plate 230 coupled to the uncoated region 210a of the positive electrode plate 210 is electrically connected to the connection plate 242c attached to the cap plate 242a through the strip-shaped leads 245
  • the current collecting plate 231 coupled to the uncoated region 211a of the negative electrode plate 211 is electrically connected to the bottom of the battery can 241 .
  • the insulator 246 covers the current collecting plate 230 to prevent the battery can 241 having different polarities and the uncoated region 210a of the positive electrode plate 210 from contacting each other and causing a short circuit.
  • a lead 245 in the form of a strip is used.
  • the lead 245 may be separately attached to the current collecting plate 230 or manufactured integrally with the current collecting plate 230 .
  • the cross-sectional area is small, so that when a rapid charging current flows, a lot of heat is generated.
  • excessive heat generated from the lead 245 may be transferred to the electrode assembly A side and contract the separator 212 to cause an internal short circuit, which is a major cause of thermal runaway.
  • the lid 245 also takes up significant footprint within the cell can 241 . Accordingly, the cylindrical battery 240 including the lead 245 has low space efficiency, and thus there is a limit in increasing the energy density.
  • a battery pack mounted on an electric vehicle includes hundreds of cylindrical batteries 240 . Accordingly, the inefficiency of the electrical wiring causes considerable inconvenience in the assembly process of the electric vehicle and the maintenance of the battery pack.
  • the form factor of the cylindrical battery is increasing. That is, the diameter and height of the cylindrical battery are increasing compared to the conventional cylindrical batteries having a form factor such as 18650 or 21700.
  • An increase in the form factor leads to an increase in energy density, increased safety against thermal runaway, and improved cooling efficiency.
  • the energy density of a cylindrical battery can be further increased when the unnecessary space inside the cell can is minimized with an increase in the form factor. Therefore, the parts used for electrical insulation between the electrode assembly and the battery can or the parts used to collect current from the positive and negative plates need to be optimally designed to increase the capacity of the battery and lower the overall resistance of the battery. have.
  • the present invention was devised in consideration of the above-described problems, and even when external shock and/or vibration is applied during the use of a secondary battery, the shock and/or vibration can be dispersed without being concentrated on a specific part, thereby coupling between parts
  • One purpose is to prevent damage to the part.
  • the present invention allows the current collector to perform a current blocking function without additional installation of the current blocking member, so that the current is quickly cut off when an overcurrent occurs due to a short circuit, etc. It serves another purpose to make it possible.
  • an object of the present invention is to provide a battery having a structure in which a positive terminal and a negative terminal are applied in the same direction.
  • the present invention provides an electrical connection such as a bus bar for manufacturing a battery pack by allowing a wide surface of the closing part of the housing to be used as an electrode terminal when a plurality of batteries are to be electrically connected in one direction.
  • An object of the present invention is to secure a sufficient area to be welded between the parts and the electrode terminals of the battery.
  • the present invention provides a contact area between an electrode assembly and a current collector (first current collector) and/or a contact area between a terminal and a current collector (first current collector) by improving the structure of the uncoated region of the electrode assembly.
  • One purpose is to minimize the resistance of the cylindrical battery by expanding.
  • the battery according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is an electrode assembly in which a first electrode and a second electrode and a separator interposed therebetween are wound around a winding axis to define a core and an outer circumferential surface
  • the first electrode may include an electrode assembly including a first uncoated region on which an active material layer is not coated along a winding direction; a housing including an opening on one side and configured to receive the electrode assembly through the opening; an edge portion disposed on the electrode assembly, a first uncoated portion coupling portion extending inwardly from the edge portion and coupled to the first uncoated portion, and a terminal coupling portion spaced apart from the first uncoated portion coupling portion a first current collector; and a terminal coupled to the terminal coupling part.
  • the edge portion may have a rim shape in which an inner space thereof is empty.
  • the first uncoated region coupling part and the terminal coupling part may be electrically connected to each other by the edge part.
  • the terminal coupling part may be located in the center of the inner space of the edge part.
  • the first current collector may further include a connection part extending inwardly from the edge part and connected to the terminal coupling part.
  • connection part may have a smaller cross-sectional area than that of the first uncoated part coupling part.
  • connection part may be formed to have at least one of a width and a thickness smaller than that of the first uncoated part coupling part.
  • the connecting portion may include a tapered portion whose width is continuously or stepwise narrowed in a direction from the inner surface of the edge portion toward the terminal coupling portion.
  • a plurality of first uncoated region coupling units may be provided.
  • the plurality of first uncoated part coupling parts may be regularly arranged with each other along an extending direction of the edge part.
  • An extension length of each of the plurality of first uncoated portion coupling portions may be substantially the same as each other.
  • a cross-sectional area of each of the plurality of first uncoated portion coupling portions may be substantially the same.
  • a width and a thickness of each of the plurality of first uncoated portion coupling portions may be substantially the same.
  • the terminal coupling part may be disposed to be surrounded by the plurality of first uncoated part coupling parts.
  • connection part may be positioned between a pair of first uncoated part coupling parts adjacent to each other.
  • a distance from the connection part to any one of the pair of first uncoated part coupling parts adjacent to each other in an extending direction of the edge part may be substantially the same as a distance to the other one.
  • connection parts may be provided.
  • Each of the plurality of connection parts may be disposed between a pair of first uncoated part coupling parts adjacent to each other.
  • the plurality of connection parts may be regularly arranged with each other along an extension direction of the edge part.
  • a distance from each of the plurality of connection parts to one of the pair of first uncoated part coupling parts adjacent to each other along an extension direction of the edge part may be substantially the same as a distance to the other one.
  • connection part may include a current blocking part formed to reduce a cross-sectional area of the connection part.
  • the current blocking part may correspond to a region having a shape in which at least one of a width and a thickness is reduced compared with the remaining regions of the connection part.
  • the current blocking unit may include at least one of a notch, a groove, and a through hole formed on at least one surface of the connection unit.
  • the terminal coupling part may be disposed at a position corresponding to a hole formed in a winding center of the electrode assembly.
  • the terminal coupling part may be configured to cover the hole formed in the winding center of the electrode assembly so that the hole formed in the winding center of the electrode assembly is not exposed to the outside of the terminal coupling part.
  • a diameter of the terminal coupling portion may be substantially the same as or larger than a diameter of a hole formed in a winding center of the jelly roll.
  • the first uncoated portion may extend toward a closed portion positioned opposite to the open portion of the housing.
  • the first uncoated region coupling unit may be coupled to a bonding surface formed by bending an end of the first uncoated region in a direction parallel to the first current collector.
  • the battery may further include a cap configured to seal the opening of the housing.
  • the cap may not have a polarity because it is not electrically connected to the electrode assembly.
  • the housing may include: a beading part formed adjacent to the opening part and having a shape press-fitted toward the inside of the housing; and a crimping part formed under the beading part and extending and bending to surround the edge of the cap rate. can be provided.
  • It may further include a sealing gasket disposed within the crimping portion and interposed between the housing and the cap.
  • the terminal may be configured to pass through a closing portion located opposite the opening portion of the housing.
  • the terminal may be configured to pass through a central portion of the closure.
  • the terminal may be insulated from the housing.
  • An insulating gasket may be interposed between the housing and the terminal.
  • It may further include an insulator interposed between the first current collector and a closing portion positioned opposite to the open portion of the housing.
  • the insulator may have a thickness corresponding to a distance between the inner surface of the closing part of the housing and the first current collector.
  • the terminal may be coupled to the terminal coupling part of the first current collector through a hole formed in the insulator.
  • the lower end of the terminal coupled to the terminal coupling portion may be located substantially at the same height as the lower surface of the insulator or may be located higher.
  • the insulator may be interposed between the first uncoated region and a sidewall of the housing.
  • the upper surface of the insulator may contact the inner surface of the closing part located opposite the opening part of the housing, and the lower surface of the insulator may contact the upper surface of the first current collector.
  • the second electrode may further include a second uncoated portion on which an active material layer is not coated along the winding direction, and the second uncoated portion may extend in a direction opposite to the first uncoated portion to be exposed to the outside of the separator. .
  • the housing may be electrically connected to the second uncoated region.
  • the battery may further include a second current collector coupled to the second uncoated region and the housing to electrically connect the second uncoated region and the housing.
  • the second current collector may include a second current collector hole formed in a region corresponding to the hole formed in the winding center of the electrode assembly.
  • the second current collector hole may have a diameter equal to or larger than a hole formed in the winding center of the electrode assembly so as not to cover the hole formed in the winding center of the electrode assembly.
  • the second current collector may include a second uncoated portion coupling portion coupled to the second uncoated portion; and a housing coupling unit coupled to the housing; may include.
  • the second uncoated region and the second uncoated region coupling portion may be coupled to each other by welding.
  • the housing and the housing coupling portion may be coupled to each other by welding.
  • the housing may include a beading portion formed adjacent to the opening portion and having a shape press-fitted toward the inside.
  • the housing coupling part may be electrically coupled to a lower surface of the beading part.
  • a distance from the center of the first current collector to the outermost portion of the edge portion may be longer than a distance from the center of the second current collector to the outermost portion of the second uncoated portion coupling portion.
  • a distance from the central portion of the second current collector to the outermost portion of the second uncoated portion coupling portion may be equal to or shorter than half an inner diameter of the beaded portion of the housing.
  • At least a portion of the first uncoated region may include a plurality of segment segments divided along a winding direction of the electrode assembly, and the plurality of segment segments may be bent along a radial direction of the electrode assembly.
  • the plurality of bent fragments may be overlapped in multiple layers.
  • the electrode assembly may include a welding target region that is a region in which the number of overlapping segments of the first uncoated region is kept constant along a radial direction of the electrode assembly.
  • At least a portion of the second uncoated region may include a plurality of segment segments divided along a winding direction of the electrode assembly, and the plurality of segment segments may be bent along a radial direction of the electrode assembly.
  • the plurality of bent fragments may be overlapped in multiple layers.
  • the electrode assembly may include a welding target region that is a region in which the number of overlapping segments of the second uncoated region is kept constant along a radial direction of the electrode assembly.
  • the first current collector may further include a bridge portion connecting at least one of adjacent first uncoated portion coupling portions, between adjacent first uncoated portion coupling portions and connecting portions, and between adjacent connecting portions.
  • the bridge part may be located more inside than the edge part.
  • the first current collector may include an impregnation hole formed between the edge portion and the bridge portion.
  • the impregnation hole may have a slit shape extending along an extension direction of the edge portion.
  • a ratio of an area in which the first current collector does not contact the upper surface of the electrode assembly to an area of a circle having an outer diameter of the electrode assembly as a diameter may be 20% or more and less than 100%.
  • the number of the connection parts may be one or two.
  • a cross-sectional area of the connection part in the region in which the current blocking part is formed may be 0.6 to 0.9 compared to a cross-sectional area of the connection part in a region adjacent to the region in which the current blocking part is formed.
  • a cross-sectional area of the connecting portion may be 0.2 to 1.0 compared to a cross-sectional area of the first uncoated portion coupling portion.
  • the outer diameter of the first current collector may be in the range of 33% to 98.5% of the inner diameter of the housing.
  • the welding target region may be a region in which the number of overlapping layers of the plurality of bent fragments is maintained at a maximum.
  • the first current collector may be welded to the first uncoated region to overlap the welding target area by at least 50% or more.
  • the welding target region may be a region in which the number of overlapping layers of the plurality of bent fragments is maintained at a maximum.
  • the second current collector may be welded to the second uncoated region to overlap the welding target area by at least 50% or more.
  • the measured resistance between the anode and the cathode may be less than or equal to 4 milliohms.
  • the current blocking part may be formed at a point 40% to 90% away from the core of the electrode assembly in a radial direction based on a radius of the electrode assembly.
  • At least a portion of the first uncoated region may include a plurality of segment segments divided along a winding direction of the electrode assembly, and the plurality of segment segments may be bent along a radial direction of the electrode assembly to overlap in multiple layers,
  • the current blocking part may be provided in a region corresponding to a welding target region, which is a region in which the number of overlapping segments of the first uncoated region is kept constant along a radial direction of the electrode assembly.
  • a tape may be coupled to the current blocking unit.
  • the tape may be made of a polyimide material.
  • the tape may be configured to surround the periphery of the connection part in the region where the current blocking part is formed.
  • the outer diameter of the first current collector is T
  • the outer diameter of the electrode assembly is JR
  • the height of the segment located in the outermost radial direction of the electrode assembly is F
  • a welding pattern drawn by a welding bead formed on one surface of the terminal coupling portion of the first current collector may be drawn in a shape surrounding a central portion of a bottom surface of the terminal.
  • the welding pattern may be formed continuously or discontinuously.
  • the tensile force of the welding part formed between the terminal coupling part of the first current collector and the bottom surface of the terminal may be 2 kgf or more.
  • a converted diameter of a welding pattern drawn by a welding bead formed on one surface of the terminal coupling portion of the first current collector may be 2 mm or more.
  • a diameter of the flat portion formed on the bottom surface of the terminal may be 3 mm to 14 mm.
  • An area ratio of the welding pattern drawn by the welding bead formed on the surface of the terminal coupling part of the first current collector to the area of the flat part formed on the bottom surface of the terminal may be 2.04% to 44.4%.
  • the second current collector hole may have a smaller diameter than a hole formed at a winding center of the electrode assembly.
  • the diameter of the second current collector hole may be 0.5*R3 or more and less than R3.
  • the diameter of the second current collector hole may be 0.7*R3 or more and less than R3.
  • a ratio of a form factor obtained by dividing a diameter of the secondary battery by a height may be greater than 0.4.
  • a length in which the welding portion coupling the first uncoated region coupling portion and the first uncoated region extends along the radial direction of the electrode assembly is a welding portion coupling the second uncoated region coupling portion and the second uncoated region. may be formed to be longer than a length extending in a radial direction of the electrode assembly.
  • the distance to the start point of the welding part coupling the first uncoated part coupling part and the first uncoated part is coupled to the second uncoated part coupling part and the second uncoated part
  • the distance to the starting point of the weld may be substantially the same.
  • a plurality of the current blocking units may be provided along a longitudinal direction of the connection unit.
  • a welding portion may not be formed at a connection portion between the edge portion and the terminal.
  • a flat portion may be provided on at least a portion of a bottom surface of the terminal.
  • the plurality of first uncoated portion coupling parts may be disposed in a radial shape, a cross shape, or a combination thereof with respect to the center of the terminal coupling part.
  • An extension direction of the first uncoated portion coupling part may not be parallel to an extension direction of the connection part.
  • a plurality of first uncoated portion coupling portions may be disposed along a circumferential direction of the edge portion, and in this case, the terminal may be disposed on an edge portion provided between a pair of first uncoated portion coupling portions adjacent to each other in the circumferential direction of the edge portion.
  • the coupler may be connected.
  • a plurality of first uncoated region coupling parts may be provided, and in this case, the plurality of first uncoated region coupling parts may be spaced apart from each other in a radial direction from the terminal coupling part and may be radially disposed around the terminal coupling part.
  • connection part may extend in a radial direction from a center of the terminal coupling part and be connected to the edge part.
  • the battery pack according to an embodiment of the present invention the battery according to an embodiment of the present invention; and a pack housing accommodating a plurality of the batteries.
  • the plurality of the batteries may be arranged in a predetermined number of rows, and the terminals of each of the batteries and the outer surface of the closing part of the housing located opposite to the opening part of the housing may be arranged to face upward.
  • the battery pack may include a plurality of bus bars connecting the plurality of batteries in series and in parallel, and the plurality of bus bars may be disposed on top of the plurality of batteries, and each of the bus bars is, a body portion extending between terminals of adjacent batteries; a plurality of first bus bar terminals extending in one direction of the body portion and electrically coupled to terminals of the battery located in the one direction; and a plurality of second bus bar terminals extending in the other direction of the body part and electrically coupled to the outer surface of the closing part of the housing of the battery located in the other direction.
  • each of the bus bars is, a body portion extending between terminals of adjacent batteries; a plurality of first bus bar terminals extending in one direction of the body portion and electrically coupled to terminals of the battery located in the one direction; and a plurality of second bus bar terminals extending in the other direction of the body part and electrically coupled to the outer surface of the closing part of the housing of the battery located in the other direction.
  • a vehicle according to an embodiment of the present invention includes the battery pack according to an embodiment of the present invention as described above.
  • the current collector according to an embodiment of the present invention, a current collector for electrically connecting them between the first uncoated region and the first electrode terminal of the electrode assembly, the rim portion provided at the edge and extending in the circumferential direction; a first uncoated portion coupling portion extending inwardly from the edge portion and coupled to the first uncoated portion; and a terminal coupling part spaced apart from the first uncoated part coupling part and coupled to the first electrode terminal.
  • the shock and/or vibration can be dispersed without being concentrated on a specific region, thereby causing damage to the bonding site between parts. it can be prevented
  • the current collector itself can perform the current blocking function, and accordingly, the current is quickly cut off when an overcurrent occurs due to a short circuit, etc. Safety in battery use can be ensured.
  • electrical wiring for series and/or parallel connection of the batteries may be performed on one side of the battery.
  • the wide surface of the closing part of the housing can be used as an electrode terminal, thereby making it possible to use a bus bar for manufacturing a battery pack, etc. It is possible to secure a sufficient area for the electrical connection part and the electrode terminal of the battery to be welded.
  • the contact area between the electrode assembly and the current collector (first current collector) and/or the contact area between the terminal and the current collector (first current collector) is reduced by improving the structure of the uncoated region of the electrode assembly. It can be enlarged, thereby minimizing the resistance of the battery.
  • FIG. 1 is a plan view showing the structure of an electrode plate used in a conventional tab-less cylindrical battery.
  • FIG. 2 is a view illustrating a winding process of an electrode assembly included in a conventional tab-less cylindrical battery.
  • FIG. 3 is a view illustrating a process in which a current collecting plate is welded to a bent surface of an uncoated region in the electrode assembly of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional tab-less cylindrical battery cut in the longitudinal direction (Z).
  • FIG. 5 is a view showing the appearance of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating an upper structure of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is an enlarged view of the upper portion of the electrode assembly of the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged view of an upper portion of the uncoated region of FIG. 8 .
  • 10 and 11 are views illustrating a coupling portion between a first current collector and a terminal, and are plan views taken along the arrow direction of FIG. 7 .
  • FIGS. 12 to 15 are views exemplarily showing various forms of a current collector (a first current collector) according to an embodiment of the present invention.
  • 16 to 20 are views exemplarily showing various forms of a current collector (a first current collector) according to another embodiment of the present invention (a structure in which a current blocking unit is provided in the current collector).
  • FIG. 21 is a view exemplarily showing various forms of a current collector (first current collector) according to another embodiment of the present invention (a structure in which a cover member is applied to a current blocking unit)
  • FIG. 22 is a view showing a current collector (first current collector) having a structure different from the current collector (first current collector) shown in FIGS. 12 to 15 (a structure to which a bridge part is additionally applied).
  • FIG. 23 is a partial cross-sectional view illustrating a lower structure of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view showing a lower surface of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
  • 25 is a view showing an exemplary form of a second current collector applied to the present invention.
  • 26 is a plan view illustrating an electrode structure according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 27 is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction (Z) of the electrode assembly in which the uncoated segmental structure of the first electrode is also applied to the second electrode according to the embodiment of the present invention.
  • 29 is a perspective view of an electrode assembly in which an uncoated region is bent according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a top plan view illustrating a state in which a plurality of cylindrical batteries according to an embodiment of the present invention are connected in series and in parallel using a bus bar.
  • FIG. 31 is a view showing a schematic configuration of a battery pack including cylindrical batteries according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vehicle including a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • substantially identical may include deviations considered low in the art, for example, deviations within 5%.
  • uniformity of a certain parameter in a predetermined region may mean uniformity in terms of an average.
  • first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from other components, and unless otherwise stated, the first component may be the second component, of course.
  • top (or bottom) of a component or “top (or below)” of a component means that any component is disposed in contact with the top (or bottom) surface of the component, as well as , may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
  • each component when it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are “interposed” between each component. It is to be understood that “or, each component may be “connected”, “coupled” or “connected” through another component.
  • a direction along the longitudinal direction of the winding axis of the electrode assembly wound in a jelly roll shape is referred to as an axial direction (Y).
  • the direction surrounding the winding shaft is referred to as a circumferential direction or a circumferential direction (X).
  • a direction close to or away from the take-up shaft is referred to as a radial direction.
  • a direction closer to the take-up shaft is referred to as a centripetal direction
  • a direction away from the take-up shaft is referred to as a centrifugal direction.
  • the battery 1 may be, for example, a cylindrical battery.
  • the cylindrical battery 1 includes an electrode assembly 10 , a housing 20 , a cap 30 , a current collector (a first current collector) 40 , and a terminal 50 .
  • the cylindrical battery 1 may further include an airtight gasket (G1) and/or an insulating gasket (G2) and/or an insulator 60 and/or a second current collector 70 in addition to the above-described components.
  • G1 airtight gasket
  • G2 insulating gasket
  • insulator 60 and/or a second current collector 70 in addition to the above-described components.
  • the present invention is not limited by the shape of the battery, and is applicable to batteries of other shapes, for example, prismatic batteries.
  • the electrode assembly 10 includes a first electrode having a first polarity, a second electrode having a second polarity, and a separator interposed between the first electrode and the second electrode.
  • the first electrode is an anode or a cathode
  • the second electrode corresponds to an electrode having a polarity opposite to that of the first electrode.
  • the electrode assembly 10 may have, for example, a jelly-roll structure. That is, the electrode assembly 10 is formed by stacking a first electrode current collector and a second electrode current collector having a sheet shape at least once with a separator interposed therebetween. It can be manufactured by winding in one direction as a reference. In this case, an additional separator may be provided on the outer circumferential surface of the electrode assembly 10 to insulate it from the housing 20 . Any structure of a wound electrode assembly known in the art may be applied without limitation to the present invention.
  • the first electrode includes a first electrode current collector and a first electrode active material coated on one or both surfaces of the first electrode current collector.
  • An uncoated region to which the first electrode active material is not applied is present at one end of the first electrode current collector in the width direction (parallel to the Z-axis).
  • the uncoated region serving as the first electrode tab will be referred to as a first uncoated region 11 hereinafter.
  • the first uncoated region 11 is provided above the electrode assembly 10 accommodated in the housing 20 in the height direction (parallel to the Z-axis).
  • the first electrode current collector includes a first uncoated region 11 that is not coated with an active material layer on a long side end and is exposed to the outside of the separator, and a portion of the first uncoated region 11 is formed as itself. It is used as an electrode tab.
  • the first uncoated region 11 may be, for example, a positive electrode tab.
  • the first uncoated region 11 may include a plurality of segments divided along the winding direction of the electrode assembly 10 .
  • the plurality of segments may be bent along a radial direction of the electrode assembly 10 .
  • the plurality of bent fragments may be overlapped in multiple layers.
  • the first uncoated region coupling part 32 to be described later may be coupled to a region in which a plurality of fragments overlap in multiple layers.
  • the second electrode includes a second electrode current collector and a second electrode active material coated on one or both surfaces of the second electrode current collector.
  • An uncoated region to which the second electrode active material is not applied is provided at the other end of the second electrode current collector in the width direction (parallel to the Z-axis).
  • the uncoated region functioning as the second electrode tab will be referred to as a second uncoated region 12 hereinafter.
  • the second uncoated region 12 is provided under the height direction (parallel to the Z-axis) of the electrode assembly 10 accommodated in the housing 20 .
  • the second electrode current collector includes a second uncoated region 12 that is not coated with an active material layer on a long side end and is exposed to the outside of the separator, and at least a portion of the second uncoated region 12 is itself. is used as an electrode tab.
  • the second uncoated region 12 may be, for example, a positive electrode tab.
  • at least a portion of the second uncoated region 12 may include a plurality of segments divided along the winding direction of the electrode assembly 10 .
  • the plurality of segments may be bent along a radial direction of the electrode assembly 10 .
  • the plurality of bent fragments may be overlapped in multiple layers.
  • the second current collector 70 which will be described later, may be coupled to a region in which a plurality of fragments are overlapped in multiple layers.
  • the first uncoated area 11 and the second uncoated area 12 extend in opposite directions along the height direction (parallel to the Z-axis) of the cylindrical battery 1 .
  • the first uncoated area 11 extends toward the closed portion of the housing 20
  • the second uncoated area 12 extends toward the open portion of the housing 20 .
  • the positive active material coated on the positive electrode plate and the negative electrode active material coated on the negative electrode plate may be used without limitation as long as the active material is known in the art.
  • the positive active material has the general formula A[A x M y ]O 2+z (A includes at least one element of Li, Na, and K; M is Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, at least one element selected from Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, and Cr; x ⁇ 0, 1 ⁇ x+y ⁇ 2, 0.1 ⁇ z ⁇ 2; stoichiometric coefficients x, y and z are selected such that the compound remains electrically neutral).
  • the positive active material includes an alkali metal compound xLiM 1 O 2 (1x)Li 2 M 2 O 3 (M 1 comprising at least one element having an average oxidation state 3; M; 2 includes at least one element having an average oxidation state 4; 0 ⁇ x ⁇ 1).
  • the positive active material may have the general formula Li a M 1 x Fe 1x M 2 y P 1y M 3 z O 4z (M 1 is Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, At least one element selected from Nd, Al, Mg and Al M 2 is Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si , Ge, including at least one element selected from V and S; M 3 contains a halogen element optionally including F; ⁇ 1; stoichiometric coefficients a, x, y and z are chosen such that the compound remains electrically neutral), or Li 3 M 2 (PO 4 ) 3 [M is Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr , Mo, Ni, Al, including at least one element selected from Mg and Al] may be a lithium metal phosphate represented by.
  • M 1 is Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo
  • the positive electrode active material may include primary particles and/or secondary particles in which the primary particles are aggregated.
  • the negative active material may be a carbon material, lithium metal or lithium metal compound, silicon or a silicon compound, tin or a tin compound.
  • a metal oxide having a potential of less than 2V, such as TiO 2 and SnO 2 may also be used as the negative electrode active material.
  • As the carbon material all of low-crystalline carbon, high-crystalline carbon, and the like may be used.
  • the separator is a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of a polyolefin-based polymer such as an ethylene homopolymer, a propylene homopolymer, an ethylene/butene copolymer, an ethylene/hexene copolymer, or an ethylene/methacrylate copolymer. Or they can be used by laminating them.
  • the separator may be a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like.
  • At least one surface of the separator may include a coating layer of inorganic particles. It is also possible that the separation membrane itself is made of a coating layer of inorganic particles. Particles constituting the coating layer may have a structure combined with a binder so that an interstitial volume exists between adjacent particles.
  • the inorganic particles may be formed of an inorganic material having a dielectric constant of 5 or more.
  • the inorganic particles are Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1x La x Zr 1y Ti y O 3 (PLZT), PB(Mg 3 Nb 2/3 )O 3 PbTiO 3 ( PMNPT), BaTiO 3 , hafnia(HfO 2 ), SrTiO 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, CaO, ZnO and Y 2 O 3 At least one selected from the group consisting of material may be included.
  • the electrolyte may be a salt having a structure such as A + B ⁇ .
  • a + includes an ion composed of an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + or a combination thereof.
  • B - is F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , AlO 4 - , AlCl 4 - , PF 6 - , SbF 6 - , AsF 6 - , BF 2 C 2 O 4 - , BC 4 O 8 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , C 4 F 9 SO 3 - , CF
  • the electrolyte can also be used by dissolving it in an organic solvent.
  • organic solvent propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC) , dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl- 2-pyrrolidone, NMP), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone ( ⁇ -butyrolactone), or a mixture thereof may be used.
  • PC propylene carbonate
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • DPC dipropyl carbonate
  • dimethyl sulfoxide acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofur
  • the housing 20 is a substantially cylindrical container having an opening formed thereunder, and is made of, for example, a conductive material such as metal.
  • a material of the housing 20 for example, iron, stainless steel, or nickel-plated iron may be applied.
  • An upper surface positioned opposite to the open portion will be referred to as a closed portion.
  • the side wall portion and the closing portion of the housing 20 may be integrally formed. Alternatively, the side wall portion and the closing portion of the housing 20 may be provided separately from each other and may be coupled to each other by welding or the like.
  • the upper surface of the housing 20 (a surface parallel to the X-Y plane), that is, the outer surface 20a of the closing part may have an approximately flat shape.
  • the housing 20 accommodates the electrode assembly 10 through an opening formed below, and also accommodates the electrolyte.
  • the housing 20 is electrically connected to the electrode assembly 10 .
  • the housing 20 is electrically connected to, for example, the second uncoated region 12 of the electrode assembly 10 .
  • the housing 20 has the same polarity as the second uncoated region 12 .
  • the housing 20 may include a beading portion 21 and a crimping portion 22 formed at a lower end thereof.
  • the beading part 21 is located below the electrode assembly 10 .
  • the beading part 21 is formed by press-fitting the outer peripheral surface of the housing 20 .
  • the upper beading part 21a and the lower beading part 21b positioned at the upper and lower sides, respectively, based on the innermost part 21c of the beading part 21 positioned in the innermost direction along the press-fitting direction have an asymmetrical shape with each other. can have Such asymmetrical shape may be formed in a process in which the housing 20 is compressed along the height direction (parallel to the Z-axis) through a sizing process.
  • the sizing process is a process of adjusting the height of the cylindrical battery 1 to a design form factor by pressing the housing 20 along the winding axis direction of the electrode assembly 10 .
  • the lower beading portion 21b may have a flat portion substantially parallel to the closing portion of the housing 20 .
  • the upper beading portion 21a may have an upwardly inclined shape at least partially along the direction toward the innermost portion 21c. Accordingly, the upper beading portion 21a may be fixed by pressing the lower portion of the electrode assembly 10 .
  • the beading portion 21 prevents the electrode assembly 10 having a size approximately corresponding to the inner diameter of the housing 20 from escaping through the opening formed at the bottom of the housing 20, and the cap 30 is seated. It may function as a support.
  • the lower beading portion 21b may function as a support for fixing the current collector (the contact portion 73a of the second current collector 70 , the sealing gasket G1 , etc.) as well as the cap 30 to be described later.
  • the crimping part 22 is formed under the beading part 21 .
  • the crimping part 22 extends from the lower beading part 21 .
  • the crimping part 22 has an extended and bent shape so as to surround a portion of the outer peripheral surface of the cap 30 disposed below the beading part 21 and a lower surface of the cap 30 .
  • the crimping part 22 may fix the sealing gasket G1 in addition to the cap 30 .
  • the present invention does not exclude the case in which the housing 20 does not include the beading portion 21 and/or the crimping portion 22 .
  • the electrode assembly 10 is fixed and/or the cap 30 is fixed and/or the housing 20 is not provided.
  • the housing 20 may be configured to have a different thickness for each location.
  • the housing 20 may be formed so that the thickness of the side wall portion is thinner than the thickness of the closing portion. In this configuration, since the diameter of the electrode assembly 10 can be formed to be larger, it may be advantageous in terms of energy density.
  • the housing 20, the closed portion, that is, the region forming the upper surface, may have, for example, a thickness in a range of about 0.4 mm to 1.2 mm, more preferably a thickness in a range of about 0.6 mm to 1.0 mm.
  • a thickness in a range of about 0.4 mm to 1.2 mm more preferably a thickness in a range of about 0.6 mm to 1.0 mm.
  • the thickness of the closing part of the housing 20 is too thin, a risk of deformation of the housing 20 may increase during internal pressure increase or welding.
  • the thickness of the closing portion of the housing 20 is too thick, it may be disadvantageous in terms of processing of the housing 20 and loss in terms of energy density may be large. Therefore, it is necessary to manage the thickness of the closing part of the housing 20 at an appropriate level.
  • the housing 20, the side wall portion forming the outer peripheral surface may have a thickness in the range of about 0.3mm to 0.8mm, more preferably have a thickness in the range of about 0.4mm to 0.6mm have. If the thickness of the side wall portion of the housing 20 is too thin, the possibility of the fire spreading to the neighboring cylindrical battery 1 when the cylindrical battery 1 ignites or explodes increases. For example, in a battery pack including a plurality of cylindrical batteries 1 , when an abnormality occurs in some cylindrical batteries 1 to cause ignition and explosion, if the thickness of the side wall of the housing 20 is too thin, the pin Holes may occur, which may increase the risk of cascading fires and explosions.
  • a plating layer may be formed on the housing 20 .
  • the plating layer may include, for example, nickel (Ni).
  • Ni nickel
  • the thickness of the plating layer may be in the range of approximately 1.5 ⁇ m to 6.0 ⁇ m.
  • the cap 30 may be made of, for example, a metal material to ensure rigidity.
  • the cap 30 is sealed with an opening formed at the lower end of the housing 20 . That is, the cap 30 forms the lower surface of the cylindrical battery 1 .
  • the cap 30 may not have a polarity. Having no polarity means that the cap 30 is not electrically connected to the electrode assembly 10 .
  • the cap 30 does not function as a positive terminal or a negative terminal. That is, in the present invention, the cap 30 does not need to be electrically connected to the electrode assembly 10 and the housing 20 , and the material does not necessarily have to be a conductive metal.
  • the cap 30 When the housing 20 of the present invention includes the beading portion 21 , the cap 30 may be supported by the lower surface of the beading portion 21 formed in the housing 20 . In addition, when the housing 20 of the present invention includes the crimping portion 22 , the cap 30 is fixed by the crimping portion 22 . That is, the upper surface of the cap 30 may be supported by the beading portion 21 , and the outer peripheral surface and the lower surface of the cap 30 may be supported by the crimping portion 22 . A sealing gasket G1 may be interposed between the cap 30 and the crimping portion 22 of the housing 20 to secure airtightness of the housing 20 .
  • the housing 20 of the present invention may not include the beading part 21 and/or the crimping part 22 , and in this case, the sealing gasket G1 is the airtightness of the housing 20 . It may be interposed between the cap 30 and the structure for fixing provided on the opening side of the housing 20 for securing.
  • the cap 30 further includes a venting part 31 formed to prevent the internal pressure from increasing beyond a preset value due to the gas generated inside the housing 20 . can do.
  • the preset internal pressure value may be approximately 15 to 35 kgf/cm 2 .
  • the venting part 31 corresponds to a region of the cap 30 having a thinner thickness than that of the peripheral region.
  • the venting part 31 is structurally weak compared to the surrounding area. Therefore, when an abnormality occurs in the cylindrical battery 1 and the internal pressure of the housing 20 increases to a certain level or more, the venting part 31 is broken and the gas generated inside the housing 20 is discharged.
  • the venting part 31 may be formed by partially reducing the thickness of the housing 20 by, for example, notching on one or both surfaces of the cap 30 .
  • the cylindrical battery 1 may have a structure in which both a positive terminal and a negative terminal are present at the upper portion as will be described later, and thus the upper structure is more complicated than the lower structure. Accordingly, the venting part 31 may be formed in the cap 30 constituting the lower surface of the cylindrical battery 1 in order to smoothly discharge the gas generated inside the housing 20 . As shown in FIG. 23 , the lower end of the cap 30 is preferably located higher than the lower end of the housing 20 . In this case, even if the lower end of the housing 20 touches the ground or touches the bottom surface of the housing for the module or pack configuration, the cap 30 does not touch the ground or the bottom surface of the housing for the module or pack configuration. do. Accordingly, it is possible to prevent the pressure required for breaking the venting part 31 from being different from the design value due to the weight of the cylindrical battery 1 , and thus the rupture smoothness of the venting part 31 can be secured. .
  • the venting part 31 may have a continuously or discontinuously extended shape to surround the central region of the cap 30 .
  • venting part 31 is continuously formed while drawing a substantially circle on the cap 30, but the present invention is not limited thereto.
  • the venting part 31 may have an approximately elliptical shape or other geometric shape formed to include the central point of the cap 30 inside.
  • the venting part 31 may be formed discontinuously instead of continuously.
  • the current collector (a first current collector) 40 is coupled to an upper portion of the electrode assembly 10 .
  • the current collector 40 is made of a conductive metal material and is connected to the first uncoated region 11 .
  • the current collector 40 is formed by bending the end of the first uncoated region 11 in a direction parallel to the current collector 40 to form a bonding surface (bent surface) 102 on the can be combined.
  • a bending direction of the first uncoated region 11 may be a radial direction of the electrode assembly 10 .
  • the bending direction of the first uncoated region 11 may be, for example, a direction toward the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the first uncoated area 11 has such a bent shape, the space occupied by the first uncoated area 11 may be reduced, thereby improving energy density.
  • the bonding force may be improved and the contact resistance reduced.
  • the first uncoated region 11 and/or the second uncoated region 12 includes a plurality of segment segments ( FIG. 26 and reference numeral 11a of FIG. 29 ).
  • the plurality of segments may be bent along a radial direction of the electrode assembly 10 .
  • the plurality of bent fragments may be overlapped in multiple layers.
  • the first uncoated portion coupling portion 42 (refer to FIGS. 12 to 15 ) and/or the current collector (second current collector) 70 of the current collector (first current collector) 40 to be described later.
  • the two uncoated region coupling units 72 (refer to FIG. 25 ) may be coupled to regions in which a plurality of fragments overlap in multiple layers.
  • the number of fragments is 10 or more.
  • the overlapping sections are shown.
  • a section in which the number of overlapping layers of the fragments exhibits an approximately maximum value and is maintained approximately constant is defined as a welding target area.
  • the number of overlapping layers in the weld target area may be, for example, approximately ten or more.
  • the first current collector 40 and/or the second current collector 70 which will be described later, are formed with the first uncoated area 11 and/or the second uncoated area 12 so as to overlap the welding target area by at least 50% or more. It can be welded together.
  • the first current collector 40 and/or the second current collector 70 is formed on the substantially flat bonding surface 102 formed by bending the first uncoated area 11 and/or the second uncoated area 12 . When welding, it is preferable to increase the output of the laser in order to sufficiently secure the welding strength.
  • the laser penetrates through the area where the first uncoated area 11 and/or the second uncoated area 12 overlap and penetrates to the inside of the electrode assembly 10 to form a separator, an active material layer, and the like. may damage it. Therefore, in order to prevent laser penetration, it is preferable to increase the number of overlapping layers of the first uncoated area 11 and/or the second uncoated area 12 to a certain level or more. In order to increase the number of overlapping layers of the first uncoated area 11 and/or the second uncoated area 12 , the height of the fragment must be increased. However, when the height of the segment is increased, swell may occur in the first uncoated area 11 and/or the second uncoated area 12 during the manufacturing process of the electrode plate. Therefore, the height of the fragment is preferably adjusted to an appropriate level.
  • the radial length of the section in which the number of overlapping layers of the fragments of the first uncoated region 11 and/or the second uncoated region 12 is 10 or more is approximately 25% or more compared to the radius of the electrode assembly 10 . design, and when welding is performed within the welding target area, the overlapping portions of the first uncoated area 11 and/or the second uncoated area 12 sufficiently mask the laser to protect the laser even if the output of the laser is increased. It is possible to prevent damage to the separator, the active material layer, and the like.
  • the current collector (first current collector) 40 is coupled to an upper portion of the electrode assembly 10 .
  • the current collector 40 is coupled to the terminal 50 . That is, the current collector 40 electrically connects the first uncoated region 11 of the electrode assembly 10 and the terminal 50 .
  • the first current collector 40 is made of a conductive metal material.
  • the current collector 40 has a bonding surface (bent) formed by bending the end of the first uncoated region 11 in a direction parallel to the current collector 40 . face) 102 .
  • the bending direction of the first uncoated region 11 may be, for example, a direction toward the winding center C of the electrode assembly 10 , that is, the core.
  • the first uncoated area 11 has such a bent shape, the space occupied by the first uncoated area 11 may be reduced, thereby improving energy density.
  • the bonding force may be improved and resistance reduced due to an increase in the bonding area between the first uncoated region 11 and the current collector 40 .
  • the current collector 40 includes an edge part 41 , an uncoated part coupling part (first uncoated part coupling part) 42 , and a terminal coupling part ( 43).
  • the edge part 41 is disposed on the electrode assembly 10 and may have a substantially rim shape in which an empty space S is formed.
  • the rim part 41 may have a substantially rectangular rim shape, a hexagonal rim shape, an octagonal rim shape, or other rim shape, unlike shown.
  • the uncoated portion coupling portion (first uncoated portion coupling portion) 42 extends inward from the edge portion 41 and is coupled to the first uncoated portion 11 .
  • the coupling between the current collector 40 and the first uncoated region 11 overlaps the welding target area by at least about 50% or more, which is a section in which the number of overlapping layers of the fragments exhibits an approximately maximum value and is maintained approximately constant. it is preferable That is, the uncoated region coupling portion 42 of the current collector 40 may be coupled to the first uncoated region 11 to overlap the welding target area by at least about 50% or more.
  • the terminal coupling part 43 is spaced apart from the uncoated part coupling part 42 and is located inside the edge part 41 .
  • the terminal coupling part 43 may be coupled to a terminal 50 to be described later by welding.
  • the terminal coupling portion 43 may have substantially the same diameter as the flat portion formed on the bottom surface of the terminal 50, or It may have a larger diameter.
  • the terminal coupling part 43 may be located, for example, approximately at the center of the inner space surrounded by the edge part 41 .
  • the terminal coupling part 43 may be disposed at a position corresponding to a hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the terminal coupling part 43 is a hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 so that the hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 is not exposed to the outside of the terminal coupling part 43 . It may be configured to cover As such, when the hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 is covered, the separator positioned inside the hole is damaged due to the flow rate of the electrolyte passing through the hole, thereby preventing the electrode from being exposed. can To this end, the terminal coupling part 43 may have a larger diameter or width than a hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the uncoated part coupling part 42 and the terminal coupling part 43 are not directly connected, but are spaced apart from each other and are electrically connected by the edge part 41 .
  • the current collector 40 according to an embodiment of the present invention has a structure in which the uncoated part coupling part 42 and the terminal coupling part 43 are not directly connected to each other, but connected through the edge part 41 .
  • connection portion between the edge portion 41 and the terminal coupling portion 43 has a structure in However, such a connection portion is not a portion where a welding portion for bonding between parts is formed. Therefore, in the present invention, it is possible to effectively prevent the occurrence of product defects due to damage to the welding part due to external impact.
  • the current collector 40 may further include a connection part 44 extending inwardly from the edge part 41 and connected to the terminal coupling part 43 .
  • the first uncoated part coupling part 42 and the terminal coupling part 43 may not be directly connected to each other but may be indirectly connected by the connection part 44 .
  • the extending direction of the first uncoated part coupling part 42 and the extending direction of the connecting part 44 may not be parallel.
  • the connection part 44 may extend in a radial direction from an approximate center of the terminal coupling part 43 to be connected to the edge part 41 .
  • the connection part 44 may include a tapered part 44a whose width is narrowed in a direction from the inner surface of the edge part 41 toward the terminal coupling part 43 . That is, the tapered portion 44a may have a shape in which the width of the terminal coupling portion 43 and the edge portion 41 is widened in a direction toward the edge portion 41 from the connection portion thereof.
  • the change in width of the tapered portion 44a may include both a continuous case and a stepwise change case. When the tapered portion 44a is provided, the rigidity of the component may be improved at the connection portion between the connection portion 44 and the edge portion 41 .
  • the tapered portion 44a When the tapered portion 44a is provided, in the manufacturing process of the cylindrical battery 1, for example, the current collector 40 and/or the current collector by holding the tapered portion 44a by a transfer equipment and/or an operator.
  • the combination of the 40 and the electrode assembly 10 can be easily and safely transported. That is, when the tapered portion 44a is provided, it is possible to prevent the occurrence of product defects that may be caused by gripping parts that are welded with other parts, such as the uncoated part coupling part 42 or the terminal coupling part 43 . can
  • the first uncoated part coupling part 42 may be provided in plurality.
  • the plurality of uncoated area coupling parts 42 may be formed in a radial shape, a cross shape, or a combination thereof based on the central portion of the terminal coupling part 43 . can be placed.
  • a plurality of uncoated portion coupling portions 42 may be disposed along the circumferential direction of the edge portion 41 .
  • the terminal coupling part 43 may be connected to the edge part provided between a pair of uncoated part coupling parts 42 adjacent to each other in the circumferential direction of the edge part 41 .
  • the plurality of uncoated portion coupling portions 42 may be spaced apart from each other in a radial direction from the terminal coupling portion 43 , and may be disposed approximately radially with respect to the terminal coupling portion 43 .
  • the number of the first uncoated portion coupling parts 42 may be variously determined in consideration of a resistance level required for the cylindrical battery 1 and an aperture ratio of the first current collector 40 .
  • the plurality of first uncoated portion coupling portions 42 may be regularly arranged along the extending direction of the edge portion 41 .
  • the plurality of first uncoated portion coupling portions 42 may be disposed at substantially equal intervals along the extending direction of the edge portion 41 .
  • An extension length of each of the plurality of first uncoated portion coupling portions 42 may be substantially the same as each other.
  • the first uncoated region coupling portion 42 may be coupled to the first uncoated region 11 by welding.
  • the terminal coupling part 43 may be disposed to be surrounded by the plurality of first uncoated part coupling parts 42 .
  • the terminal coupling part 43 may be coupled to the terminal 50 by welding.
  • the connecting portion 44 may be positioned between a pair of first uncoated portion coupling portions 42 adjacent to each other. In this case, the distance from the connection part 44 to any one of the pair of first uncoated part coupling parts 42 in the extending direction of the edge part 41 is the distance from the connection part 44 to the edge part 41 .
  • the distance to the other one of the pair of first uncoated portion coupling portions 42 along the extension direction may be substantially the same.
  • a cross-sectional area of each of the plurality of first uncoated portion coupling portions 42 may be formed to be substantially the same.
  • Each of the plurality of first uncoated region coupling portions 42 may have substantially the same width and thickness.
  • a plurality of the connection parts 44 may be provided.
  • the number of the connection parts 44 may be determined in consideration of a resistance level required for the cylindrical battery 1 , an aperture ratio of the first current collector 40 , and the like.
  • Each of the plurality of connection portions 44 may be disposed between a pair of first uncoated portion coupling portions 42 adjacent to each other.
  • the plurality of connection parts 44 may be regularly arranged with each other along the extending direction of the edge part 41 .
  • the plurality of connection parts 44 may be disposed at substantially equal intervals along the extending direction of the edge part 41 .
  • the distance from each of the plurality of connecting portions 44 to any one of the pair of first uncoated portion coupling portions 42 adjacent to each other in the extending direction of the edge portion 41 is the other first uncoated portion coupling portion. It may be substantially equal to the distance to the portion 42 .
  • the coupling between the current collector 40 and the first uncoated region 11 may be performed by welding.
  • laser welding, ultrasonic welding, spot welding, etc. may be applied, for example.
  • the connection part 44 may include current blocking parts N, G, and T that are formed to partially reduce the cross-sectional area of the connection part 44 .
  • a reduction in the cross-sectional area of the connecting portion 44 in the region where the current blocking portion is formed may be realized, for example, by partially reducing the width and/or thickness of the connecting portion 44 .
  • electrical resistance in the region in which the current blocking unit is formed increases, thereby causing breakage in the current blocking unit when overcurrent occurs, thereby enabling rapid current blocking.
  • a plurality of the current blocking units may be provided along the length direction of the connection unit. When the plurality of connection parts 44 are provided, the current blocking part may be provided on at least one of the plurality of connection parts 44 .
  • the current blocking unit may include, for example, at least one of a notch, a groove, and a through hole.
  • connection part 44 includes the tapered part 44a
  • the current blocking part may be located closer to the tapered part 44a side than the terminal coupling part 43 side. A relatively large amount of heat is generated in the narrowest portion of the tapered portion 44a, which allows a current blocking unit close to the tapered portion 44a to quickly block overcurrent.
  • the current blocking unit is located in a region corresponding to the welding target region of the electrode assembly 10 described above. It is preferable to be provided. This is because, in this region, the number of overlapping layers of the fragments of the first uncoated area 11 is maintained to the maximum, whereby the overlapped fragments can function as a mask.
  • the current blocking part may be formed, for example, at a point approximately 40% to 90% away from the core of the electrode assembly 10 in a radial direction based on the radius of the electrode assembly.
  • the current blocking part may be located approximately at the center between the core and the outermost part of the electrode assembly 10 .
  • the current blocking part may include a notch N formed on at least one surface of the connection part 44 .
  • the notch N may have a shape in which the width of the connection part 44 becomes narrower toward the inside from the surface.
  • the notch N may be formed on a side surface and/or an upper surface and/or a lower surface of the connection part 44 . As shown in FIG. 17 , when a plurality of the connection parts 44 are provided, they may be formed in at least one of the plurality of connection parts 44 .
  • the current blocking part may include a groove G formed on at least one surface of the connection part 44 .
  • the groove G may be formed on a side surface and/or an upper surface and/or a lower surface of the connection part 44 .
  • the groove G may be formed in at least one of the plurality of connection parts 44 .
  • the current blocking part may include a through hole T formed on at least one surface of the connection part 44 .
  • the through hole T may have a shape penetrating between an upper surface and a lower surface of the connection part 44 and/or a shape penetrating a side surface of the connection part 44 .
  • the through hole T may be formed in at least one of the plurality of connection parts 44 .
  • connection parts 44 when there are a plurality of connection parts 44 and a current blocking part is provided in two or more of these connection parts 44, all of the plurality of current blocking parts may have substantially the same shape or have different shapes.
  • the plurality of current blocking units may include at least two or more of a notch N, a groove G, and a through hole T.
  • a tape 46 may be coupled to the current blocking unit.
  • the tape 46 may be configured to wrap around the connection portion 44 in the region where the current blocking portion is formed.
  • the tape 46 may be made of various materials, for example, polyimide (PI) that is not easily deformed by heat.
  • PI polyimide
  • the material of the tape 46 of the present invention is not limited thereto.
  • the cross-sectional area of the connection part 44 in the region where the current blocking part is formed may be in the range of about 0.6 to 0.9 compared to the cross-sectional area of the connection part 44 in the region where the current blocking part is not formed.
  • the width of the connection part 44 in the region where the current blocking part is formed is the connection part in the region where the current blocking part is not formed. It may range from approximately 0.6 to 0.9 relative to the width of (44). This is the same even when the current blocking unit is provided in the form of reducing the thickness while maintaining the width of the connection unit 44 .
  • the cross-sectional area reduction due to the current blocking part is too large, the resistance of the cylindrical battery 1 becomes too large, and when the cross-sectional area reduction amount is small, it is difficult to achieve the purpose of blocking the overcurrent.
  • the number of the connection parts 44 may be one or two. This is for a quick overcurrent cut-off. When the number of the connection parts 44 is too large, the flow of current may be dispersed, making it difficult for the fusing function to operate normally. Considering the viewpoint of securing rigidity of the current collector 40 together, the number of the connection parts 44 may be two. In another aspect, the cross-sectional area of the connecting portion 44 may be in the range of about 0.2 to 1.0 compared to the cross-sectional area of the uncoated portion coupling portion 42 .
  • the width of the connection part 44 is in the range of about 0.2 to 1.0 compared to the width of the uncoated part coupling part 42 .
  • the ratio of the area in which the current collector 40 does not contact the upper surface of the electrode assembly 10 to the area of a circle having the outer diameter of the electrode assembly 10 as the diameter of the current collector ( 40) can be defined as the aperture ratio.
  • the aperture ratio can be calculated by the following equation.
  • the aperture ratio of the current collector 40 may be, for example, about 20% or more and less than 100%, and preferably, about 30% or more and less than 100%.
  • the region where the current collector 40 comes into contact with the electrode assembly 10 includes an edge portion ( 41 ), the uncoated part coupling part 42 , and the connection part 44 . That is, the ratio of the area in which the current collector 40 contacts the electrode assembly 10 to the area of a circle having a diameter equal to the outer diameter of the electrode assembly 10 may be about 80% or less, preferably may be about 70% or less.
  • the electrolyte may be smoothly impregnated. That is, there is a gap around the terminal coupling part 43 located in the center of the current collector 40 , and the electrolyte is spread radially through this gap, moves into the opening space, and then permeates toward the electrode assembly 10 .
  • the current collector (first current collector) 40 in addition to the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 5 to 10 , includes first adjacent first uncoated areas between the first uncoated part coupling parts 42 adjacent to each other. It further includes a bridge part 45 connecting at least one of between the uncoated part coupling part 42 and the connection part 44 and between the connection parts 44 adjacent to each other.
  • the bridge part 45 is located more inside than the edge part 41 .
  • the current collector 40 may include an impregnation hole 40a formed between the edge portion 41 and the bridge portion 45 .
  • the impregnation hole 40a may have, for example, a substantially slit shape extending along the extending direction of the edge part 41 .
  • the impregnation hole 40a may improve the impregnation property by increasing the ratio of the empty space S formed inside the edge portion 41 to facilitate circulation of the electrolyte injected into the housing 20 .
  • the terminal 50 is made of a conductive metal material.
  • a material of the terminal 50 for example, aluminum (Al) may be used.
  • Al aluminum
  • 10 series of aluminum having a relatively low electrical resistance may be applied. It passes through the upper surface of the housing 20 , that is, the surface (parallel to the X-Y plane) located on the opposite side of the opening of the housing 20 .
  • the terminal 50 is electrically connected to, for example, the first uncoated region 11 of the electrode assembly 10 .
  • the terminal 50 has a first polarity. Accordingly, the terminal 50 can function as a first electrode terminal in the cylindrical battery 1 of the present invention.
  • the terminal 50 When the terminal 50 has the first polarity as described above, the terminal 50 is electrically insulated from the housing 20 having the second polarity. Electrical insulation between the terminal 50 and the housing 20 may be realized in various ways. For example, insulation can be realized by interposing the insulating gasket G2 between the terminal 50 and the housing 20 . Alternatively, insulation may be realized by forming an insulating coating layer on a part of the terminal 50 . Alternatively, a method of structurally and firmly fixing the terminal 50 so that the contact between the terminal 50 and the housing 20 is impossible may be applied. Alternatively, a plurality of methods among the above-described methods may be applied together.
  • the terminal 50 includes a terminal exposed portion 51 and a terminal insertion portion 52 .
  • the terminal insertion part 52 may include an electrical connection part 52a and a flange part 52b.
  • the terminal exposed portion 51 is exposed to the outside of the housing 20 .
  • the terminal exposed portion 51 may be located approximately at the center of the closing portion of the housing 20 .
  • the maximum width of the terminal exposed portion 51 may be larger than the maximum width of a hole formed in the housing 20 for insertion of the terminal 50 .
  • the terminal insertion part 52 may pass through an approximately central portion of the closing part of the housing 20 , and the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 may be electrically connected to the first uncoated part 11 . .
  • the terminal insertion part 52 may have a shape surrounded by the insulator 60 so that the side surface thereof is not exposed.
  • the flange portion 52b of the terminal insertion portion 52 is formed around the electrical connection portion 52a and may be riveted on the inner surface of the closing portion of the housing 20 . That is, the flange portion 52b of the terminal insertion portion 52 may be curved toward the inner surface of the closing portion of the housing 20 . Therefore, the maximum width of the terminal insertion part 52 after the riveting process for fixing the terminal 50 is performed is greater than the maximum width of the hole formed in the housing 20 so that the terminal insertion part 52 passes. can be formed.
  • the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 is coupled to the terminal coupling part 43 of the current collector (first current collector) 40 .
  • the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 may have, for example, a substantially cylindrical shape.
  • the shape of the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 is not limited thereto.
  • the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 may have various shapes, such as, for example, a cylindrical shape having an elliptical cross-section, a square pillar shape, a hexagonal pillar shape, or an octagonal pillar shape.
  • a bottom surface of the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 may be formed to be at least partially substantially flat.
  • the coupling between the bottom surface of the central region of the terminal insertion part 52 and the current collector (first current collector) 40 is, for example, laser welding, spot welding or This can be done by ultrasonic welding.
  • the welding is performed by irradiating a laser through a hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 or inserting a tool for ultrasonic welding or spot welding on one side of the current collector 40 (electrode assembly 10) It can be done by forming a weld bead (W) on the surface facing the hole formed in the winding center (C) of.
  • a guide pipe (not shown) for welding may be inserted into the hole formed in the winding center C.
  • the welding pattern drawn by the welding bead W formed on one surface of the terminal coupling part 43 of the current collector 40 is the center of the bottom surface of the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 . It can be drawn in the form of enclosing (P).
  • the welding pattern may be, for example, approximately circular, and alternatively, may have an approximately elliptical shape, or a polygonal shape such as an approximately square, hexagonal, or octagonal shape.
  • the welding pattern formed by the welding bead W may be formed continuously (see FIG. 10 ) or discontinuously (see FIG. 11 ).
  • a circle, an ellipse, a polygon, etc., which are examples of the shape of the welding pattern formed by the welding bead W, do not mean a geometrically perfect circle, oval, polygon, or the like.
  • the diameter of the flat part formed on the bottom surface of the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 may be determined in consideration of welding strength with the current collector 40 .
  • the tensile force of the welding part between the flat part and the current collector (first current collector) 40 is at least about 2 kgf or more, or 3 kgf or more, or 4 kgf or more, or 5 kgf or more, or 6 kgf or more, or 7 kgf or more, or 8 kgf or more, or 9 kgf or more, or 10 kgf or more. It is preferable to increase the tensile force of the welding part as much as possible within an allowable range by selecting the best welding method.
  • a diameter (or a maximum width) of the welding pattern formed on the flat part may be at least about 2 mm in order to satisfy the tensile force condition of the welding part.
  • the diameter of the welding pattern is defined as the converted diameter of the circle (2*(S/ ⁇ ) 0.5 ) when the area (S) of the weld bead (W) appearing on the surface of the welded area is converted into the area ( ⁇ r 2 ) of the circle.
  • the flat portion formed on the bottom surface of the electrical connection portion 52a of the terminal insertion portion 52 corresponds to the weldable region.
  • the diameter of the weldable region may be approximately 3 mm to 14 mm.
  • a welding pattern is formed using laser welding, it is difficult to secure a welding pattern having a diameter of 2 mm or more due to interference of a laser beam.
  • the diameter of the weldable region exceeds approximately 14 mm, the diameter of the terminal exposed portion 51 of the terminal 50 is inevitably larger than that, and thus a housing to be used as an electrode terminal having a polarity opposite to that of the terminal 50 It becomes difficult to sufficiently secure the area of the outer surface 20a of (20).
  • the ratio of the area of the weld pattern to the area of the weldable area required to secure a tensile force of at least about 5 kgf or more is approximately 2.04% ( ⁇ 1 2 / ⁇ 7 2 ) to 44.4% ( ⁇ 1 2 / ⁇ 1.5 2 ) is preferred.
  • the flat portion formed on the bottom surface of the electrical connection portion 52a of the terminal insertion portion 52 and the current collector 40 are welded by a laser, and the welding bead W is continuously or substantially in the form of an arc pattern.
  • the diameter of the arc welding pattern is preferably about 2 mm or more, preferably about 4 mm or more.
  • the diameter of the circular welding pattern is about 2 mm or more it is preferable when the diameter of the circular welding pattern satisfies the corresponding condition, it is possible to secure sufficient welding strength by increasing the tensile force of the welding part to about 2 kgf or more.
  • the diameter of the flat portion formed on the bottom surface of the terminal 50 corresponding to the weldable region may be adjusted in the range of approximately 3 mm to 14 mm.
  • the radius of the flat portion is less than about 3 mm, it is difficult to form a welding pattern having a diameter of about 2 mm or more using a laser welding tool, an ultrasonic welding tool, or the like.
  • the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention has a structure in which the bottom surface of the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 is welded to the current collector 40 as described above.
  • the coupling area between the current collector 40 and the terminal 50 can be maximized. That is, at least a portion of the bottom surface of the electrical connection part 52a is formed to be flat, and thus the coupling area between the terminal 50 and the current collector 40 can be maximized. Therefore, the cylindrical battery 1 according to an embodiment of the present invention ensures smooth current flow at the coupling portion of the current collector 40 and the terminal 50 in the case where a large amount of current flows due to rapid charging. This can bring about the effect of shortening the charging time and reducing the amount of heat generated.
  • the insulating gasket G2 includes a gasket exposed portion GA and a gasket insertion portion GB.
  • the gasket exposed portion GA is interposed between the terminal exposed portion 51 of the terminal 50 and the housing 20 .
  • the gasket exposed portion GA may extend longer than the terminal exposed portion 51 , and thus may be exposed to the outside of the terminal exposed portion 51 when the cylindrical battery 1 is viewed from above.
  • the gasket insertion part GB is interposed between the terminal insertion part 52 of the terminal 50 and the housing 20 .
  • the gasket inserting part GB may be deformed together during riveting of the flange part 52b of the terminal inserting part 52 to be in close contact with the inner surface of the closing part of the housing 20 .
  • the insulating gasket G2 may be made of, for example, a resin material having insulation and elasticity.
  • the insulator 60 may be provided between the current collector (first current collector) 40 and the inner surface of the housing 20 .
  • the insulator 60 prevents contact between the current collector 40 and the housing 20 .
  • the insulator 60 may also be interposed between the upper end of the outer peripheral surface of the electrode assembly 10 and the inner surface of the housing 20 . That is, the insulator 60 may also be interposed between the first uncoated portion 11 and the inner surface of the side wall portion of the housing 20 . This is to prevent contact between the first uncoated region 11 extending toward the closing portion of the housing 20 and the inner circumferential surface of the housing 20 .
  • the terminal 50 passes through the insulator 60 and is coupled to the current collector 40 .
  • the insulator 60 may include a hole formed at a substantially central portion thereof.
  • the hole formed in the insulator 60 may be formed at a position corresponding to the terminal coupling portion 43 of the silver current collector 40 .
  • the hole formed in the insulator 60 may be formed at a position corresponding to the hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the hole formed in the insulator 60 may include a terminal 50 . ) may be formed at a position corresponding to the electrical connection portion 52a of the terminal insertion portion 52 provided in the . Accordingly, the electrical connection part 52a of the terminal insertion part 52 may be coupled to the terminal coupling part 43 of the current collector 40 through a hole formed in the insulator 60 .
  • the lower end of the terminal 50 coupled to the terminal coupling part 43 may be located substantially at the same height as the lower surface of the insulator 60 or may be located higher. In this case, the welding joint portion between the terminal 50 and the first current collector 40 is located outside the hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the thickness of the insulator 60 may be substantially the same as or greater than the distance from the inner surface of the closing part of the housing 20 to the flat part provided at the lower end of the terminal 50 .
  • the insulator 60 fills the space between the inner surface of the closing part of the housing 20 and the current collector 40 in the height direction (parallel to the Z-axis) so that the electrode assembly 10 flows up and down.
  • the thickness may correspond to the distance between the inner surface of the closing part of the housing 20 and the current collector 40 .
  • the upper surface of the insulator 60 may contact the inner surface of the closing part of the housing 20
  • the lower surface of the insulator 60 may contact the upper surface of the current collector 40 .
  • the current collector (second current collector) 70 is coupled to a lower portion of the electrode assembly 10 .
  • the current collector 70 is made of a metal material having conductivity, and is coupled to the second uncoated region 12 .
  • the current collector 70 is electrically connected to the housing 20 .
  • the current collector 70 electrically connects the second uncoated region 12 and the housing 20 .
  • the current collector 70 may be fixed by being interposed between the lower surface (the seating surface) of the beading portion 21 of the housing 20 and the sealing gasket G1 at least a portion of the peripheral region thereof. In this case, the current collector 70 may be welded on the seating surface formed by the beading portion 21 of the housing 20 .
  • the sealing gasket G1 is disposed in the crimping portion 22 and is interposed between the housing 20 and the cap 30 .
  • the current collector 70 may include a second current collector hole 70a formed in a region corresponding to the hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the winding center hole and the second current collector hole 70a of the electrode assembly 10 communicate with each other, and a welding rod is inserted for welding between the terminal 50 and the terminal coupling part 43 of the first current collector 40 .
  • it may function as a passage for irradiation of a laser beam.
  • the second current collector hole 70a is equal to or larger than the hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 so as not to cover the hole formed in the winding center C of the electrode assembly 10 . It may be configured to have a diameter.
  • the hole formed in the winding center C may be covered and the injection property may be reduced, and welding It may be difficult to secure enough space for insertion of a device for laser irradiation or laser irradiation.
  • the diameter of the second current collector hole 70a is greater than the diameter of the hole formed in the winding center C provided in the core of the electrode assembly 10 . It may be small.
  • the diameter of the second current collector hole 70a may be 0.5*R3 or more and less than R3, preferably, 0.7*R3 or more R3 may be less than
  • the separator or uncoated portion on the winding center side may come out from the lower surface of the electrode assembly 10 by strong pressure while gas is discharged from the winding center portion when the vent is formed.
  • the diameter of the second current collector hole 70a is smaller than the diameter of the hole provided in the core of the electrode assembly 10 , the separator or uncoated part located at the winding center side is separated from the lower surface of the electrode assembly 10 . It has a preventable effect.
  • the diameter of the second current collector hole 70a is preferably 0.5*R3 or more, and more preferably 0.7*R3 or more.
  • the second current collector 70 may include a second uncoated part coupling part 72 coupled to the second uncoated part 12 and a housing coupling part 73 coupled to the housing 20 .
  • the second current collector 70 may further include a support part 71 .
  • the second uncoated region 12 and the second uncoated region coupling portion 72 may be coupled to each other by welding.
  • the housing 20 and the housing coupling part 73 may be coupled to each other by welding.
  • the housing coupling part 73 may be electrically coupled to the lower surface of the beading part 21 .
  • the support part 71 is disposed under the electrode assembly 10 .
  • the second uncoated part coupling part 72 may extend from the support part 71 along the radial direction of the electrode assembly 10 to be coupled to the second uncoated part 12 .
  • the housing coupling part 73 may extend from the support part 71 along a radial direction of the electrode assembly 10 to be coupled to the inner surface of the housing 20 .
  • the second uncoated part coupling part 72 and the housing coupling part 73 may not be directly connected to each other, but may be indirectly connected through the support part 71 .
  • the second current collector 70 and the electrode assembly 10 are coupled to each other and the second current collector 70 and the housing 20 are coupled to each other.
  • the possibility of damage can be minimized.
  • the second current collector 70 of the present invention has a structure in which the second uncoated part coupling part 72 and the housing coupling part 73 are only indirectly connected as described above.
  • the second current collector 70 has a structure that does not include the support part 71 that indirectly connects the second uncoated part coupling part 72 and the housing coupling part 73 and/or the second uncoated part coupling part 72 .
  • the coupling portion 72 and the housing coupling portion 73 may have a structure directly connected to each other.
  • the support portion 71 may also be coupled to the second uncoated region 12 .
  • the support part 71 and the second uncoated part coupling part 72 are positioned higher than the bead part 21 when the bead part 21 is formed in the housing 20 .
  • a plurality of second uncoated region coupling units 72 may be provided.
  • the plurality of second uncoated area coupling parts 72 are formed of the housing 20 approximately radially from the support part 71 of the second current collector 70 . It may have a shape extending toward the side wall.
  • Each of the plurality of second uncoated part coupling parts 72 may be positioned to be spaced apart from each other along the circumference of the support part 71 .
  • a plurality of the housing coupling parts 73 may be provided.
  • the plurality of housing coupling parts 73 may have a shape extending from the center of the second current collector 70 toward the sidewall of the housing 20 approximately radially. Accordingly, the electrical connection between the second current collector 70 and the housing 20 may be made at a plurality of points. As such, the coupling for electrical connection is made at a plurality of points, thereby maximizing the coupling area to minimize electrical resistance.
  • Each of the plurality of housing coupling parts 73 may be positioned to be spaced apart from each other along the circumference of the support part 71 . At least one housing coupling part 73 may be positioned between the adjacent second uncoated part coupling parts 72 .
  • the plurality of housing coupling parts 73 may be coupled to, for example, the beading part 21 among the inner surfaces of the housing 20 .
  • the housing coupling parts 73 may be coupled to the lower surface of the beading part 21 .
  • the housing coupling portion 73 may include a contact portion 73a coupled to the inner surface of the housing 20 and an extension portion 73b connecting the support portion 71 and the contact portion 73a.
  • the contact portion 73a is coupled to the inner surface of the housing 20 .
  • the contact portion 73a may be coupled to the beading portion 21 as described above. More specifically, the contact portion 73a may be electrically coupled to a flat portion formed on the lower surface of the beading portion 21 formed in the housing 20 , and the lower surface of the beading portion 21 and the sealing gasket G1 . may be interposed between them.
  • the contact portion 73a may have a shape extending from the beading portion 21 to a predetermined length along the circumferential direction of the housing 20 .
  • the current collector 70 is formed by bending the end of the second uncoated region 12 in a direction parallel to the current collector 70 on a bonding surface.
  • the bending direction of the second uncoated region 12 may be a radial direction of the electrode assembly 10 , for example, a direction toward the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the space occupied by the second uncoated area 12 may be reduced, thereby improving energy density.
  • the second uncoated region may be combined with the second uncoated region 12 so as to overlap the welding target area by at least about 50% or more, which is a section in which the number of overlapping layers formed by bending the fragments of step 12) is maintained approximately constant.
  • the distance from the center of the first current collector 40 to the outermost part of the edge part 41 is,
  • the distance from the central portion of the second current collector 70 to the outermost portion of the second uncoated portion coupling portion 72 may be longer than that of the second current collector 70 .
  • the first current collector 40 may have a diameter close to the inner diameter of the housing 20 .
  • the first current collector 40 may have an outer diameter in the range of about 33% to 98.5% of the inner diameter of the housing 20 .
  • the minimum value of the outer diameter of the first current collector 40 is a value to prevent an excessive increase in resistance.
  • the maximum value of the outer diameter of the first current collector 40 is, for example, a tolerance of the outer diameter of the first current collector 40 that may be generated when the current collector 40 is manufactured, the electrode assembly 10 and the first collector Assembling tolerance that occurs when the whole 40 is combined, tolerance of the inner diameter of the housing 20 that may occur when the housing 20 is manufactured, and the assembly of the electrode assembly 10 and the first current collector 40 are combined with the housing ( 20), taking into account tolerances on positions that may occur when inserting into the interior.
  • the ratio of the outer diameter of the first current collector 40 to the inner diameter becomes smaller than the maximum value.
  • the outer diameter of the first current collector 40 is limited at a level that is formed to be minutely smaller than the inner diameter of the housing 20 in consideration of such tolerance, in the case of the second current collector 70, the sizing ( The diameter may be further limited to avoid interference that may occur during the sizing process.
  • the distance from the central portion of the second current collector 70 to the outermost portion of the second uncoated portion coupling portion 72 is the inner diameter in the region where the beading portion 21 of the housing 20 is formed. It may be formed equal to or shorter than half of
  • the length L1 of the welding portion connecting the first uncoated region coupling portion 42 and the first uncoated region 11 of the first current collector 40 in the radial direction of the electrode assembly 10 is greater than the length L2 of the welding portion coupling the second uncoated portion coupling portion 72 and the second uncoated portion 12 of the second current collector 70 extending in the radial direction of the electrode assembly 10 . It can be formed longer.
  • the first current collector 40 is a positive current collector made of aluminum and the second current collector 70 is a negative current collector made of copper
  • the length L1 is formed longer than the length L2
  • the extended length of the welded portion coupling the current collectors 40 and 70 and the uncoated regions 11 and 12 means the extended length of the weld bead formed by welding.
  • the distance may be substantially the same as a distance from the start point of the welding part that couples the second uncoated part coupling part 72 to the second uncoated part 12 .
  • substantially the same may mean that the two distances are equal to each other or have a deviation of, for example, about 5% or less.
  • the area in which the current collector (second current collector) 70 does not contact the lower surface of the electrode assembly 10 compared to the area of a circle having the outer diameter of the electrode assembly 10 as the diameter. may be defined as the aperture ratio of the current collector 70 .
  • the aperture ratio can be calculated by the following equation.
  • the aperture ratio of the current collector 70 may be, for example, about 30% or more and less than 100%, and preferably, about 60% or more and less than 100%.
  • a region where the current collector 40 comes into contact with the electrode assembly 10 includes a support part 71 . ) and an uncoated part coupling part (second uncoated part coupling part) 72 . That is, the ratio of the area in which the current collector 70 contacts the electrode assembly 10 to the area of a circle having a diameter equal to the outer diameter of the electrode assembly 10 may be about 70% or less, preferably may be about 40% or less.
  • the electrolyte When the opening ratio of the current collector 70 is within the above range, the electrolyte may smoothly penetrate into the electrode assembly 10 through a region not blocked by the current collector 70 when the electrolyte is injected. That is, when the aperture ratio of the current collector 70 is within the above range, the electrolyte permeates into the electrode assembly 10 through the hole formed in the winding center C provided in the electrode assembly 10, and in particular, the segment 11a. Since there is a fine gap between the overlapping surfaces and the spacing pitch, the electrolyte may smoothly permeate into the electrode assembly 10 by a capillary phenomenon through the gap.
  • the structure of the electrode assembly 10 will be described in more detail with reference to FIGS. 26 to 29 .
  • the first electrode among the first and second electrodes described above will be described as an example, but the structure of the first electrode may be equally applied to the second electrode.
  • the first electrode 110 includes a first electrode current collector 111 in the form of a sheet made of a foil of a conductive material, and at least one surface of the first electrode current collector 111 . It includes the formed first active material layer 112 and the first uncoated region 11 formed by not coating the active material on the long side end of the first electrode current collector 111 .
  • the first uncoated region 11 may include a plurality of notched fragments 11a.
  • the plurality of segment pieces 11a form a plurality of groups, and the segment pieces 11a belonging to each group may have substantially the same height (length in the Z direction) and/or width (length in the X direction) and/or the spacing pitch. have.
  • the number of segments 11a belonging to each group may be increased or decreased than illustrated.
  • the segment 11a has a geometric shape in which at least one straight line and/or at least one curved line are combined.
  • the segment 11a may have a trapezoidal shape, and may be deformed into a quadrangle, a parallelogram, a semicircle, or a semiellipse.
  • the height of the segment 11a may be increased step by step along one direction parallel to the winding direction of the electrode assembly 10 , for example, from the core side to the outer circumferential side.
  • the core-side uncoated region 11-1 adjacent to the core side of the electrode assembly 10 may not include the segment 11a, and the height of the core-side uncoated region 11-1 may be different from that of the other region. may be lower than wealth.
  • the outer uncoated region 11 - 2 adjacent to the outer periphery of the electrode assembly 10 may not include the segment 11a , and the height of the outer uncoated region 11 - 2 is different from that of the uncoated region. may be lower.
  • the first electrode 110 may include an insulating coating layer E covering the boundary between the active material layer 112 and the first uncoated region 11 .
  • the insulating coating layer (E) includes an insulating polymer resin, and may optionally further include an inorganic filler.
  • the insulating coating layer (E) prevents the end of the active material layer 112 from contacting the opposite polarity active material layer through the separator, and structurally supports the bending of the fragment 11a. .
  • the electrode assembly 10 may be manufactured by the winding method described with reference to FIG. 2 .
  • the protruding structures of the uncoated regions 11 and 12 extending outside the separator are detailed and illustrated, and the winding structure of the first electrode, the second electrode, and the separator is omitted.
  • the first uncoated region 11 protruding upwardly extends from the first electrode
  • the second uncoated region 12 protruding downwardly extends from the second electrode.
  • a pattern in which the height of the uncoated regions 11 and 12 changes is schematically illustrated. That is, the heights of the uncoated areas 11 and 12 may vary irregularly depending on the position at which the cross-section is cut. For example, when the side portion of the trapezoidal segment 11a is cut, the height of the uncoated region in the cross section is lower than the height of the segment 11a. Accordingly, it should be understood that the heights of the uncoated areas 11 and 12 shown in the drawing showing the cross-section of the electrode assembly 10 correspond to the average of the heights of the uncoated areas included in each winding turn.
  • the uncoated regions 11 and 12 may be bent along the radial direction of the electrode assembly 10 , for example, from the outer periphery to the core.
  • a region where bending occurs is indicated by a dotted line box in FIG. 27 .
  • the bent surfaces 102 are formed on the upper and lower portions of the electrode assembly 10 as the radially adjacent segments overlap in multiple layers.
  • the core-side uncoated region 11-1 in FIG. 26 is not bent due to its low height, and the height h of the innermost bent segment 11a is equal to the height h of the core-side uncoated region 11 without the segmental segment structure.
  • the hole formed in the core C of the electrode assembly 10 is not closed. If the hole is not closed, there is no difficulty in the electrolyte injection process, and the electrolyte injection efficiency may be improved. In addition, by inserting a welding tool through the hole, it is possible to easily perform welding of the terminal 50 and the first current collector 40 (see FIG. 7 ).
  • the outer diameter of the first current collector 40 and/or the second current collector 70 is referred to as T
  • the outer diameter of the electrode assembly 10 is referred to as JR
  • the segment of the first uncoated region 11 is referred to as And/or when the height of the outermost segment of the second uncoated region 12 is F
  • the outer diameter of the first current collector 40 means twice the distance from the center of the first current collector 40 to the end of the first uncoated part coupling part 42
  • the outer diameter of 70 means twice the distance from the center of the second current collector 70 to the end of the second uncoated part coupling part 72 .
  • the outer diameter T of the first current collector 40 and/or the second current collector 70 is the segment of the first uncoated region 11 from the outer diameter JR of the electrode assembly 10 . It may be greater than or equal to the length obtained by subtracting the height F of the segment of (11a) and/or the second uncoated region 12 twice.
  • the first uncoated part coupling part 42 and/or the second uncoated part coupling part 72 covers the end of the outermost segment 11a. That is, the first current collector 40 and/or the second current collector 70 may have an outer diameter that covers the end of the segment bent at the last winding turn of the first electrode.
  • the entirety of the fragments 11a forming the bent surface 102 to which the first uncoated area coupling part 42 and/or the second uncoated area coupling part 72 are coupled is formed by the current collector 40 .
  • Welding is possible in a uniformly pressed state, and even after welding, the closely stacked state of the fragments 11a can be well maintained.
  • the tight lamination state means a state in which there is substantially no gap between the segment pieces as shown in FIG. 8 .
  • the tight stacking state contributes to lowering the resistance of the cylindrical battery 1 below a level suitable for rapid charging (eg 4 milliohm).
  • the outer diameter T of the first current collector 40 and/or the second current collector 70 may be smaller than the outer diameter JR of the electrode assembly 10 . If the outer diameter T of the first current collector 40 and/or the second current collector 70 is greater than the outer diameter JR of the electrode assembly 10, a dead space inside the housing 20 may increase and adversely affect the energy density of the cylindrical battery 1 . Accordingly, it is preferable that the outer diameter T of the first current collector 40 and/or the second current collector 70 is smaller than the outer diameter JR of the electrode assembly 10 .
  • the plurality of cylindrical batteries 1 may be connected in series and in parallel at the top of the cylindrical battery 1 using a bus bar 150 .
  • the number of cylindrical batteries 1 may be increased or decreased in consideration of the capacity of the battery pack.
  • the terminal 50 may have a positive polarity and the outer surface 20a of the closure of the housing 20 may have a negative polarity. Of course, the reverse is also possible.
  • the terminal 50 of the cylindrical battery 1 and the outer surface 20a of the closing part located opposite to the opening part of the housing 20 may all face upward.
  • the plurality of cylindrical batteries 1 may be arranged in a plurality of columns and rows. Columns are up and down with respect to the ground, and rows are left and right with respect to the ground.
  • the cylindrical batteries 1 may be arranged in a closest packing structure. The tightest packing structure is formed when an equilateral triangle is formed when the centers of the terminal exposed portions 51 of the terminal 50 exposed to the outside of the housing 20 are connected to each other.
  • the bus bar 150 may be disposed at the top of the plurality of cylindrical batteries 1 , more preferably between adjacent rows. Alternatively, the bus bars 150 may be disposed between adjacent rows.
  • the bus bar 150 connects the batteries 1 arranged in the same row in parallel to each other, and the cylindrical batteries 1 arranged in two adjacent rows are connected in series with each other.
  • the bus bar 150 may include a body portion 151 , a plurality of first bus bar terminals 152 , and a plurality of second bus bar terminals 153 for serial and parallel connection.
  • the body portion 151 may extend between terminals 50 of adjacent cylindrical batteries 1 , preferably between rows of cylindrical batteries 1 . Alternatively, the body portion 151 may extend along the rows of the cylindrical batteries 1 and may be regularly bent like a zigzag shape.
  • the plurality of first bus bar terminals 152 may protrude from one side of the body portion 151 toward the terminal 50 of each cylindrical battery 1 , and may be electrically coupled to the terminal 50 . Electrical coupling between the first bus bar terminal 152 and the terminal 50 may be performed by laser welding, ultrasonic welding, or the like.
  • the plurality of second bus bar terminals 153 may be electrically coupled to the outer surface 20a of each cylindrical battery 1 from the other side of the body portion 151 . The electrical coupling between the second bus bar terminal 153 and the outer surface 20a may be performed by laser welding, ultrasonic welding, or the like.
  • the body portion 151, the plurality of first bus bar terminals 152 and the plurality of second bus bar terminals 153 may be formed of one conductive metal plate.
  • the metal plate may be, for example, an aluminum plate or a copper plate, but the present invention is not limited thereto.
  • the body portion 151, the plurality of first bus bar terminals 152 and the second bus bar terminals 153 may be manufactured as separate pieces and then coupled to each other through welding or the like.
  • the bus bar 150 is disposed in the same direction. It is possible to easily implement the electrical connection of the cylindrical batteries (1) by using.
  • the coupling area of the bus bar 150 is sufficiently secured to include the cylindrical battery 1 .
  • the resistance of the battery pack can be sufficiently lowered.
  • the cylindrical battery may be, for example, a cylindrical battery in which the ratio of the form factor (defined as the diameter of the cylindrical battery divided by the height, i.e. the ratio of the height H to the diameter ⁇ ) is greater than approximately 0.4.
  • the form factor means a value indicating the diameter and height of the cylindrical battery.
  • the diameter of the cylindrical battery may be approximately 40mm to 50mm, and the height may be approximately 60mm to 130mm.
  • the cylindrical battery according to an embodiment of the present invention may be, for example, a 46110 battery, a 4875 battery, a 48110 battery, a 4880 battery, or a 4680 battery.
  • the first two numbers indicate the diameter of the battery
  • the next two numbers indicate the height of the battery
  • the last number 0 indicates that the cross section of the battery is circular. If the height of the cylindrical battery is 100mm or more, the last number can be omitted because three digits are needed to indicate the height of the cylindrical battery.
  • a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention may be a cylindrical battery having a substantially cylindrical shape, a diameter of about 46 mm, a height of about 110 mm, and a form factor ratio of about 0.418.
  • a cylindrical battery according to another embodiment may be a cylindrical battery having a substantially cylindrical shape, a diameter of about 48 mm, a height of about 75 mm, and a form factor ratio of about 0.640.
  • a battery according to another embodiment may be a cylindrical battery having a substantially cylindrical shape, a diameter of about 48 mm, a height of about 110 mm, and a form factor ratio of about 0.418.
  • the battery according to another embodiment may be a cylindrical battery having a substantially cylindrical shape, a diameter of about 48 mm, a height of about 80 mm, and a form factor ratio of about 0.600.
  • the battery according to another embodiment may be a cylindrical battery having a substantially cylindrical shape, a diameter of about 46 mm, a height of about 80 mm, and a form factor ratio of about 0.575.
  • batteries having a form factor ratio of about 0.4 or less have been used. That is, conventionally, for example, an 1865 battery, a 2170 battery, or the like has been used. For an 1865 battery, its diameter is approximately 18 mm, its height is approximately 65 mm, and the form factor ratio is approximately 0.277. For a 2170 battery, its diameter is approximately 21 mm, its height is approximately 70 mm, and the form factor ratio is approximately 0.300.
  • the cylindrical battery 1 of the present invention has a structure in which resistance is minimized through expansion of contact areas between components, multiplexing of current paths, and minimization of current path lengths.
  • the AC resistance of the cylindrical battery 1 measured through a resistance meter between the positive and negative electrodes, that is, between the upper surface of the terminal 40 and the outer surface 20a of the closure of the housing 20, is approximately 4 millimeters. It may be less than or equal to milliohms.
  • the AC resistance of the cylindrical battery 1 may be about 0.5 milliohm or more, preferably about 1.0 milliohm or more.
  • a battery pack 3 includes a secondary battery assembly to which a plurality of cylindrical batteries 1 according to an embodiment of the present invention as described above are electrically connected and accommodating them. and a pack housing (2).
  • components such as a bus bar, a cooling unit, and a power terminal for electrical connection are omitted for convenience of illustration.
  • the electrical connection structure of the plurality of batteries 1 for manufacturing the battery pack 3 has been exemplarily described above with reference to FIG. 30 .
  • a vehicle 5 may be, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid vehicle, and includes a battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 5 includes a four-wheeled vehicle and a two-wheeled vehicle. The vehicle 5 operates by receiving power from the battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Passenger Equipment (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는, 제1 전극 및 제2 전극과 이들 사이에 개재된 분리막이 권취 축을 중심으로 권취되어 코어와 외주면을 정의한 전극 조립체로서, 상기 제1 전극은 권취 방향을 따라 활물질 층이 코팅되어 있지 않은 제1 무지부를 포함하고, 상기 제1 무지부의 적어도 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용되는 전극 조립체; 일 측에 개방부를 포함하고 상기 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 하우징; 상기 전극 조립체의 상부에 배치되는 테두리부, 상기 테두리부로부터 내측으로 연장되며 상기 제1 무지부와 결합되는 제1 무지부 결합부 및 상기 제1 무지부 결합부와 이격되어 위치하는 단자 결합부를 포함하는 제1 집전체; 및 상기 단자 결합부와 결합되는 단자; 를 포함한다.

Description

배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
본 발명은, 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는, 본 발명은, 이차전지의 사용 과정에서 외부 충격이나 진동이 가해지더라도 부품 간의 용접 부위에 힘이 집중되지 않도록 할 수 있는 구조를 갖는 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
본 출원은, 2021년1월19일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0007278호, 2021년2월19일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0022897호, 2021년2월19일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0022894호, 2021년2월19일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0022891호, 2021년2월19일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0022881호, 2021년2월23일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0024424호, 2021년3월8일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0030300호, 2021년3월8일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0030291호, 2021년4월9일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0046798호, 2021년5월4일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0058183호, 2021년6월14일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0077046호, 2021년6월28일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0084326호, 2021년10월1일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0131225호, 2021년10월1일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0131215호, 2021년10월1일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0131205호, 2021년10월1일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0131208호, 2021년10월1일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0131207호, 2021년10월14일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0137001호, 2021년10월15일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0137856호, 2021년10월22일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0142196호, 2021년11월9일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0153472호, 2021년11월19일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0160823호, 2021년11월24일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0163809호, 2021년11월26일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0165866호, 2021년12월3일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0172446호, 2021년12월10일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0177091호, 2021년12월31일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0194593호, 2021년12월31일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0194610호, 2021년12월31일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0194572호, 2021년12월31일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0194612호, 2021년12월31일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2021-0194611호, 2022년1월5일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2022-0001802호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
이차전지의 적용 영역은 매우 다양하다. 이 중, 예를 들어 전기 자동차와 같은 디바이스에 적용되는 배터리 팩은 대용량 및 고출력이 요구된다. 또한, 이러한 대용량 및 고출력을 갖는 배터리 팩은, 예를 들어 원통형 배터리를 단위 전지로서 포함할 수 있다.
대용량 및 고출력 특성을 갖는 원통형 배터리의 경우, 집전 효율을 높이기 위해 젤리롤의 양 면 전체에 걸쳐 전극 탭이 구비되고, 젤리롤의 양 면 상에 각각 집전체가 결합될 수 있다. 이러한 구조의 적용을 통해 전극 탭과 집전체의 접촉 면적을 극대화 하고, 이로써 부품 간의 연결 부위에서 발생되는 저항을 최소화 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 원통형 배터리가 예를 들어 자동차와 같은 디바이스에 적용되는 경우, 사용 과정에서 외부 충격 및 진동이 빈번하게 가해질 수 있으며, 이로 인해 부품 간의 전기적 연결을 위한 결합 부위에 파손이 발생될 수 있다. 이러한 결합 부위의 파손은 제품 불량을 야기한다.
또는, 전기적 연결을 위한 결합 부위가 파손되어 전기적 연결이 완전히 차단되지는 않더라도, 용접 부위가 일부 손상되어 부품 간의 결합 면적이 감소되는 경우에도 저항의 증가로 인한 과도한 열의 발생 및 그에 따른 부품의 형태 변형으로 인한 내부 쇼트의 발생 등의 문제가 있을 수 있다.
따라서, 사용 과정에서 외부 충격 및/또는 진동이 가해지더라도 부품 간의 결합 부위에 힘이 집중되지 않도록 할 수 있는 구조를 갖는 원통형 배터리의 개발이 요구된다.
한편, 원통형 배터리의 경우, 양극과 음극 사이에 절연체인 분리막을 개재하고 이를 권취하여 젤리롤 형태의 전극 조립체를 형성하고, 이를 전해질과 함께 전지 캔 내부에 삽입하여 전지를 구성한다. 그리고 양극 및 음극 각각의 무지부에는 스트립 형태의 전극 탭이 연결될 수 있으며, 전극 탭은 전극 조립체와 외부로 노출되는 전극 단자 사이를 전기적으로 연결시킨다. 참고로, 양극 전극 단자는 전지 캔의 개방구를 밀봉하는 밀봉체의 캡 플레이트이고, 음극 전극 단자는 전지 캔이다.
그런데, 이와 같은 구조를 갖는 종래의 원통형 배터리에 의하면, 양극 무지부 및/또는 음극 무지부와 결합되는 스트립 형태의 전극 탭에 전류가 집중되기 때문에 저항이 크고 열이 많이 발생하며 집전 효율이 좋지 않다는 문제점이 있었다.
18650이나 21700의 폼 팩터를 가진 소형 원통형 배터리는 저항과 발열이 큰 이슈가 되지 않는다. 하지만, 원통형 배터리를 전기 자동차에 적용하기 위해 폼 팩터를 증가시킬 경우, 급속 충전 과정에서 전극 탭 주변에서 많은 열이 발생하면서 원통형 배터리가 발화하는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 젤리롤 타입의 전극 조립체의 상단 및 하단에 각각 양극 무지부 및 음극 무지부가 위치하도록 설계하고, 이러한 무지부에 집전 플레이트를 용접시켜 집전 효율이 개선된 구조를 갖는 원통형 배터리(소위 탭-리스(Tab-less) 원통형 배터리)이 제시되었다.
도 1 내지 도 3은 탭-리스 원통형 배터리의 제조 과정을 보여주는 도면이다. 도 1은 전극판의 구조를 나타내고, 도 2는 전극판의 권취 공정을 나타내고, 도 3은 무지부의 절곡면에 집전 플레이트가 용접되는 공정을 나타낸다. 도 4는 탭-리스 원통형 배터리를 길이 방향(Z)으로 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 양극판(210)과 음극판(211)은 쉬트 모양의 집전체(220)에 활물질(221)이 코팅된 구조를 가지며, 권취 방향(X)을 따라 한쪽 장변 측에 무지부(222)를 포함한다.
전극 조립체(A)는 양극판(210)과 음극판(211)을 도 2에 도시된 것처럼 2장의 분리막(212)과 함께 순차적으로 적층시킨 후 일방향(X)으로 권취시켜 제작한다. 이 때, 양극판(210)의 무지부와 음극판(211)의 무지부는 서로 반대 방향으로 배치된다.
권취 공정 이후, 양극판(210)의 무지부(210a)와 음극판(211)의 무지부(211a)는 코어측으로 절곡된다. 그 이후에는, 무지부(210a, 211a)에 집전 플레이트(230, 231)를 각각 용접시켜 결합시킨다.
양극 무지부(210a)와 음극 무지부(211a)에는 별도의 전극 탭이 결합되어 있지 않으며, 집전 플레이트(230, 231)가 외부의 전극 단자와 연결되며, 전류 패스가 전극 조립체(A)의 권취 축 방향(화살표 참조)을 따라 큰 단면적으로 형성되므로 배터리의 저항을 낮출 수 있는 장점이 있다. 저항은 전류가 흐르는 통로의 단면적에 반비례하기 때문이다.
하지만, 원통형 배터리의 폼 팩터가 증가하고 급속 충전 시 충전 전류의 크기가 커지면 탭-리스 원통형 배터리에서도 발열 문제가 또 다시 발생한다.
구체적으로, 종래의 탭-리스 원통형 배터리(240)은 도 4에 도시된 바와 같이 전지 캔(241)과 밀봉체(242)를 포함한다. 밀봉체(242)는 캡 플레이트(242a), 밀봉 가스켓(242b) 및 연결 플레이트(242c)를 포함한다. 밀봉 가스켓(242b)은 캡 플레이트(242a)의 가장자리를 감싸며 클림핑부(243)에 의해 고정된다. 또한, 전극 조립체(A)는 상하 유동을 방지하기 위해 비딩부(244)에 의해 전지 캔(241) 내에 고정된다.
통상적으로 양극 단자는 밀봉체(242)의 캡 플레이트(242a)이고 음극 단자는 전지 캔(241)이다. 따라서, 양극판(210)의 무지부(210a)에 결합된 집전 플레이트(230)는 스트립 형태의 리드(245)를 통해 캡 플레이트(242a)에 부착된 연결 플레이트(242c)에 전기적으로 연결된다. 또한, 음극판(211)의 무지부(211a)에 결합된 집전 플레이트(231)는 전지 캔(241)의 바닥에 전기적으로 연결된다. 인슐레이터(246)는 집전 플레이트(230)를 커버하여 극성이 다른 전지 캔(241)과 양극판(210)의 무지부(210a)가 서로 접촉하여 단락을 일으키는 것을 방지한다.
집전 플레이트(230)가 연결 플레이트(242c)에 연결될 때에는 스트립 형태의 리드(245)가 사용된다. 리드(245)는 집전 플레이트(230)에 별도로 부착하거나, 집전 플레이트(230)와 일체로 제작된다. 그런데, 리드(245)는 두께가 얇은 스트립 형태이므로 단면적이 작아서 급속충전 전류가 흐를 경우 열이 많이 발생한다. 또한, 리드(245)에서 발생한 과도한 열은 전극 조립체(A) 측으로 전달되어 분리막(212)을 수축시킴으로써 열 폭주의 주요 원인인 내부 단락을 일으킬 수 있다.
리드(245)는 또한 전지 캔(241) 내에서 상당한 설치 공간을 차지한다. 따라서, 리드(245)가 포함된 원통형 배터리(240)은 공간 효율성이 낮아서 에너지 밀도를 증가시키는데 한계가 있다.
뿐만 아니라, 종래의 탭-리스 원통형 배터리(240)을 직렬 및/또는 병렬로 연결하기 위해서는 밀봉체(242)의 캡 플레이트(242a)와 전지 캔(241)의 바닥 면에 버스 바 부품을 연결해야 하므로 공간 효율성이 떨어진다. 전기 자동차에 탑재되는 배터리 팩은 수 백 개의 원통형 배터리(240)을 포함한다. 따라서, 전기적 배선의 비효율성은 전기 자동차의 조립 과정, 그리고 배터리 팩의 유지 보수 시에도 상당한 번거로움을 초래한다.
한편, 최근 원통형 배터리가 전기 자동차에 적용됨에 따라 원통형 배터리의 폼 팩터가 증가하고 있다. 즉, 원통형 배터리의 직경과 높이가 종래의 18650, 21700 등의 폼 팩터를 가진 원통형 배터리에 비해 증가하고 있다. 폼 팩터의 증가는 에너지 밀도의 증가, 열 폭주에 대한 안전성 증대, 그리고 냉각 효율의 향상을 가져온다.
원통형 배터리의 에너지 밀도는 폼 팩터의 증가와 함께 전지 캔 내부의 불필요한 공간이 최소화될 때 더욱 증가될 수 있다. 따라서, 전극 조립체와 전지 캔 사이의 전기적 절연을 위해 사용되는 부품이나 양극판과 음극판으로부터 전류를 집전하기 위해 사용되는 부품도 배터리의 용량을 증대시키고 배터리 전체의 저항을 낮출 수 있도록 최적으로 설계될 필요가 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 이차전지의 사용 과정에서 외부 충격 및/또는 진동이 가해지더라도 그 충격 및/또는 진동이 특정 부위에 집중되지 않고 분산될 수 있도록 함으로써 부품 간의 결합 부위에 파손이 발생되는 것을 방지하는 것을 일 목적으로 한다.
한편, 본 발명은, 전류 차단 부재의 추가적인 설치를 하지 않더라도, 집전체 자체에서 전류 차단 기능을 수행할 수 있도록 함으로써 단락 등으로 인한 과전류 발생 시에 전류가 신속히 차단되어 이차전지 사용상의 안전성이 확보될 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 양극 단자와 음극 단자가 동일 방향에 적용된 구조를 갖는 배터리를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 일 방향에서 복수의 배터리를 전기적으로 연결하고자 하는 경우에 있어서, 하우징의 폐쇄부의 넓은 면을 전극 단자로 활용할 수 있도록 함으로써 배터리 팩 제조를 위한 버스바 등의 전기적 연결 부품과 배터리의 전극 단자가 용접될 수 있는 충분한 면적을 확보하는 것을 일 목적으로 한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 전극 조립체의 무지부 구조의 개선을 통해 전극 조립체와 집전체(제1 집전체)의 접촉 면적 및/또는 단자와 집전체(제1 집전체)의 접촉 면적을 확대함으로써 원통형 배터리가 갖는 저항을 최소화 하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리는, 제1 전극 및 제2 전극과 이들 사이에 개재된 분리막이 권취 축을 중심으로 권취되어 코어와 외주면을 정의한 전극 조립체로서, 상기 제1 전극은 권취 방향을 따라 활물질 층이 코팅되어 있지 않은 제1 무지부를 포함하는 전극 조립체; 일 측에 개방부를 포함하고 상기 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 하우징; 상기 전극 조립체의 상부에 배치되는 테두리부, 상기 테두리부로부터 내측으로 연장되며 상기 제1 무지부와 결합되는 제1 무지부 결합부 및 상기 제1 무지부 결합부와 이격되어 위치하는 단자 결합부를 포함하는 제1 집전체; 및 상기 단자 결합부와 결합되는 단자; 를 포함한다.
상기 테두리부는, 그 내측 공간이 비어 있는 림 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 무지부 결합부 및 상기 단자 결합부는, 상기 테두리부에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 단자 결합부는, 상기 테두리부의 내측 공간의 중심부에 위치할 수 있다.
상기 제1 집전체는, 상기 테두리부로부터 내측으로 연장되어 상기 단자 결합부와 연결되는 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 적어도 그 일부가, 상기 제1 무지부 결합부와 비교하여 그 단면적이 더 작게 형성될 수 있다.
상기 연결부는, 적어도 그 일부가, 상기 제1 무지부 결합부와 비교하여 그 폭 및 두께 중 적어도 어느 하나가 더 작게 형성될 수 있다.
상기 연결부는, 상기 테두리부의 내측면으로부터 상기 단자 결합부를 향하는 방향을 따라 그 폭이 연속적으로 또는 단계적으로 좁아지는 테이퍼부를 구비할 수 있다.
상기 제1 무지부 결합부는, 복수개가 구비될 수 있다.
복수의 상기 제1 무지부 결합부는, 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 서로 규칙적으로으로 배치될 수 있다.
복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 연장 길이는, 서로 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 단면적은 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 폭 및 두께는 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 단자 결합부는, 복수의 상기 제1 무지부 결합부에 의해 둘러 싸이도록 배치될 수 있다.
상기 연결부는, 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 위치할 수 있다.
상기 연결부로부터 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 상기 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 중 어느 하나에 이르는 거리는, 나머지 하나에 이르는 거리와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 연결부는, 복수개가 구비될 수 있다.
복수의 상기 연결부 각각은, 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 배치될 수 있다.
복수의 상기 연결부는, 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 서로 규칙적으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 연결부 각각으로부터 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 상기 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 중 어느 하나에 이르는 거리는, 나머지 하나에 이르는 거리와 실질적으로 동일 할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 연결부의 단면적을 감소시키도록 형성된 전류 차단부를 구비할 수 있다.
상기 전류 차단부는, 상기 연결부의 나머지 영역과 비교하여 폭 및 두께 중 적어도 어느 하나가 감소된 형태를 갖는 영역에 해당할 수 있다.
상기 전류 차단부는, 상기 연결부의 적어도 일 면 상에 형성되는 노치, 홈 및 관통 홀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 단자 결합부는, 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 형성된 홀과 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
상기 단자 결합부는, 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 형성된 홀이 상기 단자 결합부의 외측으로 노출되지 않도록 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 형성된 홀을 커버하도록 구성될 수 있다.
상기 단자 결합부의 직경은, 상기 젤리롤의 권취 중심부에 형성된 홀의 직경과 실질적으로 동일하거나 더 크게 형성될 수 있다.
상기 제1 무지부는, 상기 하우징의 상기 개방부의 반대 편에 위치하는 폐쇄부를 향해 연장될 수 있다.
상기 제1 무지부 결합부는, 상기 제1 무지부의 단부가 상기 제1 집전체와 나란한 방향을 따라 절곡되어 형성된 결합 면 상에 결합될 수 있다.
상기 배터리는, 상기 하우징의 개방부를 밀폐하도록 구성되는 캡을 더 포함할 수 있다.
상기 캡은, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되지 않아 극성을 갖지 않을 수 있다.
상기 하우징은, 상기 개방부에 인접 형성되며 상기 하우징의 내측을 향해 압입된 형태를 갖는 비딩부; 및 상기 비딩부의 하부에 형성되며, 상기 캡 레이트의 가장자리 둘레를 감싸도록 연장 및 밴딩되는 클림핑부; 를 구비할 수 있다.
상기 클림핑부 내에 배치되며, 상기 하우징과 상기 캡 사이에 개재되는 실링 가스켓을 더 포함할 수 있다.
상기 단자는, 상기 하우징의 상기 개방부의 반대 편에 위치하는 폐쇄부를 관통하도록 구성될 수 있다.
상기 단자는, 상기 폐쇄부의 중심부를 관통하도록 구성될 수 있다.
상기 단자는, 상기 하우징과 절연될 수 있다.
상기 하우징과 상기 단자 사이에는 절연 가스켓이 개재될 수 있다.
상기 하우징의 개방부의 반대 편에 위치하는 폐쇄부와 상기 제1 집전체 사이에 개재되는 인슐레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 인슐레이터는, 상기 하우징의 폐쇄부의 내부면과 상기 제1 집전체 사이의 거리와 대응되는 두께를 가질 수 있다.
상기 단자는, 상기 인슐레이터에 형성된 홀을 통해 상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부와 결합될 수 있다.
상기 단자 결합부와 결합되는 단자의 하단부는, 상기 인슐레이터의 하면과 실질적으로 동일 높이에 위치하거나 또는 더 상방에 위치할 수 있다.
상기 인슐레이터는, 상기 제1 무지부와 상기 하우징의 측벽 사이에 개재될 수 있다.
상기 인슐레이터의 상부면은 상기 하우징의 개방부 반대편에 위치하는 폐쇄부의 내부면에 접촉할 수 있고, 상기 인슐레이터의 하부면은 상기 제1 집전체의 상부면에 접촉할 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 권취 방향을 따라 활물질 층이 코팅되지 않은 제2 무지부를 더 포함하고, 상기 제2 무지부는 상기 제1 무지부와는 반대 방향으로 연장되어 상기 분리막의 외부로 노출될 수 있다.
상기 하우징은, 상기 제2 무지부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 배터리는, 상기 제2 무지부 및 상기 하우징과 각각 결합되어 상기 제2 무지부와 상기 하우징 사이를 전기적으로 연결시키는 제2 집전체를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 집전체는, 상기 전극 조립체의 권취 중심에 형성되는 홀과 대응되는 영역에 형성되는 제2 집전체 홀을 구비할 수 있다.
상기 제2 집전체 홀은, 상기 전극 조립체의 권취 중심에 형성되는 홀을 가리지 않도록 상기 전극 조립체의 권취 중심에 형성되는 홀과 같거나 더 큰 직경을 가질 수 있다.
상기 제2 집전체는, 상기 제2 무지부와 결합되는 제2 무지부 결합부; 및 상기 하우징과 결합되는 하우징 결합부; 를 포함할 수 있다.
상기 제2 무지부와 상기 제2 무지부 결합부는, 용접에 의해 상호 결합될 수 있다.
상기 하우징과 상기 하우징 결합부는, 용접에 의해 상호 결합될 수 있다.
상기 하우징은, 상기 개방부에 인접 형성되며 내측을 향해 압입된 형태를 갖는 비딩부를 구비할 수 있다.
상기 하우징 결합부는, 상기 비딩부의 하면에 전기적으로 결합될 수 있다.
상기 제1 집전체의 중심부로부터 상기 테두리부의 최 외측부에 이르는 거리는, 상기 제2 집전체의 중심부로부터 상기 제2 무지부 결합부의 최 외측부에 이르는 거리와 비교하여 더 길게 형성될 수 있다.
상기 제2 집전체의 중심부로부터 상기 제2 무지부 결합부의 최 외측부에 이르는 거리는, 상기 하우징의 비딩부가 형성된 영역에서의 내경의 절반과 같거나 더 짧게 형성될 수 있다.
상기 제1 무지부의 적어도 일부는, 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 분절편은, 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 밴딩될 수 있다.
밴딩된 상기 복수의 분절편은, 여러 겹으로 중첩될 수 있다.
상기 전극 조립체는, 상기 제1 무지부의 상기 분절편의 중첩 수가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 일정하게 유지되는 영역인 용접 타겟 영역을 구비할 수 있다.
상기 제2 무지부의 적어도 일부는, 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함할 수 있고, 상기 복수의 분절편은, 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 밴딩될 수 있다.
밴딩된 상기 복수의 분절편은, 여러 겹으로 중첩될 수 있다.
상기 전극 조립체는, 상기 제2 무지부의 상기 분절편의 중첩 수가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 일정하게 유지되는 영역인 용접 타겟 영역을 구비할 수 있다.
상기 제1 집전체는, 서로 인접한 제1 무지부 결합부 사이, 서로 인접한 제1 무지부 결합부와 연결부 사이 및 서로 인접한 연결부 사이 중 적어도 어느 한 곳을 연결하는 브릿지부를 더 포함할 수 있다.
상기 브릿지부는, 상기 테두리부보다 더 내측에 위치할 수 있다.
상기 제1 집전체는, 상기 테두리부와 상기 브릿지부 사이에 형성되는 함침 홀을 구비할 수 있다.
상기 함침 홀은, 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 연장된 슬릿 형태를 가질 수 있다.
상기 전극 조립체의 외경을 지름으로 하는 원의 면적 대비 상기 제1 집전체가 상기 전극 조립체의 상면과 접촉하지 않는 면적의 비율은 20% 이상 100% 미만일 수 있다.
상기 연결부의 개수는 1개 또는 2개일 수 있다.
상기 전류 차단부가 형성된 영역에서의 상기 연결부의 단면적은 상기 전류 차단부가 형성된 영역과 인접한 영역에서의 상기 연결부의 단면적 대비 0.6 내지 0.9일 수 있다.
상기 연결부의 단면적은, 상기 제1 무지부 결합부의 단면적 대비 0.2 내지 1.0 일 수 있다.
상기 제1 집전체의 외경은, 상기 하우징의 내경 대비 33% 내지 98.5% 범위일 수 있다.
상기 용접 타겟 영역은, 밴딩된 상기 복수의 분절편의 중첩 레이어 수가 최대로 유지되는 영역일 수 있다.
상기 제1 집전체는, 상기 용접 타겟 영역과 적어도 50% 이상 중첩되도록 상기 제1 무지부와 용접될 수 있다.
상기 용접 타겟 영역은, 밴딩된 상기 복수의 분절편의 중첩 레이어 수가 최대로 유지되는 영역일 수 있다.
상기 제2 집전체는, 상기 용접 타겟 영역과 적어도 50% 이상 중첩되도록 상기 제2 무지부와 용접될 수 있다.
양극과 음극 사이에서 측정된 저항이 4miliohm 이하일 수 있다.
상기 전류 차단부는, 상기 전극 조립체의 코어로부터 반경 방향을 따라 전극 조립체의 반경을 기준으로 40% 내지 90% 떨어진 지점에 형성될 수 있다.
상기 제1 무지부의 적어도 일부는 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함하고, 상기 복수의 분절편은 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 밴딩되어 여러 겹으로 중첩될 수 있고, 상기 전류 차단부는, 상기 제1 무지부의 상기 분절편의 중첩 수가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 일정하게 유지되는 영역인 용접 타겟 영역과 대응되는 영역 내에 구비될 수 있다.
상기 전류 차단부에는 테이프가 결합될 수 있다.
상기 테이프는, 폴리이미드 재질일 수 있다.
상기 테이프는, 상기 전류 차단부가 형성된 영역에서 상기 연결부의 둘레를 감싸도록 구성될 수 있다.
상기 배터리는, 상기 제1 집전체의 외경을 T라고 하고, 상기 전극 조립체의 외경을 JR이라고 하고, 상기 전극 조립체의 반경 방향 최 외각에 위치하는 분절편의 높이를 F라고 했을 때, JR - 2*F ≤ T < JR 를 만족하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부의 일 면 상에 형성되는 용접비드에 의해 그려지는 용접 패턴은, 상기 단자의 바닥면의 중심부를 둘러싸는 형태로 그려질 수 있다.
상기 용접 패턴은, 연속적 또는 불연속적으로 형성될 수 있다.
상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부와 상기 단자의 바닥면 사이에 형성되는 용접부의 인장력은 2kgf 이상일 수 있다.
상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부의 일 면 상에 형성되는 용접 비드에 의해 그려지는 용접 패턴의 환산 직경은 2mm 이상일 수 있다.
상기 단자의 바닥면에 형성되는 평탄부의 직경은 3mm 내지 14mm 일 수 있다.
상기 단자의 바닥면에 형성된 평탄부의 면적 대비 상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부의 표면에 형성된 용접 비드에 의해 그려진 용접 패턴의 면적 비율은 2.04% 내지 44.4% 일 수 있다.
상기 제2 집전체 홀은, 상기 전극 조립체의 권취 중심에 형성되는 홀보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상기 권취 홀의 직경을 R3라고 할 때, 상기 제2 집전체 홀의 직경은 0.5*R3 이상 R3 미만일 수 있다.
상기 권취 홀의 직경을 R3라고 할 때, 상기 제2 집전체 홀의 직경은 0.7*R3 이상 R3 미만일 수 있다.
상기 이차전지의 직경을 높이로 나눈 폼 팩터의 비가 0.4 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제1 무지부 결합부와 상기 제1 무지부 간을 결합시키는 용접부가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 연장된 길이는, 상기 제2 무지부 결합부와 상기 제2 무지부 간을 결합시키는 용접부가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 연장된 길이보다 더 길게 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체의 코어를 기준으로 하여, 상기 제1 무지부 결합부와 상기 제1 무지부 간을 결합시키는 용접부의 시작 지점에 이르는 거리와 상기 제2 무지부 결합부와 상기 제2 무지부를 결합시키는 용접부의 시작 지점에 이르는 거리는 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 전류 차단부는, 상기 연결부의 길이 방향을 따라 복수개 구비될 수 있다.
상기 테두리부와 상기 단자의 연결 부위에는 용접부가 형성되지 않을 수 있다.
상기 단자의 바닥면의 적어도 일부에는 평탄부가 구비될 수 있다.
상기 복수의 제1 무지부 결합부는, 상기 단자 결합부의 중심부를 기준으로 방사형, 십자형 또는 이들이 조합된 형태로 배치될 수 있다.
상기 제1 무지부 결합부의 연장 방향과 상기 연결부의 연장 방향은 평행하지 않을 수 있다.
상기 제1 무지부 결합부는 상기 테두리부의 둘레 방향을 따라 복수 개 배치될 수 있고, 이 경우 상기 테두리부의 둘레 방향으로 서로 이웃하는 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 마련된 테두리부 부분에 상기 단자 결합부가 연결될 수 있다.
상기 제1 무지부 결합부는 복수 개가 구비될 수 있고, 이 경우 복수의 상기 제1 무지부 결합부는 상기 단자 결합부와 반경 방향을 따라 서로 이격되되 상기 단자 결합부를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.
상기 연결부는, 상기 단자 결합부의 중심으로부터 반경 방향으로 연장되어 상기 테두리부에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리; 및 복수의 상기 배터리를 수용하는 팩 하우징;을 포함한다.
복수의 상기 배터리는 소정 수의 열로 배열될 수 있고, 각각의 상기 배터리의 상기 단자와 상기 하우징의 개방부의 반대 편에 위치하는 상기 하우징의 폐쇄부의 외부면은 상부를 향하도록 배치될 수 있다.
상기 배터리 팩은, 복수의 상기 배터리를 직렬 및 병렬로 연결하는 복수의 버스바를 포함할 수 있고고, 상기 복수의 버스바는, 복수의 상기 배터리들의 상부에 배치될 수 있으며, 각각의 상기 버스바는, 인접하는 배터리들의 단자들 사이에서 연장되는 바디부; 상기 바디부의 일측 방향으로 연장되어 상기 일측 방향에 위치한 배터리의 단자에 전기적으로 결합하는 복수의 제1 버스바 단자; 및 상기 바디부의 타측 방향으로 연장되어 상기 타측 방향에 위치한 배터리의 하우징의 폐쇄부의 외부면에 전기적으로 결합하는 복수의 제2 버스바 단자; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차는, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체는, 전극 조립체의 제1 무지부와 제1 전극 단자 사이에서 이들을 전기적으로 연결하는 집전체로서, 가장자리에 마련되고 둘레 방향으로 연장되는 테두리부; 상기 테두리부로부터 내측으로 연장되며 상기 제1 무지부와 결합되는 제1 무지부 결합부; 및 상기 제1 무지부 결합부와 이격되어 위치하며 상기 제1 전극 단자와 결합되는 단자 결합부;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차전지의 사용 과정에서 외부 충격 및/또는 진동이 가해지더라도 그 충격 및/또는 진동이 특정 부위에 집중되지 않고 분산될 수 있도록 함으로써 부품 간의 결합 부위에 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전류 차단 부재의 추가적인 설치를 하지 않더라도, 집전체 자체에서 전류 차단 기능을 수행할 수 있게 되며, 이에 따라 단락 등으로 인한 과전류 발생 시에 전류가 신속히 차단되어 이차전지 사용상의 안전성이 확보될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배터리의 전극 단자 구조를 개선하여 전류 패스의 단면적을 확대함으로써 급속 충전 시 생기는 내부 발열 문제를 개선할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배터리의 직렬 및/또는 병렬 연결을 위한 전기적 배선 작업을 배터리의 한 쪽에서 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 일 방향에서 복수의 배터리를 전기적으로 연결하고자 하는 경우에 있어서, 하우징의 폐쇄부의 넓은 면을 전극 단자로 활용할 수 있게 되며, 이로써 배터리 팩 제조를 위한 버스바 등의 전기적 연결 부품과 배터리의 전극 단자가 용접될 수 있는 충분한 면적을 확보할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전극 조립체의 무지부 구조의 개선을 통해 전극 조립체와 집전체(제1 집전체)의 접촉 면적 및/또는 단자와 집전체(제1 집전체)의 접촉 면적을 확대할 수 있고, 이로써 배터리가 갖는 저항을 최소화할 수 있다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 기술적 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 탭-리스 원통형 배터리에 사용되는 전극판의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 2는 종래의 탭-리스 원통형 배터리에 포함되는 전극 조립체의 권취 공정을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 전극 조립체에서 무지부의 절곡면에 집전 플레이트가 용접되는 공정을 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 탭-리스 원통형 배터리를 길이 방향(Z)으로 자른 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리의 외관을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리의 상부 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 전극 조립체의 상부를 확대한 도면이다.
도 9는 도 8의 무지부의 상부를 확대한 도면이다.
도 10 및 도 11은 제1 집전체와 단자의 결합 부위를 나타내는 도면으로서, 도 7의 화살표 방향을 따라 바라본 평면도이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(제1 집전체)의 다양한 형태를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전체(제1 집전체)의 다양한 형태를 예시적으로 나타내는 도면이다(집전체에 전류 차단부가 구비된 구조).
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 집전체(제1 집전체)의 다양한 형태를 예시적으로 나타내는 도면이다(전류 차단부에 커버 부재가 적용된 구조)
도 22는 도 12 내지 도 15에 도시된 집전체(제1 집전체)과는 다른 구조를 갖는 집전체(제1 집전체)을 나타내는 도면이다(브릿지부가 추가로 적용된 구조).
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리의 하부 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리의 하면을 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명에 적용되는 제2 집전체의 예시적 형태를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 구조를 예시적으로 나타낸 평면도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 제1 전극의 무지부 분절구조가 제2 전극에도 적용된 전극 조립체를 길이 방향(Z)을 따라 자른 단면도이다.
도 28은 본 발명의 실시예에 따라 무지부가 밴딩된 전극 조립체를 길이 방향(Z)을 따라 자른 단면도이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따라 무지부가 밴딩된 전극 조립체의 사시도이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 원통형 배터리를 버스바를 이용하여 직렬 및 병렬로 연결한 모습을 나타낸 상부 평면도이다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리들을 포함하는 배터리 팩의 개략적 구성을 나타낸 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 서로 다른 실시예에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여될 수 있다.
2 개의 비교 대상이 동일하다는 언급은 '실질적으로 동일'한 것을 의미한다. 따라서 실질적 동일은 당업계에서 낮은 수준으로 간주되는 편차, 예를 들어 5% 이내의 편차를 가지는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 소정의 영역에서 어떠한 파라미터가 균일하다는 것은 평균적 관점에서 균일하다는 것을 의미할 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
설명의 편의상 본 명세서에서 젤리롤 형태로 감기는 전극 조립체의 권취축의 길이방향을 따르는 방향을 축방향(Y)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축을 둘러싸는 방향을 원주방향 또는 둘레방향(X)이라 지칭한다. 그리고 상기 권취축에 가까워지거나 권취축으로부터 멀어지는 방향을 반경방향이라 지칭한다. 이들 중 특히 권취축에 가까워지는 방향을 구심방향, 권취축으로부터 멀어지는 방향을 원심방향이라 지칭한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(1)는 예를 들어 원통형 배터리일 수 있다. 상기 원통형 배터리(1)는 전극 조립체(10), 하우징(20), 캡(30), 집전체(제1 집전체)(40) 및 단자(50)를 포함한다. 상기 원통형 배터리(1)는, 상술한 구성요소들 이 외에도 추가적으로 기밀 가스켓(G1) 및/또는 절연 가스켓(G2) 및/또는 인슐레이터(60) 및/또는 제2 집전체(70)을 더 포함할 수도 있다. 본 발명은 전지의 형상에 의해 제한되지 않으며, 다른 형상의 전지, 예컨데 각형 전지에도 적용 가능하다.
상기 전극 조립체(10)는, 제1 극성을 갖는 제1 전극, 제2 극성을 갖는 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 상기 제1 전극은 양극 또는 음극이고, 제2 전극은 제1 전극과 반대되는 극성을 갖는 전극에 해당한다.
상기 전극 조립체(10)는, 예를 들어 젤리-롤(jelly-roll) 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(10)는, 쉬트 형상을 가진 제1 전극 집전체 및 제2 전극 집전체를 그 사이에 분리막을 개재시킨 상태로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 권취 중심부(C)를 기준으로 하여 일 방향으로 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 전극 조립체(10)의 외주면 상에는 하우징(20)과의 절연을 위해 추가적인 분리막이 구비될 수 있다. 당업계에서 알려진 권취 전극 조립체의 구조라면 본 발명에 제한 없이 적용 가능하다.
상기 제1 전극은, 제1 전극 집전체 및 제1 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제1 전극 활물질을 포함한다. 상기 제1 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 제1 전극 탭으로서 기능하는 상기 무지부를 이하 제1 무지부(11)로 칭하기로 한다. 상기 제1 무지부(11)는, 하우징(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 상부에 구비된다. 즉, 상기 제1 전극 집전체는, 장변 단부에 활물질 층이 코팅되어 있지 않으며 분리막의 외부로 노출된 제1 무지부(11)를 포함하고, 제1 무지부(11)의 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용되는 것이다. 상기 제1 무지부(11)는, 예를 들어 양극 탭일 수 있다.
한편, 상기 제1 무지부(11)의 적어도 일부는, 전극 조립체(10)의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 분절편은, 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 밴딩될 수 있다. 밴딩된 상기 복수의 분절편은, 여러 겹으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 후술할 제1 무지부 결합부(32)는, 복수의 분절편이 여러 겹으로 중첩되어 있는 영역에 결합될 수 있다.
상기 제2 전극은, 제2 전극 집전체 및 제2 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제2 전극 활물질을 포함한다. 상기 제2 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 제2 전극 탭으로서 기능하는 상기 무지부를 이하 제2 무지부(12)로 칭하기로 한다. 상기 제2 무지부(12)는, 하우징(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 하부에 구비된다. 즉, 상기 제2 전극 집전체는, 장변 단부에 활물질 층이 코팅되어 있지 않으며 분리막의 외부로 노출된 제2 무지부(12)를 포함하고, 제2 무지부(12)의 적어도 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용되는 것이다. 상기 제2 무지부(12)는, 예를 들어 양극 탭일 수 있다. 한편, 상기 제2 무지부(12)의 적어도 일부는, 전극 조립체(10)의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 분절편은, 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 밴딩될 수 있다. 밴딩된 상기 복수의 분절편은, 여러 겹으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 후술할 제2 집전체(70)는, 복수의 분절편이 여러 겹으로 중첩되어 있는 영역에 결합될 수 있다.
상기 제1 무지부(11) 및 제2 무지부(12)는, 원통형 배터리(1)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 서로 반대 방향으로 연장된다. 상기 제1 무지부(11)는, 하우징(20)의 폐쇄부를 향해 연장되며, 제2 무지부(12)는 하우징(20)의 개방부를 향해 연장된다.
본 발명에 있어서, 양극판에 코팅되는 양극 활물질과 음극판에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
일 예에서, 양극 활물질은 일반 화학식 A[AxMy]O2+z(A는 Li, Na 및 K 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M은 Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, 및 Cr에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; x ≥ 0, 1 ≤ x+y ≤2, ­0.1 ≤ z ≤ 2; 화학량론적 계수 x, y 및 z는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨)로 표시되는 알칼리 금속 화합물을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 양극 활물질은 US6,677,082, US6,680,143 등에 개시된 알칼리 금속 화합물 xLiM1O2­(1­x)Li2M2O3(M1은 평균 산화 상태 3을 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 평균 산화 상태 4를 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; 0≤x≤1)일 수 있다.
또 다른 예에서, 양극 활물질은, 일반 화학식 LiaM1 xFe1­xM2 yP1­yM3 zO4­z(M1은 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si, Ge, V 및 S에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M3는 F를 선택적으로 포함하는 할로겐족 원소를 포함; 0 < a ≤ 2, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ z < 1; 화학량론적 계수 a, x, y 및 z는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨), 또는 Li3M2(PO4)3[M은 Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함]로 표시되는 리튬 금속 포스페이트일 수 있다.
바람직하게, 양극 활물질은 1차 입자 및/또는 1차 입자가 응집된 2차 입자를 포함할 수 있다.
일 예에서, 음극 활물질은 탄소재, 리튬금속 또는 리튬금속화합물, 규소 또는 규소화합물, 주석 또는 주석 화합물 등을 사용할 수 있다. 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 음극 활물질로 사용 가능하다. 탄소재로는 저결정 탄소, 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다.
분리막은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있다. 다른 예시로서, 분리막은 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있다.
분리막의 적어도 한 쪽 표면에는 무기물 입자의 코팅층을 포함할 수 있다. 또한 분리막 자체가 무기물 입자의 코팅층으로 이루어지는 것도 가능하다. 코팅층을 구성하는 입자들은 인접하는 입자 사이 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 존재하도록 바인더와 결합된 구조를 가질 수 있다.
무기물 입자는 유전율이 5이상인 무기물로 이루어질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 상기 무기물 입자는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1­xLaxZr1­yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3­PbTiO3(PMN­PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
전해질은 A+B-와 같은 구조를 갖는 염일 수 있다. 여기서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함한다. 그리고 B-는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, AlO4 -, AlCl4 -, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -, BF2C2O4 -, BC4O8 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- ,　CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -,SCN-　및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 음이온을 포함한다.
전해질은 또한 유기 용매에 용해시켜 사용할 수 있다. 유기 용매로는, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylenecarbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드 (dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γ-butyrolactone) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
도 6, 도 7 및 도 23을 참조하면, 상기 하우징(20)은, 하방에 개방부가 형성된 대략 원통형의 수용체로서, 예를 들어 금속과 같은 도전성을 갖는 재질로 이루어진다. 상기 하우징(20)의 재질로는, 예를 들어 철(steel) 또는 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 니켈이 도금된 철 등이 적용될 수 있다. 상기 개방부의 반대편에 위치하는 상면을 폐쇄부라고 칭하기로 한다. 상기 하우징(20)의 측벽부와 폐쇄부는 일체로 형성될 수 있다. 이와는 달리, 상기 하우징(20)의 측벽부와 폐쇄부는 서로 개별적으로 구비되어 용접 등에 의해 상호 결합될 수도 있다. 상기 하우징(20)의 상면(X-Y 평면에 나란한 면), 즉 폐쇄부의 외부면(20a)은 대략 플랫(flat)한 형태를 가질 수 있다. 상기 하우징(20)은, 하방에 형성된 개방부를 통해 전극 조립체(10)를 수용하며, 전해질도 함께 수용한다.
상기 하우징(20)은, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결된다. 상기 하우징(20)은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 제2 무지부(12)와 전기적으로 연결된다. 이 경우, 상기 하우징(20)은, 제2 무지부(12)와 동일한 극성을 갖는다.
도 6 및 도 23을 참조하면, 상기 하우징(20)은, 그 하단에 형성된 비딩부(21) 및 클림핑부(22)를 구비할 수 있다. 상기 비딩부(21)는, 전극 조립체(10)의 하부에 위치한다. 상기 비딩부(21)는, 하우징(20)의 외주면 둘레를 압입하여 형성된다. 압입 방향을 따라 최 내측에 위치하는 상기 비딩부(21)의 최 내측부(21c)를 기준으로 각각 상부와 하부에 위치하는 상부 비딩부(21a) 및 하부 비딩부(21b)는 서로 비대칭적 형상을 가질 수 있다. 이러한 비대칭적 형상은, 사이징(sizing) 공정을 통해 하우징(20)이 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 압축되는 과정에서 형성될 수 있다. 사이징 공정은 하우징(20)을 전극 조립체(10)의 권취 축 방향을 따라 가압하여 원통형 배터리(1)의 높이를 설계 폼 팩터에 맞추는 공정이다.
상기 하부 비딩부(21b)는 하우징(20)의 폐쇄부와 대략 나란한 평탄부를 구비할 수 있다. 반면, 비대칭적 형성으로 인해 상부 비딩부(21a)는 최 내측부(21c)를 향하는 방향을 따라 적어도 부분적으로 상향 경사진 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 비딩부(21a)는 전극 조립체(10)의 하부를 압박하여 고정시킬 수 있다. 상기 비딩부(21)는, 하우징(20)의 내경과 대략 대응되는 사이즈를 갖는 전극 조립체(10)가 하우징(20)의 하단에 형성된 개방부를 통해 빠져나오지 않도록 하며, 캡(30)이 안착되는 지지부로서 기능할 수 있다. 상기 하부 비딩부(21b)는 후술할 캡(30) 뿐만 아니라 집전체(제2 집전체(70)의 접촉부(73a), 실링 가스켓(G1) 등을 고정시키기 위한 지지부로서 기능할 수 있다.
상기 클림핑부(22)는, 비딩부(21)의 하부에 형성된다. 상기 클림핑부(22)는, 하부 비딩부(21)로부터 연장된다. 상기 클림핑부(22)는, 비딩부(21)의 하방에 배치되는 캡(30)의 외주면, 그리고 캡(30)의 하면의 일부를 감싸도록 연장 및 절곡된 형태를 갖는다. 상기 클림핑부(22)는, 캡(30) 외에도 실링 가스켓(G1)을 고정시킬 수 있다.
다만, 본 발명은, 하우징(20)이 이러한 비딩부(21) 및/또는 클림핑부(22)를 구비하지 않는 경우를 배제하지 않는다. 본 발명에 있어서 하우징(20)이 비딩부(21) 및/또는 클림핑부(22)를 구비하지 않는 경우, 전극 조립체(10)의 고정 및/또는 캡(30)의 고정 및/또는 하우징(20)의 밀봉은, 예를 들어 전극 조립체(10)에 대한 스토퍼로서 기능할 수 있는 부품의 추가 적용 및/또는 캡(30)이 안착될 수 있는 구조물의 추가 적용 및/또는 하우징(20)과 캡(30) 간의 용접 등을 통해 실현 할 수 있다.
한편, 상기 하우징(20)은, 위치별로 그 두께가 상이하도록 구성될 수 있다. 상기 하우징(20)은, 그 측벽부의 두께가 폐쇄부의 두께보다 더 얇게 형성될 수 있다. 이와 같이 구성하는 경우, 전극 조립체(10)의 직경을 더 크게 형성할 수 있기 때문에 에너지 밀도의 측면에서 유리할 수 있다.
상기 하우징(20)은, 그 폐쇄부, 즉 상면을 이루는 영역이, 예를 들어 대략 0.4mm 내지 1.2mm 범위의 두께를 가질 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 대략 0.6mm 내지 1.0mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 하우징(20)의 폐쇄부의 두께가 너무 얇으면 내압 상승이나 용접시에 하우징(20)의 변형 우려가 커질 수 있다. 반대로, 상기 하우징(20)의 폐쇄부의 두께가 너무 두꺼우면 하우징(20)의 가공의 측면에서 불리할 수 있으며, 에너지 밀도의 측면에서 손실이 커질 수 있다. 따라서, 상기 하우징(20)의 폐쇄부의 두께를 적절한 수준으로 관리할 필요가 있다.
한편, 상기 하우징(20)은, 그 외주면을 이루는 측벽부가, 예를 들어 대략 0.3mm 내지 0.8mm 범위의 두께를 가질 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 대략 0.4mm 내지 0.6mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 하우징(20)의 측벽부의 두께가 너무 얇으면 원통형 배터리(1)의 발화 및 폭발 시에 이웃하는 원통형 배터리(1)로 화재가 확대될 가능성이 높아진다. 예를 들어, 복수의 원통형 배터리(1)를 포함하는 배터리 팩에 있어서, 일부 원통형 배터리(1)에서 이상이 발생하여 발화 및 폭발이 일어나는 경우, 하우징(20)의 측벽부의 두께가 너무 얇으면 핀 홀이 발생할 수 있고, 이로써 연쇄적인 발화 및 폭발의 위험성이 증가할 수 있다. 반면, 상기 하우징(20)의 측벽부의 두께가 너무 두꺼우면, 하우징(20)의 가공의 측면에서 불리할 수 있으며, 에너지 밀도의 측면에서 손실이 커질 수 있다. 따라서, 상기 하우징(20)의 측벽부의 두께를 적절한 수준으로 관리할 필요가 있다. 한편, 상기 하우징(20)에는 도금 층이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 도금 층은, 예를 들어 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. 상기 도금 층의 두께는 대략 1.5㎛ 내지 6.0㎛ 범위일 수 있다.
도 6 및 도 23을 참조하면, 상기 캡(30)을, 강성 확보를 위해, 예를 들어 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 캡(30)을, 하우징(20)의 하단에 형성된 개방부를 밀폐한다. 즉, 상기 캡(30)을, 원통형 배터리(1)의 하면을 이룬다. 본 발명의 원통형 배터리(1)에 있어서, 상기 캡(30)을, 전도성을 갖는 금속 재질인 경우에도, 극성을 갖지 않을 수도 있다. 극성을 갖지 않는다는 것은, 상기 캡(30)이 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되어 있지 않음을 의미한다. 이처럼 상기 캡(30)이 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되지 않는 경우, 캡(30)을 양극 단자 또는 음극 단자로서 기능하지 않는다. 즉, 본 발명에 있어서, 상기 캡(30)을, 전극 조립체(10) 및 하우징(20)과 전기적으로 연결될 필요가 없으며, 그 재질이 반드시 전도성 금속이어야 하는 것도 아니다.
본 발명의 하우징(20)이 비딩부(21)를 구비하는 경우, 상기 캡(30)을, 하우징(20)에 형성된 비딩부(21)의 하면에 의해 지지될 수 있다. 또한, 본 발명의 하우징(20)이 클림핑부(22)를 구비하는 경우, 상기 캡(30)을, 클림핑부(22)에 의해 고정된다. 즉, 상기 캡(30)의 상면은 비딩부(21)에 의해 지지되고, 외주면 및 하면은 클림핑부(22)에 의해 지지될 수 있다. 상기 캡(30)과 하우징(20)의 클림핑부(22) 사이에는 하우징(20)의 기밀성을 확보하기 위해 실링 가스켓(G1)이 개재될 수 있다. 한편, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 하우징(20)은 비딩부(21) 및/또는 클림핑부(22)를 구비하지 않을 수도 있으며, 이 경우 상기 실링 가스켓(G1)은 하우징(20)의 기밀성 확보를 위해 하우징(20)의 개방부 측에 구비된 고정을 위한 구조물과 캡(30) 사이에 개재될 수 있다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 상기 캡(30)을, 하우징(20) 내부에 발생된 가스로 인해 내압이 기 설정된 수치를 넘어서 증가하는 것을 방지하기 위해 형성되는 벤팅부(31)를 더 구비할 수 있다. 기 설정된 내압 수치는 대략 15 내지 35kgf/cm2일 수 있다. 상기 벤팅부(31)는, 캡(30) 중 주변 영역과 비교하여 더 얇은 두께를 갖는 영역에 해당한다. 상기 벤팅부(31)는, 주변 영역과 비교하여 구조적으로 취약하다. 따라서, 상기 원통형 배터리(1)에 이상이 발생하여 하우징(20)의 내부 압력이 일정 수준 이상으로 증가하게 되면 벤팅부(31)가 파단되어 하우징(20)의 내부에 생성된 가스가 배출된다. 상기 벤팅부(31)는, 예를 들어, 캡(30)의 어느 일 면 상에 또는 양 면 상에 노칭(noching)을 하여 부분적으로 하우징(20)의 두께를 감소시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는, 후술할 바와 같이 상부에 양극 단자 및 음극 단자가 모두 존재하는 구조를 가질 수 있으며, 이로 인해 상부의 구조가 하부의 구조보다 더 복잡하다. 따라서, 상기 하우징(20)의 내부 발생된 가스의 원활한 배출을 위해 원통형 배터리(1)의 하면을 이루는 캡(30)에 벤팅부(31)가 형성될 수 있다. 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 캡(30)의 하단부는 하우징(20)의 하단부보다 더 상방에 위치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 하우징(20)의 하단부가 지면에 닿거나 또는 모듈이나 팩 구성을 위한 하우징의 바닥면에 닿더라도, 캡(30)을 지면 또는 모듈이나 팩 구성을 위한 하우징의 바닥면에 닿지 않게 된다. 따라서, 상기 원통형 배터리(1)의 무게로 인해 벤팅부(31)의 파단에 요구되는 압력이 설계치와 달라지는 현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라 벤팅부(31)의 파단 원활성이 확보될 수 있다.
한편, 상기 벤팅부(31)는, 캡(30)의 중앙 영역을 둘러싸도록 연속적 또는 불연속적으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 내압 증가에 따른 벤팅부(31)의 파단의 용이성 측면에서는 캡(30)의 중심부로부터 벤팅부(31)에 이르는 거리가 클수록 유리하다. 이는, 동일한 내압이 작용했을 때, 상기 캡(30)의 중심점으로부터 벤팅부(31)에 이르는 거리가 커질수록 벤팅부(31)에 작용하는 힘이 커져 파단이 용이해지기 때문이다. 또한, 벤팅 가스의 배출 원활성의 측면에서도, 캡(30)의 중심점으로부터 벤팅부(31)에 이르는 거리가 클수록 벤팅에 의해 개방되는 면적이 커지게 되므로 유리하다. 이러한 관점에서 볼 때, 상기 벤팅부(31)는, 캡(30)의 전체 영역 중에서, 하방(도 23을 기준으로 아래를 향하는 방향)으로 돌출되며 대략 플랫한 형상을 갖는 중심 영역의 가장 자리 둘레를 따라 형성되는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 도 23 및 도 24에서는, 상기 벤팅부(31)가 캡(30) 상에 대략 원을 그리며 연속적으로 형성된 경우를 도시하고 있으나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 벤팅부(31)는 캡(30)의 중심점을 내측에 포함하도록 형성되는 대략 타원형, 또는 그 밖의 다른 기하학적 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 벤팅부(31)는, 연속적으로 형성되지 않고 불연속적으로 형성될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 상기 집전체(제1 집전체)(40)는, 전극 조립체(10)의 상부에 결합된다. 상기 집전체(40)는, 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어지며, 제1 무지부(11)와 연결된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 집전체(40)는, 제1 무지부(11)의 단부가 집전체(40)와 나란한 방향으로 절곡되어 형성된 결합 면(절곡 면)(102) 상에 결합될 수 있다. 상기 제1 무지부(11)의 절곡 방향은, 전극 조립체(10)의 반경 방향일 수 있다. 상기 제1 무지부(11)의 절곡 방향은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)를 향하는 방향일 수 있다. 상기 제1 무지부(11)가 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 제1 무지부(11)가 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 제1 무지부(11)와 집전체(40) 간의 결합 면적의 증가로 인해 결합력 향상 및 접촉 저항 감소 효과를 가져올 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)의 적어도 일부는, 전극 조립체(10)의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편(도 26 및 도 29의 참조부호 11a 참조)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 분절편은, 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 밴딩될 수 있다. 밴딩된 상기 복수의 분절편은, 여러 겹으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 후술할 집전체(제1 집전체)(40)의 제1 무지부 결합부(42)(도 12 내지 도 15 참조) 및/또는 집전체(제2 집전체)(70)의 제2 무지부 결합부(72)(도 25 참조)는, 복수의 분절편이 여러 겹으로 중첩되어 있는 영역에 결합될 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)가 전극 조립체(10)의 외주 측으로부터 전극 코어 측을 향해 밴딩되면서 분절편들이 10장 이상으로 중첩된 구간이 나타나 있다.
상기 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)의 분절편들을 전극 조립체(10)의 외주 측으로부터 코어 측을 향해 밴딩하여 복수의 분절편들이 중첩되도록 하는 경우, 외주 측으로부터 코어 측으로 가면서 분절편의 중첩 레이어 수는 서서히 증가한다. 서서히 증가하던 상기 분절편의 중첩 레이어 수는 특정 구간에 이르러서는 일정하게 유지된다.
상기 분절편의 중첩 레이어 수가 대략 최대치를 나타내면서 대략 일정하게 유지되는 구간을 용접 타겟 영역이라 정의하기로 한다. 용접 타겟 영역에서의 중첩 레이어 수는 예를 들어 대략 10장 이상일 수 있다. 후술할 제1 집전체(40) 및/또는 제2 집전체(70)는, 상기 용접 타겟 영역과 적어도 50% 이상 중첩되도록 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)와 용접 결합될 수 있다. 상기 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)가 밴딩되어 형성된 대략 플랫한 결합 면(102) 상에 제1 집전체(40) 및/또는 제2 집전체(70)을 용접시킬 때, 용접 강도를 충분히 확보하기 위해서는 레이저의 출력을 증가시키는 것이 바람직하다. 레이저의 출력이 증가하게 되면, 레이저가 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)가 중첩된 영역을 관통하여 전극 조립체(10)의 내부까지 침투하여 분리막, 활물질 층 등을 손상시킬 수 있다. 따라서, 레이저의 관통을 방지하기 위해서는 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)의 중첩 레이어 수를 일정한 수준 이상으로 증가시키는 것이 바람직하다. 상기 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)의 중첩 레이어 수를 증가시키기 위해서는 분절편의 높이를 증가시켜야 한다. 그러나, 분절편의 높이를 증가시키면 전극판의 제조 과정에서 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)에 너울이 발생할 수 있다. 따라서, 분절편의 높이는 적절한 수준으로 조절되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)의 분절편의 중첩 레이어 수가 10 이상인 구간의 반경 방향 길이를 전극 조립체(10)의 반경 대비하여 대략 25% 이상으로 설계하고, 상기 용접 타겟 영역 내에서 용접이 이루어지게 되면, 레이저의 출력을 증대시키더라도 제1 무지부(11) 및/또는 제2 무지부(12)의 중첩 부위가 레이저를 충분히 마스킹 하여 레이저에 의해 분리막, 활물질 층 등이 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 집전체(제1 집전체)(40)는, 전극 조립체(10)의 상부에 결합된다. 또한, 상기 집전체(40)는, 단자(50)와 결합된다. 즉, 상기 집전체(40)는, 전극 조립체(10)의 제1 무지부(11)와 단자(50)를 전기적으로 연결시킨다. 상기 제1 집전체(40)는, 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어진다.
도 6 및 도 7과 함께 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 집전체(40)는, 제1 무지부(11)의 단부가 집전체(40)와 나란한 방향으로 절곡되어 형성된 결합 면(절곡 면)(102) 상에 결합될 수 있다. 상기 제1 무지부(11)의 절곡 방향은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심(C), 즉 코어를 향하는 방향일 수 있다. 상기 제1 무지부(11)가 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 제1 무지부(11)가 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 제1 무지부(11)가 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 제1 무지부(11)와 집전체(40) 간의 결합 면적의 증가로 인해 결합력 향상 및 저항 감소 효과를 가져올 수 있다.
도 6 및 도 7과 함께 도 12 내지 도 15를 참조하면, 상기 집전체(40)는, 테두리부(41), 무지부 결합부(제1 무지부 결합부)(42) 및 단자 결합부(43)를 포함한다. 상기 테두리부(41)는, 전극 조립체(10)의 상부에 배치되며, 그 내부에 빈 공간(S)이 형성된 대략 림(rim) 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 도면에서는 상기 테두리부(41)가 대략 원형의 림 형태를 갖는 경우만으로 도시하고 있으나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 테두리부(41)는, 도시된 것과는 달리 대략 사각의 림 형태, 육각의 림 형태, 팔각의 림 형태, 또는 그 밖의 다른 림 형태를 가질 수도 있는 것이다.
상기 무지부 결합부(제1 무지부 결합부)(42)는, 테두리부(41)로부터 내측으로 연장되며 제1 무지부(11)와 결합된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 집전체(40)와 제1 무지부(11)와의 결합은 분절편의 중첩 레이어 수가 대략 최대치를 나타내면서 대략 일정하게 유지되는 구간인 용접 타겟 영역과 적어도 대략 50% 이상 중첩되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 집전체(40)의 무지부 결합부(42)는, 용접 타겟 영역과 적어도 대략 50% 이상 중첩되도록 제1 무지부(11)와 결합될 수 있다.
상기 단자 결합부(43)는, 무지부 결합부(42)와 이격되어 테두리부(41)의 내측에 위치한다. 상기 단자 결합부(43)는, 후술할 단자(50)와 용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 단자 결합부(43)는, 단자(50)의 바닥면에 형성된 평탄부와의 결합을 위한 용접 면적의 확보를 위해, 단자(50)의 바닥면에 형성되는 평탄부의 직경과 실질적으로 동일하거나 더 큰 직경을 가질 수 있다. 상기 단자 결합부(43)는, 예를 들어 테두리부(41)에 의해 둘러싸인 내측 공간의 대략 중심부에 위치할 수 있다. 상기 단자 결합부(43)는, 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성된 홀과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 상기 단자 결합부(43)는, 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성된 홀이 단자 결합부(43)의 외측으로 노출되지 않도록 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성된 홀을 커버하도록 구성될 수 있다. 이처럼, 상기 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성된 홀이 가려지는 경우, 홀 내를 통과하는 전해액의 유속으로 인해 홀 내측에 위치하는 분리막이 손상되고 이로써 전극이 노출되는 현상을 방지할 수 있다. 이를 위해, 상기 단자 결합부(43)는, 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성된 홀보다 더 큰 직경 또는 폭을 가질 수 있다.
상기 무지부 결합부(42) 및 단자 결합부(43)는 직접적으로 연결되지 않고 서로 이격되도록 배치되며 테두리부(41)에 의해 전기적으로 연결된다. 이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체(40)는, 무지부 결합부(42)와 단자 결합부(43)가 서로 직접 연결되어 있지 않고, 테두리부(41)를 통해서 연결된 구조를 가짐으로써 원통형 배터리(1)에 충격 및/또는 진동이 발생되는 경우 무지부 결합부(42)와 제1 무지부(11) 간의 결합 부위와 단자 결합부(43)와 단자(50) 간의 결합 부위에 가해지는 충격을 분산시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 집전체(40)는, 외부 충격으로 인한 용접부위의 파손을 최소화 또는 방지할 수 있다. 본 발명의 집전체(40)는, 단자(50)를 통해 배터리(1)의 내측으로 외부 충격이 전달되었을 때 테두리부(41)와 단자 결합부(43)의 연결 부위에 응력이 집중될 수 있는 구조를 갖는다. 그러나, 이러한 연결 부위는 부품 간의 결합을 위한 용접부가 형성된 부위가 아니다. 따라서, 본 발명에 있어서 외부 충격으로 인한 용접부 파손에 따른 제품 불량 발생이 효과적으로 방지될 수 있다.
상기 집전체(40)는, 테두리부(41)로부터 내측으로 연장되어 단자 결합부(43)와 연결되는 연결부(44)를 더 포함할 수 있다. 상기 집전체(40)에 있어서, 상기 제1 무지부 결합부(42)와 단자 결합부(43)는 서로 직접 연결되지 않고 연결부(44)에 의해 간접적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 무지부 결합부(42)의 연장 방향과 연결부(44)의 연장 방향은 평행하지 않을 수 있다. 상기 연결부(44)는, 단자 결합부(43)의 대략 중심부로부터 대략 반경 방향으로 연장되어 테두리부(41)에 연결될 수 있다.
상기 연결부(44)는, 테두리부(41)의 내측면으로부터 단자 결합부(43)를 향하는 방향을 따라 그 폭이 좁아지는 테이퍼부(44a)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 테이퍼부(44a)는 단자 결합부(43)와 테두리부(41)의 연결 부위에서 테두리부(41)를 향하는 방향을 따라 그 폭이 넓어지는 형태를 가질 수 있다. 상기 테이퍼부(44a)의 폭 변화는 연속적으로 이루어지는 경우 및 단계적으로 이루어지는 경우를 모두 포함할 수 있다. 상기 테이퍼부(44a)가 구비되는 경우, 연결부(44)와 테두리부(41)의 연결 부위에서 부품의 강성이 향상될 수 있다. 상기 테이퍼부(44a)가 구비되는 경우, 원통형 배터리(1)의 제조 공정에 있어서, 예를 들어 이송 장비 및/또는 작업자가 테이퍼부(44a)를 파지함으로써 집전체(40) 및/또는 집전체(40)와 전극 조립체(10)의 결합체를 용이하고 안전하게 이송할 수 있다. 즉, 상기 테이퍼부(44a)가 구비되는 경우, 무지부 결합부(42) 또는 단자 결합부(43)와 같이 다른 부품과 용접이 이루어지는 부품을 파지함으로써 발생될 수 있는 제품의 불량 발생을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 무지부 결합부(42)는, 복수개가 구비될 수 있다. 상기 제1 무지부 결합부(42)가 복수개 구비되는 경우, 복수의 무지부 결합부(42)는, 단자 결합부(43)의 중심부를 기준으로 예를 들어 방사형, 십자형 또는 이들이 조합된 형태로 배치될 수 있다. 상기 무지부 결합부(42)는 테두리부(41)의 둘레 방향을 따라 복수개 배치될 수 있다. 이 경우 테두리부(41)의 둘레 방향으로 서로 이웃하는 한 쌍의 무지부 결합부(42) 사이에 마련된 테두리부 부분에 단자 결합부(43)가 연결될 수 있다. 한편, 상기 복수의 무지부 결합부(42)는 단자 결합부(43)와 반경 방향을 따라 서로 이격되되, 단자 결합부(43)를 중심으로 대략 방사상으로 배치될 수 있다.
본 발명의 도면에서는, 상기 제1 무지부 결합부(42)의 개수가 3개인 경우 및 4개인 경우만이 도시되어 있으나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 무지부 결합부(42)의 개수는 원통형 배터리(1)에 요구되는 저항 수준, 제1 집전체(40)가 개구율 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다. 복수의 상기 제1 무지부 결합부(42)는, 테두리부(41)의 연장 방향을 따라 규칙적으로으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 상기 제1 무지부 결합부(42)는, 테두리부(41)의 연장 방향을 따라 실질적으로 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 상기 제1 무지부 결합부(42) 각각의 연장 길이는 서로 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 제1 무지부 결합부(42)는, 제1 무지부(11)와 용접에 의해 결합될 수 있다.
상기 단자 결합부(43)는, 복수의 상기 제1 무지부 결합부(42)에 의해 둘러 싸이도록 배치될 수 있다. 상기 단자 결합부(43)는, 단자(50)와 용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 연결부(44)는, 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부(42) 사이에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 연결부(44)로부터 테두리부(41)의 연장 방향을 따라 상기 한 쌍의 제1 무지부 결합부(42) 중 어느 하나에 이르는 거리는, 연결부(44)로부터 테두리부(41)의 연장 방향을 따라 상기 한 쌍의 제1 무지부 결합부(42) 중 나머지 하나에 이르는 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 복수의 상기 제1 무지부 결합부(42) 각각의 단면적은 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 복수의 상기 제1 무지부 결합부(42) 각각의 폭 및 두께는 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
상기 연결부(44)는, 복수개가 구비될 수 있다. 상기 연결부(44)의 개수는 원통형 배터리(1)에 요구되는 저항 수준, 제1 집전체(40)의 개구율 등을 고려하여 결정될 수 있다. 복수의 연결부(44) 각각은, 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부(42) 사이에 배치될 수 있다. 복수의 상기 연결부(44)는, 테두리부(41)의 연장 방향을 따라 서로 규칙적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 상기 연결부(44)는, 테두리부(41)의 연장 방향을 따라 실질적으로 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 한편, 복수의 상기 연결부(44) 각각으로부터 테두리부(41)의 연장 방향을 따라 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부(42) 중 어느 하나에 이르는 거리는, 나머지 하나의 제1 무지부 결합부(42)에 이르는 거리와 실질적으로 동일할 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 무지부 결합부(42) 및/또는 연결부(44)가 복수개 구비되는 경우에 있어서, 제1 무지부 결합부(42)들 간의 거리 및/또는 연결부(44)들 간의 거리 및/또는 제1 무지부 결합부(42)와 연결부(44) 간의 거리가 대략 일정하게 형성되면, 제1 무지부 결합부(42)로부터 연결부(44)를 향하는 전류 또는 연결부(44)로부터 제1 무지부 결합부(42)를 향하는 전류의 흐름이 원활하게 형성될 수 있다.
상기 집전체(40)와 제1 무지부(11) 간의 결합은 용접에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우, 예를 들어 레이저 용접, 초음파 용접, 스폿 용접 등이 적용될 수 있다.
도 16 내지 도 20을 참조하면, 상기 연결부(44)은, 연결부(44)의 단면적을 부분적으로 감소시키도록 형성되는 전류 차단부(N, G, T)를 구비할 수 있다. 상기 전류 차단부가 형성된 영역에서의 연결부(44)의 단면적 감소는, 예를 들어 연결부(44)의 폭 및/또는 두께의 부분적인 감소를 통해 실현될 수 있다. 상기 전류 차단부가 구비되는 경우, 전류 차단부가 형성된 영역에서의 전기 저항이 증가하게 되고, 이로써 과전류 발생 시에 전류 차단부에서 파단이 발생되어 신속한 전류 차단이 가능하게 된다. 상기 전류 차단부는, 연결부의 길이 방향을 따라 복수개가 구비될 수도 있다. 상기 연결부(44)가 복수개 구비되는 경우, 전류 차단부는 복수의 연결부(44)들 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 상기 전류 차단부는, 예를 들어 노치, 홈 및 관통 홀 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 연결부(44)가 테이퍼부(44a)를 구비하는 경우에 있어서, 상기 전류 차단부는 단자 결합부(43)쪽보다 테이퍼부(44a)쪽에 더 가깝게 위치할 수 있다. 상기 테이퍼부(44a)의 가장 좁은 부분에서 상대적으로 많은 열이 발생하고, 이는 테이퍼부(44a)에 근접한 전류 차단부가 신속하게 과전류를 차단할 수 있도록 한다.
한편, 상기 전류 차단부는, 파단 시에 발생되는 용접 스패터 등의 이물질이 전극 조립체(10)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해, 앞서 설명한 전극 조립체(10)의 용접 타겟 영역과 대응되는 영역에 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 이 영역에서는, 제1 무지부(11)의 분절편들의 중첩 레이어 수가 최대로 유지되고, 이로써 중첩된 분절편들이 마스크(mask)로서 기능할 수 있기 때문이다. 상기 전류 차단부는, 예들 들어, 전극 조립체(10)의 코어로부터 반경 방향을 따라 전극 조립체의 반경을 기준으로 대략 40% 내지 90% 떨어진 지점에 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 전류 차단부는, 전극 조립체(10)의 코어와 최외각부 사이에서 대략 중심부에 위치할 수 있다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 전류 차단부는, 연결부(44)의 적어도 일 면 상에 형성된 노치(N)를 포함할 수 있다. 상기 노치(N)는, 연결부(44)의 표면으로부터 내측으로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지는 형태를 가질 수 있다. 상기 노치(N)는, 연결부(44)의 측면 및/또는 상면 및/또는 하면 상에 형성될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이 상기 연결부(44)가 복수개 구비되는 경우에는 복수의 연결부(44)들 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 상기 전류 차단부는, 연결부(44)의 적어도 일 면 상에 형성된 홈(G)을 포함할 수 있다. 상기 홈(G)은, 연결부(44)의 측면 및/또는 상면 및/또는 하면 상에 형성될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 연결부(44)가 복수개인 경우 상기 홈(G)은 복수의 연결부(44)들 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
도 20을 참조하면, 상기 전류 차단부는, 연결부(44)의 적어도 일 면 상에 형성된 관통 홀(T)을 포함할 수 있다. 상기 관통 홀(T)은, 연결부(44)의 상면과 하면 사이를 관통하는 형태 및/또는 연결부(44)의 측면을 관통하는 형태를 가질 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 연결부(44)가 복수개인 경우 상기 관통 홀(T)은 복수의 연결부(44)들 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 연결부(44)가 복수개이고 이들 중 2 이상의 연결부(44)에 전류 차단부가 구비되는 경우, 복수의 전류 차단부는 모두 대략 동일한 형태를 가질 수도 있고, 서로 다른 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 전류 차단부는 노치(N), 홈(G) 및 관통 홀(T) 중 적어도 2 이상을 포함할 수 있다.
도 21을 참조하면, 상기 전류 차단부에는, 테이프(46)가 결합될 수 있다. 상기 테이프(46)는, 전류 차단부가 형성된 영역에서 연결부(44) 둘레를 감싸도록 구성될 수 있다. 상기 테이프(46)는 다양한 재질로 제작될 수 있으며, 예를 들어 열에 의해 쉽게 변형되지 않는 폴리이미드(polyimide, PI)로 제작될 수 있다. 다만, 이로써 본 발명의 테이프(46)의 재질이 한정되는 것은 아니다.
상기 테이프(46)가 적용되는 경우, 전류 차단부에서 열이 발생되는 경우 열이 쉽게 방출되지 못하게 된다. 따라서, 상기 전류 차단부에서의 온도 상승이 빠르게 이루어지게 되고, 이로써 전류 차단부의 파단이 신속하게 일어나 과전류를 차단할 수 있다. 또한, 상기 테이프(46)가 적용되는 경우, 전류 차단부에서 파단이 일어날 때 발생되는 금속 용융물과 같은 이물이 다른 부품으로 튀어서 영향을 미치는 현상을 방지할 수 있다.
상기 전류 차단부가 형성된 영역에서의 연결부(44)의 단면적은 상기 전류 차단부가 형성되지 않은 영역에서의 연결부(44)의 단면적 대비 대략 0.6 내지 0.9 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 차단부가 연결부(44)의 두께를 유지하면서 폭을 좁히는 형태로 구비되는 경우, 전류 차단부의 형성 부위에서의 연결부(44)의 폭은 전류 차단부가 형성되지 않은 영역에서의 연결부(44)의 폭 대비 대략 0.6 내지 0.9 범위일 수 있다. 이는, 연결부(44)의 폭을 유지하면서 두께를 감소시키는 형태로 전류 차단부가 구비되는 경우에도 마찬가지이다. 상기 전류 차단부로 인한 단면적 감소가 지나치게 큰 경우에는 원통형 배터리(1)의 저항이 너무 커지게 되고, 단면적 감소량이 얼마 되지 않는 경우에는 과전류 차단 목적의 달성이 어렵게 된다.
다른 측면에서, 상기 연결부(44)의 개수는 1개 또는 2개일 수 있다. 이는 신속한 과전류 차단을 위함이다. 상기 연결부(44)의 개수가 너무 많은 경우, 전류의 흐름이 분산되어 퓨징 기능이 정상적으로 동작하기 어려워질 수 있다. 상기 집전체(40)의 강성 확보의 관점을 함께 고려하면, 상기 연결부(44)의 개수는 2개일 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 연결부(44)의 단면적은 상기 무지부 결합부(42)의 단면적 대비 대략 0.2 내지 1.0 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 연결부(44)와 무지부 결합부(42)의 두께가 실질적으로 동일한 경우, 상기 연결부(44)의 폭은 상기 무지부 결합부(42)의 폭 대비 대략 0.2 내지 1.0 범위일 수 있다. 상기 연결부(44)의 단면적이 지나치게 큰 경우 과전류 차단 목적의 달성이 어렵게 되고, 연결부(44)의 단면적이 지나치게 작은 경우에는 원통형 배터리(1)가 갖는 전체 저항 값이 지나치게 커질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 전극 조립체(10)의 외경을 지름으로 하는 원의 면적 대비 상기 집전체(40)가 상기 전극 조립체(10)의 상면과 접촉하지 않는 면적의 비율을 집전체(40)의 개구율로 정의할 수 있다. 상기 개구율은 다음 식으로 계산될 수 있다.
개구율(%)
= 1 - (집전체가 전극 조립체 상면과 접촉하는 면적)/(전극 조립체 외경을 지름으로 하는 원의 면적)
= (집전체가 전극 조립체 상면과 접촉하지 않는 면적)/(전극 조립체 외경을 지름으로 하는 원의 면적)
집전체(40)의 개구율은, 예를 들어 대략 20 % 이상 100 % 미만일 수 있고, 바람직하게는 대략 30 % 이상 100 % 미만일 수 있다. 도 12에 도시된 집전체(40)가 전극 조립체(10) 상에 얹혀져 결합되는 경우를 예로 들어 설명하면, 상기 집전체(40)가 상기 전극 조립체(10)와 접촉하는 영역은, 테두리부(41), 무지부 결합부(42), 그리고 연결부(44)일 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(10)의 외경과 동일한 길이의 지름을 갖는 원의 면적 대비 상기 집전체(40)가 상기 전극 조립체(10)와 접촉하는 면적의 비율은 대략 80 % 이하일 수 있고, 바람직하게는 대략 70 % 이하일 수 있다. 상기 집전체(40)의 개구율이 상기 범위일 때, 전해액의 함침이 원활하게 이루어질 수 있다. 즉, 상기 집전체(40)의 중심부에 위치하는 단자 결합부(43) 주변에는 틈이 있는데, 이 틈을 통해서 전해액들이 방사상으로 퍼지면서 개구 공간으로 이동 후 전극 조립체(10)쪽으로 스며들게 된다.
도 22를 참조하면, 상기 집전체(제1 집전체)(40)는, 도 5 내지 도 10에 도시된 실시예에 더하여, 서로 인접한 제1 무지부 결합부(42) 사이, 서로 인접한 제1 무지부 결합부(42)와 연결부(44) 사이 및 서로 인접한 연결부(44) 사이 중 적어도 어느 한 곳을 연결하는 브릿지부(45)를 더 포함한다. 상기 브릿지부(45)는, 테두리부(41)보다 더 내측에 위치한다. 상기 집전체(40)는, 테두리부(41)와 브릿지부(45) 사이에 형성되는 함침 홀(40a)을 구비할 수 있다. 상기 함침 홀(40a)은, 예를 들어 테두리부(41)의 연장 방향을 따라 연장된 대략 슬릿 형태를 가질 수 있다. 상기 함침 홀(40a)은, 테두리부(41) 내측에 형성된 빈 공간(S)의 비율을 높여 하우징(20) 내에 주액된 전해액의 순환을 용이하게 함으로써 함침성을 향상시킬 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 단자(50)는, 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어진다. 상기 단자(50)의 재질로는, 예를 들어 알루미늄(Al)이 이용될 수 있다. 상기 단자(50)의 재질이 알루미늄인 경우 후술할 바와 같은 리벳 가공 시에 가공이 용이하도록 하고, 또한 전기 저항이 비교적 낮은 10계열의 알루미늄이 적용될 수 있다. 하우징(20)의 상면, 즉 하우징(20)의 개방부의 반대 측에 위치하는 면(X-Y 평면에 나란한 면)을 통과한다. 상기 단자(50)는, 예를 들어 전극 조립체(10)의 제1 무지부(11)와 전기적으로 연결된다. 이 경우, 상기 단자(50)는 제1 극성을 갖는다. 따라서, 상기 단자(50)는, 본 발명의 원통형 배터리(1)에 있어서 제1 전극 단자로서 기능할 수 있다. 상기 단자(50)가 이처럼 제1 극성을 갖는 경우, 단자(50)는 제2 극성을 갖는 하우징(20)과는 전기적으로 절연된다. 상기 단자(50)와 하우징(20) 간의 전기적 절연은, 다양한 방식으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 상기 단자(50)와 하우징(20) 사이에 절연 가스켓(G2)을 개재시킴으로써 절연을 실현할 수 있다. 이와는 달리, 상기 단자(50)의 일부에 절연성 코팅층을 형성시킴으로써 절연을 실현할 수 있다. 또는, 상기 단자(50)와 하우징(20)의 접촉이 불가능하도록 단자(50)를 구조적으로 단단히 고정시키는 방식을 적용할 수도 있다. 또는, 앞서 설명한 방식들 중 복수의 방식을 함께 적용할 수도 있다.
상기 단자(50)는, 단자 노출부(51) 및 단자 삽입부(52)를 포함한다. 상기 단자 삽입부(52)는, 전기적 연결부(52a) 및 플랜지부(52b)를 포함할 수 있다. 상기 단자 노출부(51)는, 하우징(20)의 외측으로 노출된다. 상기 단자 노출부(51)는, 하우징(20)의 폐쇄부의 대략 중심부에 위치할 수 있다. 상기 단자 노출부(51)의 최대 폭은, 단자(50)의 삽입을 위해 하우징(20)에 형성된 홀의 최대 폭보다 더 크게 형성될 수 있다. 상기 단자 삽입부(52)는, 하우징(20)의 폐쇄부의 대략 중심부를 관통하며, 상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)는, 제1 무지부(11)와 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 원통형 배터리(1)가 인슐레이터(60)를 구비하는 경우, 단자 삽입부(52)는 그 측면이 드러나지 않도록 인슐레이터(60)에 의해 둘러싸인 형태를 가질 수 있다. 상기 단자 삽입부(52)의 플랜지부(52b)는, 상기 전기적 연결부(52a)의 둘레에 형성되며, 하우징(20)의 페쇄부의 내부면 상에 리벳(rivet) 결합될 수 있다. 즉, 상기 단자 삽입부(52)의 플랜지부(52b)는, 하우징(20)의 폐쇄부의 내부면을 향해 휘어진 형태를 가질 수 있다. 따라서, 상기 단자(50)의 고정을 위한 리벳팅 공정이 수행된 이 후의 단자 삽입부(52)의 최대 폭은 단자 삽입부(52)가 통과되도록 하우징(20)에 형성된 홀의 최대 폭보다 더 크게 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 7과 함께 도 10 내지 도 12를 참조하면, 상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)는 집전체(제1 집전체)(40)의 단자 결합부(43)와 결합될 수 있다. 상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)는, 예를 들어 대략 원기둥 형태를 가질 수 있다. 물론, 상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)의 형상이 이로써 한정되는 것은 아니다. 상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)는, 예를 들어 단면이 타원의 형상을 갖는 원기둥 형태 또는 사각 기둥 형태 또는 육각 기둥 형태 또는 팔각 기둥 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)의 바닥면은, 적어도 부분적으로 대략 평탄하게 형성될 수 있다.
도 7과 함께 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 단자 삽입부(52) 중심 영역의 바닥면과 집전체(제1 집전체)(40) 간의 결합은, 예를 들어 레이저 용접, 스폿 용접 또는 초음파 용접에 의해 이루어질 수 있다.
상기 용접은, 전극 조립체(10)의 권취 중심(C)에 형성된 홀을 통해 레이저를 조사하거나 또는 초음파 용접이나 스폿 용접을 위한 도구를 삽입하여 집전체(40)의 일 면(전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성된 홀을 향하는 면) 상에 용접 비드(W)를 형성함으로써 이루어질 수 있다. 상기 권취 중심(C)에 형성된 홀 내에는 용접 작업을 위한 가이드 파이프(미도시)가 삽입될 수 있다. 상기 가이드 파이프를 삽입한 상태에서 용접 작업이 진행되는 경우, 권취 중심(C)에 형성된 홀의 내벽면을 이루는 분리막의 손상 우려를 감소시킬 수 있다.
상기 집전체(40)의 단자 결합부(43)의 일 면 상에 형성되는 용접 비드(W)에 의해 그려지는 용접 패턴은, 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)의 바닥면의 중심부(P)를 둘러싸는 형태로 그려질 수 있다. 상기 용접 패턴은, 예를 들어 대략 원형일 수 있으며, 이와는 달리 대략 타원형이나 대략 사각형, 육각형, 팔각형 등과 같은 다각형의 형태일 수도 있다. 상기 용접 비드(W)에 의해 형성되는 용접 패턴은, 연속적(도 10 참조) 또는 불연속적(도 11 참조)으로 형성될 수 있다. 상기 용접 비드(W)에 의해 형성되는 용접 패턴의 형상의 예시인 원형, 타원형, 다각형 등은 기하학적으로 완전한 원형, 타원형, 다각형 등을 의미하는 것은 아니다.
한편, 상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)의 바닥면에 형성되는 평탄부의 직경은, 집전체(40)와의 용접 강도를 고려하여 결정될 수 있다. 상기 평탄부와 집전체(제1 집전체)(40) 사이의 용접부의 인장력은 적어도 대략 2kgf 이상, 또는 3kgf 이상, 또는 4kgf 이상, 또는 5kgf 이상, 또는 6kgf 이상, 또는 7kgf 이상, 또는 8kgf 이상, 또는 9kgf 이상, 또는 10kgf 이상일 수 있다. 용접부의 인장력은, 용접 방법을 최선으로 선책하여 허용되는 범위에서 최대한 증가시키는 것이 바람직하다.
용접부 인장력 조건의 충족을 위해 상기 평탄부에 형성되는 용접 패턴의 직경(또는 최대 폭)은 최소 대략 2mm 일 수 있다. 용접 패턴의 직경은 용접 부위의 표면에 나타난 용접 비드(W)의 면적(S)을 원의 면적(πr2)으로 변환했을 때 해당 원의 환산 지름(2*(S/π)0.5)으로 정의될 수 있다.
상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)의 바닥면에 형성되는 평탄부는 용접 가능 영역에 해당한다. 용접 가능 영역의 직경은 대략 3mm 내지 14mm 일 수 있다. 용접 가능 영역의 직경이 대략 3mm 보다 작으면, 직경(환산 지름)이 2mm 이상인 용접 패턴을 확보하기 어렵다. 특히, 레이저 용접을 이용하여 용접 패턴을 형성하는 경우, 레이저 빔의 간섭 때문에 직경이 2mm 이상인 용접 패턴을 확보하기 어렵다. 용접 가능 영역의 직경이 대략 14mm를 초과하면, 단자(50)의 단자 노출부(51)의 직경도 그 이상으로 커질 수 밖에 없고, 이로 인해 단자(50)와 반대 극성을 갖는 전극 단자로서 사용할 하우징(20)의 외부 면(20a)의 면적을 충분하게 확보하기 어렵게 된다.
상기한 용접 패턴의 직경 조건과 용접 가능 영역의 직경 조건을 고려할 때, 적어도 대략 5kgf 이상의 용접부 인장력을 확보하기 위해 필요한 용접 가능 영역의 면적 대비 용접 패턴의 면적 비율은 대략 2.04%(π12/π72) 내지 44.4%(π12/π1.52) 인 것이 바람직하다.
일 예에서, 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)의 바닥면에 형성된 평탄부와 집전체(40)가 레이저에 의해 용접되고, 용접 비드(W)가 대략 원호 패턴의 형태로 연속적 또는 불연속적인 라인을 그리면서 용접되는 경우 원호 용접 패턴의 직경은 대략 2mm 이상, 바람직하게는 대략 4mm 이상인 것이 바람직하다. 원호 용접 패턴의 직경이 해당 조건을 충족시키는 경우 용접부 인장력을 대략 5kgf 이상으로 증가시켜 충분한 용접 강도의 확보가 가능하다.
다른 예에서, 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)의 바닥면에 형성된 평탄부와 집전체(40)가 초음파에 의해 용접되고 원형 패턴으로 용접되는 경우 원형 용접 패턴의 직경은 대략 2mm 이상인 것이 바람직하다. 상기 원형 용접 패턴의 직경이 해당 조건을 충족할 경우 용접부 인장력을 대략 2kgf 이상으로 증가시켜 충분한 용접 강도의 확보가 가능하다.
용접 가능 영역에 해당하는 단자(50)의 바닥면에 형성된 평탄부의 직경은 대략 3mm 내지 14mm 범위에서 조절될 수 있다. 상기 평탄부의 반경이 대략 3mm 보다 작으면, 레이저 용접 도구, 초음파 용접 도구 등을 이용하여 대략 2mm 이상의 직경을 가진 용접 패턴을 형성하는데 어려움이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는, 상술한 바와 같이 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)의 바닥면을 집전체(40) 상에 용접하여 결합시킨 구조를 가지며, 이로써 집전체(40)과 단자(50) 간의 결합 면적을 극대화할 수 있다. 즉, 상기 전기적 연결부(52a)의 바닥면의 적어도 일부는 평탄하게 형성되며, 이에 따라 단자(50)와 집전체(40) 간의 결합 면적을 극대화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리(1)는, 급속 충전에 따른 많은 양의 전류가 흐르는 경우에 있어서, 집전체(40)와 단자(50)의 결합 부위에서 원활한 전류 흐름을 보장할 수 있으며, 이로써 충전 시간의 단축, 발열량의 감소 등의 효과를 가져올 수 있다.
상기 절연 가스켓(G2)은, 가스켓 노출부(GA) 및 가스켓 삽입부(GB)를 포함한다. 상기 가스켓 노출부(GA)는 단자(50)의 단자 노출부(51)와 하우징(20) 사이에 개재된다. 상기 가스켓 노출부(GA)는, 단자 노출부(51)보다 더 길게 연장될 수 있으며, 이로써 원통형 배터리(1)를 상부에서 바라봤을 때 단자 노출부(51)의 외측으로 노출될 수 있다. 상기 가스켓 삽입부(GB)는 단자(50)의 단자 삽입부(52)와 하우징(20) 사이에 개재된다. 상기 가스켓 삽입부(GB)는, 단자 삽입부(52)의 플랜지부(52b)의 리벳팅(reveting) 시에 함께 변형되어 하우징(20)의 폐쇄부의 내측 면에 밀착될 수 있다. 상기 절연 가스켓(G2)은, 예를 들어 절연성 및 탄성을 갖는 수지 재질로 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7, 그리고 도 12를 함께 참조하면, 상기 인슐레이터(60)는, 집전체(제1 집전체)(40)와 하우징(20)의 내측 면 사이에 구비될 수 있다. 상기 인슐레이터(60)는, 집전체(40)와 하우징(20) 사이의 접촉을 방지한다. 상기 인슐레이터(60)는, 전극 조립체(10)의 외주면의 상단과 하우징(20)의 내측 면 사이에도 개재될 수 있다. 즉, 상기 인슐레이터(60)는, 제1 무지부(11)와 하우징(20)의 측벽부의 내측 면 사이에도 개재될 수 있다. 이는, 상기 하우징(20)의 폐쇄부를 향해 연장된 제1 무지부(11)와 하우징(20)의 내주면 사이의 접촉을 방지하기 위함이다.
본 발명의 원통형 배터리(1)가 인슐레이터(60)를 구비하는 경우, 단자(50)는 인슐레이터(60)를 통과하여 집전체(40)에 결합된다. 이처럼 단자(50)가 통과될 수 있도록 하기 위해, 상기 인슐레이터(60)는, 대략 그 중심부에 형성되는 홀을 구비할 수 있다. 상기 인슐레이터(60)에 형성되는 홀은,은 집전체(40)의 단자 결합부(43)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 상기 인슐레이터(60)에 형성되는 홀은, 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성되는 홀과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.상기 인슐레이터(60)에 형성되는 홀은, 단자(50)에 구비된 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 단자 삽입부(52)의 전기적 연결부(52a)는, 인슐레이터(60)에 형성된 홀을 통해 집전체(40)의 단자 결합부(43)와 결합될 수 있다.
한편, 상기 단자(50)와 제1 집전체(40) 간의 용접 결합 부위가 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성된 홀의 내측에 위치하게 되면, 전극 조립체(10)의 손상 우려가 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 단자 결합부(43)와 결합되는 단자(50)의 하단부는, 인슐레이터(60)의 하면과 실질적으로 동일 높이에 위치하거나 또는 더 상방에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 단자(50)와 제1 집전체(40) 간의 용접 결합 부위가 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성된 홀의 외측에 위치하게 된다.
이를 고려하여, 상기 인슐레이터(60)의 두께는, 하우징(20)의 폐쇄부의 내부면으로부터 단자(50)의 하단에 구비된 평탄부에 이르는 거리와 실질적으로 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수 있다. 한편, 상기 인슐레이터(60)는, 하우징(20)의 폐쇄부의 내부면과 집전체(40) 사이의 공간을 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 채워 전극 조립체(10)가 상하로 유동될 수 있는 공간이 발생하지 않도록, 하우징(20)의 폐쇄부의 내부면과 집전체(40) 사이의 거리와 대응되는 두께를 가질 수 있다. 다른 측면에서, 상기 인슐레이터(60)의 상부면은 하우징(20)의 폐쇄부의 내부면에 접촉하고, 인슐레이터(60)의 하부면은 집전체(40)의 상부면에 접촉할 수 있다.
도 23 및 도 25를 참조하면, 상기 집전체(제2 집전체)(70)는, 전극 조립체(10)의 하부에 결합된다. 상기 집전체(70)는, 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어지며, 제2 무지부(12)와 결합된다. 또한, 상기 집전체(70)는, 하우징(20)과 전기적으로 연결된다. 상기 집전체(70)는, 제2 무지부(12)와 하우징(20) 사이를 전기적으로 연결시킨다. 상기 집전체(70)는, 그 가장자리 둘레 영역의 적어도 일부가 하우징(20)의 비딩부(21)의 하면(안착 면)과 실링 가스켓(G1) 사이에 개재되어 고정될 수 있다. 이 경우, 상기 집전체(70)는, 하우징(20)의 비딩부(21)에 의해 형성되는 안착 면 상에 용접될 수도 있다. 상기 실링 가스켓(G1)은, 클림핑부(22) 내에 배치되며, 하우징(20)과 캡(30) 사이에 개재된다.
상기 집전체(70)는, 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성되는 홀과 대응되는 영역에 형성되는 제2 집전체 홀(70a)을 구비할 수 있다. 서로 연통되는 상기 전극 조립체(10)의 권취 중심 홀과 제2 집전체 홀(70a)은, 단자(50)와 제1 집전체(40)의 단자 결합부(43) 간의 용접을 위한 용접봉의 삽입 또는 레이저 빔의 조사를 위한 통로로서 기능할 수 있다. 상기 제2 집전체 홀(70a)은, 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성되는 홀을 가리지 않도록, 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)에 형성되는 홀과 같거나 더 큰 직경을 갖도록 구성될 수 있다. 만약, 상기 제2 집전체 홀(70a)의 직경이 권취 중심(C)에 형성된 홀의 직경보다 과도하게 작다면, 권취 중심(C)에 형성된 홀이 가려져서 주액성이 저하될 수 있으며, 또한 용접을 위한 장치의 삽입이나 레어저 조사를 위한 공간이 충분히 확보되기 어려울 수 있다.
상기 실시 형태와는 다르게, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 제2 집전체 홀(70a)의 직경은, 상기 전극 조립체(10)의 코어에 구비된 권취 중심(C)에 형성된 홀의 직경보다 작을 수도 있다. 예를 들어, 상기 권취 중심(C)에 형성된 홀의 직경을 R3라고 할 때, 상기 제2 집전체 홀(70a)의 직경은 0.5*R3 이상 R3 미만일 수 있고, 바람직하게는, 0.7*R3 이상 R3 미만일 수 있다.
일반적으로, 벤트가 될 때 권취 중심 부분에서 가스가 배출되면서 강한 압력에 의해, 권취 중심 쪽에 있는 분리막이나 무지부가 전극 조립체(10)의 하면으로부터 빠져 나올 수 있다. 이 때, 제2 집전체 홀(70a)의 직경이 상기 전극 조립체(10)의 코어에 구비된 홀의 직경보다 작으면, 권취 중심 쪽에 있는 분리막이나 무지부가 전극 조립체(10)의 하면으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 다만, 제2 집전체 홀(70a)의 직경이 과도하게 작아질 경우, 전해액 주액성이 저하될 수 있으며, 제2 집전체(70)와 단자(50) 사이의 용접을 작업을 위한 공간의 확보가 필요하므로, 상기 제2 집전체 홀(70a)의 직경은 0.5*R3 이상인 것이 바람직하고, 0.7*R3 이상인 것이 보다 바람직하다.
상기 제2 집전체(70)는, 제2 무지부(12)와 결합되는 제2 무지부 결합부(72) 및 하우징(20)과 결합되는 하우징 결합부(73)를 포함할 수 있다. 상기 제2 집전체(70)는, 지지부(71)를 더 포함할 수도 있다. 상기 제2 무지부(12)와 제2 무지부 결합부(72)는 용접에 의해 상호 결합될 수 있다. 상기 하우징(20)과 하우징 결합부(73)는 용접에 의해 상호 결합될 수 있다. 상기 하우징 결합부(73)는, 비딩부(21)의 하면에 전기적으로 결합될 수 있다.
상기 지지부(71)는, 전극 조립체(10)의 하부에 배치된다. 상기 지지부(71)가 구비되는 경우, 제2 무지부 결합부(72)는, 지지부(71)로부터 대략 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 연장되어 제2 무지부(12)와 결합될 수 있다. 또한, 상기 하우징 결합부(73)는, 지지부(71)로부터 대략 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 연장되어 하우징(20)의 내측면 상에 결합될 수 있다. 상기 제2 무지부 결합부(72)와 하우징 결합부(73)는 서로 직접적으로 연결되지 않고 지지부(71)를 통해 간접적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 원통형 배터리(1)에 외부 충격이 가해졌을 때, 제2 집전체(70)와 전극 조립체(10)의 결합 부위 및 제2 집전체(70)와 하우징(20)의 결합 부위에 손상 발생 가능성을 최소화할 수 있다. 다만, 본 발명의 제2 집전체(70)가 이처럼 제2 무지부 결합부(72)와 하우징 결합부(73)가 간접적으로만 연결된 구조를 갖는 경우로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제2 집전체(70)는 제2 무지부 결합부(72)와 하우징 결합부(73)를 간접적으로 연결시키는 지지부(71)를 구비하지 않는 구조 및/또는 제2 무지부 결합부(72)와 하우징 결합부(73)가 서로 직접 연결된 구조를 가질 수도 있는 것이다.
한편, 상기 제2 무지부 결합부(72) 뿐만 아니라, 지지부(71) 역시 제2 무지부(12)와 결합될 수도 있다. 상기 지지부(71) 및 제2 무지부 결합부(72)는, 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서 비딩부(21)보다 더 상부에 위치한다.
상기 제2 무지부 결합부(72)는 복수 개가 구비될 수 있다. 상기 제2 무지부 결합부(72)가 복수 개 구비되는 경우, 복수의 제2 무지부 결합부(72)들은 제2 집전체(70)의 지지부(71)로부터 대략 방사상으로 하우징(20)의 측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 제2 무지부 결합부(72)들 각각은 지지부(71)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다.
상기 하우징 결합부(73)는 복수 개가 구비될 수 있다. 이 경우, 복수의 하우징 결합부(73)들은 제2 집전체(70)의 중심부로부터 대략 방사상으로 하우징(20)의 측벽을 향해 연장된 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 집전체(70)와 하우징(20) 간의 전기적 연결은 복수의 지점에서 이루어질 수 있다. 이처럼 복수의 지점에서 전기적 연결을 위한 결합이 이루어짐으로써 결합 면적을 극대화하여 전기 저항을 최소화할 수 있다. 상기 복수의 하우징 결합부(73)들 각각은 지지부(71)의 둘레를 따라 상호 이격되어 위치할 수 있다. 서로 이웃하는 제2 무지부 결합부(72) 사이에는 적어도 하나의 하우징 결합부(73)가 위치할 수 있다. 상기 복수의 하우징 결합부(73)들은, 하우징(20)의 내측 면 중, 예를 들어 비딩부(21)에 결합될 수 있다. 상기 하우징 결합부(73)들은, 특히 비딩부(21)의 하면에 결합될 수 있다.
상기 하우징 결합부(73)는 하우징(20)의 내측 면 상에 결합되는 접촉부(73a) 및 지지부(71)와 접촉부(73a) 사이를 연결하는 연장부(73b)를 포함할 수 있다.
상기 접촉부(73a)는, 하우징(20)의 내측 면 상에 결합된다. 상기 하우징(20)에 비딩부(21)가 형성되는 경우에 있어서, 상기 접촉부(73a)는 상술한 바와 같이 비딩부(21) 상에 결합될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 접촉부(73a)는, 하우징(20)에 형성된 비딩부(21)의 하면에 형성된 평탄부에 전기적으로 결합될 수 있으며, 비딩부(21)의 하면과 실링 가스켓(G1) 사이에 개재될 수 있다. 이 경우, 안정적인 접촉 및 결합을 위해 접촉부(73a)는 비딩부(21)에서 하우징(20)의 원주 방향을 따라 소정의 길이로 연장된 형태를 가질 수 있다.
도 23 및 도 25와 함께 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 집전체(70)는, 제2 무지부(12)의 단부가 집전체(70)와 나란한 방향으로 절곡되어 형성된 결합 면 상에 결합될 수 있다. 상기 제2 무지부(12)의 절곡 방향은, 전극 조립체(10)의 반경 방향일 수 있으며, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심부(C)를 향하는 방향일 수 있다. 상기 제2 무지부(12)가 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 제2 무지부(12)가 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 제2 무지부(12)와 집전체(70) 간의 결합력 향상 및 접촉 저항 감소 효과를 가져올 수 있다. 앞서 설명한 제1 집전체(40)의 제1 무지부 결합부(42)의 경우와 마찬가지로, 상기 제2 집전체(70)의 제2 무지부 결합부(72)의 경우에도 제2 무지부(12)의 분절편들이 절곡되어 형성되는 중첩 레이어 수가 대략 일정하게 유지되는 구간인 용접 타겟 영역과 적어도 대략 50% 이상 중첩되도록 제2 무지부(12)와 결합될 수 있다.
한편, 도 7, 도 23 및 도 25를 함께 참조하면, 상기 제1 집전체(40)의 중심부로부터 테두리부(41)의 최 외측부에 이르는 거리(제1 집전체(40)의 외경)는, 제2 집전체(70)의 중심부로부터 제2 무지부 결합부(72)의 최 외측부에 이르는 거리(제2 집전체(70)의 외경)와 비교하여 더 길게 형성될 수 있다. 상기 제1 집전체(40)의 경우 하우징(20)의 내경에 근접한 직경을 가질 수 있다. 상기 제1 집전체(40)는, 하우징(20)의 내경 대비 대략 33% 내지 98.5% 범위의 외경을 가질 수 있다. 상기 제1 집전체(40)의 외경의 최소 값은 저항의 과도한 증가를 방지하기 위한 수치이다. 상기 제1 집전체(40)의 외경의 최대 값은, 예를 들어 집전체(40) 제조 시에 발생될 수 있는 제1 집전체(40) 외경의 공차, 전극 조립체(10)와 제1 집전체(40)의 결합 시에 발생되는 조립 공차, 하우징(20) 제조 시에 발생될 수 있는 하우징(20) 내경의 공차, 전극 조립체(10)와 제1 집전체(40)의 결합체를 하우징(20) 내에 삽입할 때 발생될 수 있는 위치 상의 공차 등을 고려한 것이다. 본 발명에 있어서 인슐레이터(60)가 적용되고, 인슐레이터(60)가 전극 조립체(10)의 외주면 상단부까지 덮는 구조를 갖는 경우에는, 인슐레이터(60)의 삽입을 위한 공간까지 더 고려해야 하므로, 하우징(20)의 내경 대비 제1 집전체(40)의 외경의 비율은 상기 최대 값보다 더 작아지게 된다. 다만, 상기 제1 집전체(40)의 외경은 이러한 공차를 고려하여 하우징(20)의 내경부다 미세하게 작게 형성되는 수준에서 그 사이즈가 제한되는 반면, 제2 집전체(70)의 경우 사이징(sizing) 공정 시에 발생될 수 있는 간섭을 피하기 위해 그 직경이 더욱 제한될 수 있다. 이처럼 간섭의 회피를 위해, 상기 제2 집전체(70)의 중심부로부터 제2 무지부 결합부(72)의 최 외측부에 이르는 거리는, 하우징(20)의 비딩부(21)가 형성된 영역에서의 내경의 절반과 같거나 더 짧게 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 집전체(40)의 제1 무지부 결합부(42)와 제1 무지부(11) 간을 결합시키는 용접부가 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 연장된 길이(L1)는, 제2 집전체(70)의 제2 무지부 결합부(72)와 제2 무지부(12) 간을 결합시키는 용접부가 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라 연장된 길이(L2)보다 더 길게 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 집전체(40)가 알루미늄 재질의 양극 집전체고 제2 집전체(70)가 구리 재질의 음극 집전체인 경우에 있어서, 이처럼 길이 L1이 길이 L2보다 더 길게 형성되면, 상대적으로 더 낮은 전기전도도를 갖는 양극 집전체의 용접부 면적을 더 크게 형성하여 양극 집전체와 음극 집전체 각각에서의 전류의 흐름이 균형을 이룰 수 있다. 여기서, 집전체(40, 70)과 무지부(11, 12) 사이를 결합시키는 용접부의 연장 길이라 함은, 용접에 의해 형성되는 용접 비드의 연장 길이를 의미하는 것이다.
상기 전극 조립체(10)의 코어를 기준으로 하여, 상기 제1 집전체(40)의 제1 무지부 결합부(42)와 상기 제1 무지부(11) 간을 결합시키는 용접부의 시작 지점에 이르는 거리는 상기 제2 무지부 결합부(72)와 상기 제2 무지부(12)를 결합시키는 용접부의 시작 지점에 이르는 거리와 비교하여 실질적으로 동일할 수 있다. 여기서, 실질적으로 동일하다는 것은, 두 거리가 서로 동일하거나 예를 들어 대략 5% 이하의 편차를 가짐을 의미할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기 전극 조립체(10)의 외경을 지름으로 하는 원의 면적 대비 상기 집전체(제2 집전체)(70)가 상기 전극 조립체(10)의 하면과 접촉하지 않는 면적의 비율을 집전체(70)의 개구율로 정의할 수 있다. 상기 개구율은 다음 식으로 계산될 수 있다.
개구율(%)
= 1 - (집전체가 전극 조립체 하면과 접촉하는 면적)/(전극 조립체 외경을 지름으로 하는 원의 면적)
= (집전체가 전극 조립체 하면과 접촉하지 않는 면적)/(전극 조립체 외경을 지름으로 하는 원의 면적)
집전체(70)의 개구율은, 예를 들어 대략 30 % 이상 100 % 미만일 수 있고, 바람직하게는 대략 60 % 이상 100 % 미만일 수 있다. 도 25에 도시된 집전체(40)가 전극 조립체(10) 상에 얹혀져 결합되는 경우를 예로 들어 설명하면, 상기 집전체(40)가 상기 전극 조립체(10)와 접촉하는 영역은, 지지부(71) 및 무지부 결합부(제2 무지부 결합부)(72)일 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(10)의 외경과 동일한 길이의 지름을 갖는 원의 면적 대비 상기 집전체(70)가 상기 전극 조립체(10)와 접촉하는 면적의 비율은 대략 70 % 이하일 수 있고, 바람직하게는 대략 40 % 이하일 수 있다. 상기 집전체(70)의 개구율이 상기 범위일 때, 전해액 주액 시 집전체(70)에 의해 막혀 있지 않은 영역을 통해 전해액이 원활하게 전극 조립체(10) 내부로 침투할 수 있다. 즉, 집전체(70)의 개구율이 상기 범위일 때, 전해액이 전극 조립체(10)에 구비된 권취 중심(C)에 형성된 홀을 통해 전극 조립체(10)에 스며들게 되며, 특히 분절편(11a)들의 중첩면들 사이, 그리고 이격 피치 사이에 미세한 틈이 있기 때문에, 해당 틈을 통한 모세관 현상에 의해 전해액이 전극 조립체(10)로 원활하게 스며들 수 있다.
도 26 내지 도 29를 참조하여, 상기 전극 조립체(10)의 구조를 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다. 이하의 설명에서는 앞서 설명한 바 있는 제1 전극 및 제2 전극 중 제1 전극을 예로 들어 설명을 하지만, 이러한 제1 전극의 구조는 제2 전극에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 26 내지 도 29를 참조하면, 상기 제1 전극(110)은, 도전성 재질의 포일로 이루어진 쉬트 형상의 제1 전극 집전체(111)와, 제1 전극 집전체(111)의 적어도 일 면에 형성된 제1 활물질 층(112)과, 제1 전극 집전체(111)의 장변 단부에 활물질이 코팅되지 않음으로써 형성되는 제1 무지부(11)를 포함한다.
바람직하게, 상기 제1 무지부(11)는, 노칭 가공된 복수의 분절편(11a)을 포함할 수 있다. 복수의 분절편(11a)은 복수의 그룹을 이루며, 각 그룹에 속한 분절편(11a)들은 높이(Z방향 길이) 및/또는 폭(X 방향 길이) 및/또는 이격 피치가 실질적으로 동일할 수 있다. 각 그룹에 속한 분절편(11a)들의 수는 도시된 것보다 증가 또는 감소될 수 있다. 상기 분절편(11a)은, 적어도 하나의 직선 및/또는 적어도 하나의 곡선이 조합된 기하학적 도형의 형상을 가진다. 바람직하게, 분절편(11a)은 사다리꼴 모양일 수 있는데, 사각형, 평행사변형, 반원형 또는 반타원형 등으로 변형될 수 있다.
바람직하게, 상기 분절편(11a)의 높이는 전극 조립체(10)의 권취 방향과 평행한 일 방향을 따라, 예를 들어 코어측으로부터 외주측으로 가면서 단계적으로 증가할 수 있다. 또한, 전극 조립체(10)의 코어측과 인접한 코어측 무지부(11-1)는, 분절편(11a)을 포함하지 않을 수 있고, 코어측 무지부(11-1)의 높이는 다른 영역의 무지부보다 낮을 수 있다. 또한, 전극 조립체(10)의 외주측과 인접한 외주측 무지부(11-2)는, 분절편(11a)을 포함하지 않을 수 있고, 외주측 무지부(11-2)의 높이는 다른 무지부 영역보다 낮을 수 있다.
선택적으로, 상기 제1 전극(110)은, 활물질 층(112)과 제1 무지부(11) 사이의 경계를 덮는 절연 코팅층(E)을 포함할 수 있다. 상기 절연 코팅층(E)은 절연성이 있는 고분자 수지를 포함하며, 무기물 필러를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 상기 절연 코팅층(E)은 활물질 층(112)의 단부가 분리막을 통해 대향하고 있는 반대 극성의 활물질 층과 접촉하는 것을 방지하고, 분절편(11a)의 절곡을 구조적으로 지지하는 기능을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 전극(110)이 권취되어 전극 조립체(10)를 형성했을 때, 절연 코팅 층(E)은 적어도 일부가 분리막으로부터 외부로 노출되는 것이 바람직하다.
도 26 및 도 27을 참조하면, 상기 전극 조립체(10)는 도 2를 통해 설명한 바 있는 권취 공법으로 제조할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 분리막 밖으로 연장된 무지부(11, 12)의 돌출 구조를 상세하고 도시하고, 제1 전극, 제2 전극 및 분리막의 권취 구조에 대한 도시는 생략하였다. 상부로 돌출된 제1 무지부(11)는 제1 전극으로부터 연장된 것이고, 하부로 돌출된 제2 무지부(12)는 제2 전극으로부터 연장된 것이다.
상기 무지부(11, 12)의 높이가 변화하는 패턴은 개략적으로 도시하였다. 즉, 단면이 잘리는 위치에 따라서 무지부(11, 12)의 높이는 불규칙하게 변화할 수 있다. 일 예로, 사다리꼴의 분절편(11a)의 사이드 부분이 잘리면 단면에의 무지부 높이는 분절편(11a)의 높이보다 낮아진다. 따라서, 전극 조립체(10)의 단면을 나타낸 도면에 도시된 무지부(11, 12)의 높이는 각 권취 턴에 포함된 무지부 높이의 평균에 대응한다고 이해하여야 한다.
도 26 내지 도 29를 참조하면, 무지부(11, 12)는 전극 조립체(10)의 반경 방향을 따라, 예를 들어 외주측으로부터 코어측으로 절곡될 수 있다. 무지부(11, 12)에 있어서, 절곡이 발생되는 부위는 도 27에서 점선 박스로 표시하였다. 무지부(11, 12)가 절곡될 때, 반경 방향으로 인접하고 있는 분절편들이 여러 겹으로 중첩되면서 전극 조립체(10)의 상부와 하부에 절곡 면(102)이 형성된다. 이 때, 코어측 무지부(도 26의 11-1)는 높이가 낮아서 절곡되지 않으며, 가장 안쪽에서 절곡되는 분절편(11a)의 높이(h)는 분절편 구조가 없는 코어측 무지부(11-1)에 의해 형성된 권취 영역의 반경 방향 길이(r)와 권취 홀 직경의 10%를 합산한 길이와 대략 같거나 이보다 더 작다. 따라서, 전극 조립체(10)의 코어(C)에 형성된 홀이 폐쇄되지 않는다. 상기 홀이 폐쇄되지 않으면, 전해액 주액 공정에 어려움이 없고, 전해액 주액 효율이 향상될 수 있다. 또한, 상기 홀을 통해 용접 도구를 삽입하여 단자(50)와 제1 집전체(40)의 용접을 용이하게 수행할 수 있다(도 7 참조).
한편, 제1 집전체(40) 및/또는 제2 집전체(70)의 외경을 T라고 하고, 상기 전극 조립체(10)의 외경을 JR이라고 하고, 상기 제1 무지부(11)의 분절편 및/또는 제2 무지부(12)의 최외각 분절편의 높이를 F라고 했을 때, 다음 관계식을 만족할 수 있다. 여기서, 상기 제1 집전체(40)의 외경이라 함은 제1 집전체(40)의 중심부로부터 제1 무지부 결합부(42)의 단부에 이르는 거리의 2배를 의미하고, 제2 집전체(70)의 외경이라 함은 제2 집전체(70)의 중심부로부터 제2 무지부 결합부(72)의 단부에 이르는 거리의 2배를 의미한다.
JR - 2*F ≤ T ＜ JR
바람직하게, 상기 제1 집전체(40) 및/또는 제2 집전체(70)의 외경(T)은, 상기 전극 조립체(10)의 외경(JR)으로부터 제1 무지부(11)의 분절편(11a) 및/또는 제2 무지부(12)의 분절편의 높이(F)를 2회 뺀 길이보다 크거나 같을 수 있다. 이러한 관계식을 만족하는 경우, 제1 무지부 결합부(42) 및/또는 제2 무지부 결합부(72)가 최외곽 분절편(11a)의 단부를 덮는다. 즉, 제1 집전체(40) 및/또는 제2 집전체(70)는, 제1 전극의 마지막 권회턴에서 절곡된 분절편의 단부를 덮는 외경을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 무지부 결합부(42) 및/또는 제2 무지부 결합부(72)가 결합되는 절곡 면(102)을 형성하는 분절편(11a)들 전체가 집전체(40)에 의해 균일하게 눌려진 상태에서 용접이 가능하고 용접 이후에도 분절편(11a)의 긴밀한 적층 상태가 잘 유지될 수 있다. 긴밀한 적층 상태는 도 8에 도시된 것처럼 분절편들 사이에 틈이 실질적으로 없는 상태를 의미한다. 긴밀한 적층 상태는 원통형 배터리(1)의 저항을 급속 충전에 적합한 수준(예컨대 4miliohm) 이하로 낮추는데 기여한다.
다른 측면에서, 상기 제1 집전체(40) 및/또는 제2 집전체(70)의 외경(T)은, 상기 전극 조립체(10)의 외경(JR)보다 작을 수 있다. 만약 상기 제1 집전체(40) 및/또는 제2 집전체(70)의 외경(T)이 전극 조립체(10)의 외경(JR)보다 크면, 하우징(20) 내부의 데드 스페이스(Dead space)가 늘어나 원통형 배터리(1)의 에너지 밀도에 악영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 상기 제1 집전체(40) 및/또는 제2 집전체(70)의 외경(T)은, 상기 전극 조립체(10)의 외경(JR)보다 작은 것이 바람직하다.
한편, 도 30을 참조하면, 복수의 원통형 배터리(1)들은 버스바(150)를 이용하여 원통형 배터리(1)의 상부에서 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다. 원통형 배터리(1)들의 수는 배터리 팩의 용량을 고려하여 증감될 수 있다.
각 원통형 배터리(1)에 있어서, 단자(50)는 양의 극성을 가지고 하우징(20)의 폐쇄부의 외부면(20a)은 음의 극성을 가질 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 상기 원통형 배터리(1)의 단자(50)와 하우징(20)의 개방부 반대 편에 위치하는 폐쇄부의 외부면(20a)은 모두 상부를 향하도록 배치될 수 있다.
바람직하게, 복수의 원통형 배터리(1)들은 복수의 열과 행으로 배치될 수 있다. 열은 지면을 기준으로 상하 방향이고, 행은 지면을 기준으로 좌우 방향이다. 또한, 공간 효율성을 최대화 하기 위해, 원통형 배터리(1)들은 최밀 팩킹 구조(closest packing structure)로 배치될 수 있다. 최밀 팩킹 구조는, 하우징(20)의 외부로 노출된 단자(50)의 단자 노출부(51)들의 중심을 서로 연결했을 때 정삼각형이 만들어질 때 형성된다. 바람직하게, 버스바(150)는 복수의 원통형 배터리(1)의 상부, 보다 바람직하게는 인접하는 열들 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 버스바(150)는 인접하는 행 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게, 버스바(150)는, 동일 열에 배치된 배터리(1)들을 서로 병렬로 연결시키고, 인접하는 2개의 열에 배치된 원통형 배터리(1)들을 서로 직렬로 연결시킨다.
바람직하게, 버스바(150)는, 직렬 및 병렬 연결을 위해 바디부(151), 복수의 제1 버스바 단자(152) 및 복수의 제2 버스바 단자(153)를 포함할 수 있다.
상기 바디부(151)는, 인접하는 원통형 배터리(1)들의 단자(50)들 사이에서, 바람직하게는 원통형 배터리(1)들의 열들 사이에서 연장될 수 있다. 대안적으로, 상기 바디부(151)는, 원통형 배터리(1)들의 열을 따라 연장되되, 지그재그 형상과 같이 규칙적으로 절곡될 수 있다.
복수의 제1 버스바 단자(152)는, 바디부(151)의 일측으로부터 각 원통형 배터리(1)의 단자(50)를 향해 돌출 연장되고, 단자(50)에 전기적으로 결합될 수 있다. 제1 버스바 단자(152)와 단자(50) 간의 전기적 결합은 레이저 용접, 초음파 용접 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 제2 버스바 단자(153)는 바디부(151)의 타측으로부터 각 원통형 배터리(1)의 외부면(20a)에 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 제2 버스바 단자(153)와 외부면(20a) 간의 전기적 결합은 레이저 용접, 초음파 용접 등으로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 바디부(151), 복수의 제1 버스바 단자(152) 및 복수의 제2 버스바 단자(153)는 하나의 도전성 금속판으로 이루어질 수 있다. 금속판은, 예를 들어 알루미늄 판 또는 구리 판일 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 변형 예에서, 상기 바디부(151), 복수의 제1 버스바 단자(152) 및 제2 버스바 단자(153)는 별개의 피스 단위로 제작한 후 서로 용접 등을 통해 결합될 수도 있다.
본 발명에 따른 원통형 배터리(1)는, 양의 극성을 가진 단자(50)와 음의 극성을 가진 하우징(20)의 폐쇄부의 외부면(20a)이 동일한 방향에 위치하고 있으므로 버스바(150)를 이용하여 원통형 배터리(1)들의 전기적 연결을 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 원통형 배터리(1)의 단자(50)와 하우징(20)의 폐쇄부의 외부면(20a)은 면적이 넓으므로 버스바(150)의 결합 면적을 충분히 확보하여 원통형 배터리(1)를 포함하는 배터리 팩의 저항을 충분히 낮출 수 있다.
바람직하게, 원통형 배터리는, 예를 들어 폼 팩터의 비(원통형 배터리의 직경을 높이로 나눈 값, 즉 높이(H) 대비 직경(Φ)의 비로 정의됨)가 대략 0.4 보다 큰 원통형 배터리일 수 있다. 여기서, 폼 팩터란, 원통형 배터리의 직경 및 높이를 나타내는 값을 의미한다.
바람직하게, 원통형 배터리의 직경은 대략 40mm 내지 50mm 일 수 있고, 높이는 대략 60mm 내지 130mm 일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리는, 예를 들어 46110 배터리, 4875 배터리, 48110 배터리, 4880 배터리, 4680 배터리일 수 있다. 폼 팩터를 나타내는 수치에서, 앞의 숫자 2개는 배터리의 직경을 나타내고, 그 다음 숫자 2개는 배터리의 높이를 나타내고, 마지막 숫자 0은 배터리의 단면이 원형임을 나타낸다. 원통형 배터리의 높이가 100mm 이상인 경우 원통형 배터리의 높이를 나타내기 위해 3자리의 숫자가 필요하므로 마지막 숫자는 생략 가능하다.
폼 팩터의 비가 대략 0.4를 초과하는 원통형 배터리에 탭-리스 구조를 가진 전극 조립체를 적용할 경우, 무지부를 절곡할 때 반경 방향으로 가해지는 응력이 커서 무지부가 찢어지기 쉽다. 또한, 무지부의 절곡 표면영역에 집전체를 용접할 때 용접 강도를 충분히 확보하고 저항을 낮추기 위해서는 절곡 표면영역에서 무지부의 적층수를 충분히 증가시켜야 한다. 이러한 요구 조건은 본 발명의 실시예들(변형예들)에 따른 전극과 전극 조립체에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리는, 대략 원기둥 형태의 배터리로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.418인 원통형 배터리일 수 있다.
다른 실시예에 따른 원통형 배터리는, 대략 원기둥 형태의 배터리로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 75mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.640인 원통형 배터리일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태의 배터리로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.418인 원통형 배터리일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태의 배터리로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.600인 원통형 배터리일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리는, 대략 원기둥 형태의 배터리로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.575인 원통형 배터리일 수 있다.
종래에는, 폼 팩터의 비가 대략 0.4 이하인 배터리들이 이용되었다. 즉, 종래에는, 예를 들어 1865 배터리, 2170 배터리 등이 이용되었다. 1865 배터리의 경우, 그 직경이 대략 18mm이고, 그 높이는 대략 65mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.277이다. 2170 배터리의 경우, 그 직경이 대략 21mm이고, 그 높이는 대략 70mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.300이다.
본 발명의 원통형 배터리(1)는, 상술한 바와 같이, 부품 간의 접촉 면적 확대, 전류 패스(path)의 다중화, 전류 패스 길이의 최소화 등을 통해 저항이 최소화된 구조를 갖는다. 제품의 완성 후 양극과 음극 사이, 즉 단자(40)의 상면과 하우징(20)의 폐쇄부의 외부면(20a) 사이에서의 저항 측정기를 통해 측정되는 원통형 배터리(1)의 AC 저항은 대략 4밀리옴(miliohm) 이하일 수 있다. 상기 원통형 배터리(1)의 AC 저항은 대략 0.5miliohm 이상, 바람직하게는 대략 1.0miliohm 이상일 수 있다.
도 31을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원통형 배터리(1)가 전기적으로 연결된 이차전지 집합체 및 이를 수용하는 팩 하우징(2)을 포함한다. 본 발명의 도면에서는, 도면 도시의 편의상 전기적 연결을 위한 버스바, 냉각 유닛, 전력 단자 등의 부품은 생략되었다. 상기 배터리 팩(3)의 제조를 위한 복수의 배터리(1)들의 전기적 연결 구조에 대해서는 앞서 도 30을 참조하여 예시적으로 설명한 바 있다.
도 32를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는, 예를 들어 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)을 포함한다. 상기 자동차(5)는, 4륜 자동차 및 2륜 자동차를 포함한다. 상기 자동차(5)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)으로부터 전력을 공급 받아 동작한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (141)

  1. 제1 전극 및 제2 전극과 이들 사이에 개재된 분리막이 권취 축을 중심으로 권취되어 코어와 외주면을 정의한 전극 조립체로서, 상기 제1 전극은 권취 방향을 따라 활물질 층이 코팅되어 있지 않은 제1 무지부를 포함하는 전극 조립체;
    일 측에 개방부를 포함하고 상기 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성되는 하우징;
    상기 전극 조립체의 상부에 배치되는 테두리부, 상기 테두리부로부터 내측으로 연장되며 상기 제1 무지부와 결합되는 제1 무지부 결합부 및 상기 제1 무지부 결합부와 이격되어 위치하는 단자 결합부를 포함하는 제1 집전체; 및
    상기 단자 결합부와 결합되는 단자;
    를 포함하는 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테두리부는,
    그 내측 공간이 비어 있는 림 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부 및 상기 단자 결합부는,
    상기 테두리부에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단자 결합부는,
    상기 테두리부의 내측 공간의 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집전체는,
    상기 테두리부로부터 내측으로 연장되어 상기 단자 결합부와 연결되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결부는,
    적어도 그 일부가, 상기 제1 무지부 결합부와 비교하여 그 단면적이 더 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결부는,
    적어도 그 일부가, 상기 제1 무지부 결합부와 비교하여 그 폭 및 두께 중 적어도 어느 하나가 더 작게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 테두리부의 내측면으로부터 상기 단자 결합부를 향하는 방향을 따라 그 폭이 연속적으로 또는 단계적으로 좁아지는 테이퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부는,
    복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  10. 제9항에 있어서,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부는,
    상기 테두리부의 연장 방향을 따라 규칙적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  11. 제9항에 있어서,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 연장 길이는,
    서로 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 배터리.
  12. 제9항에 있어서,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 단면적은 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 배터리.
  13. 제9항에 있어서,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 폭 및 두께는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 배터리.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 단자 결합부는,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부에 의해 둘러 싸이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 연결부는, 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 연결부로부터 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 상기 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 중 어느 하나에 이르는 거리는, 나머지 하나에 이르는 거리와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 배터리.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 연결부는,
    복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  18. 제17항에 있어서,
    복수의 상기 연결부 각각은,
    서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  19. 제17항에 있어서,
    복수의 상기 연결부는,
    상기 테두리부의 연장 방향을 따라 규칙적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 연결부 각각으로부터 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 상기 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 중 어느 하나에 이르는 거리는, 나머지 하나에 이르는 거리와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 배터리.
  21. 제5항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 연결부의 단면적을 감소시키도록 형성된 전류 차단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전류 차단부는,
    상기 연결부의 나머지 영역과 비교하여 폭 및 두께 중 적어도 어느 하나가 감소된 형태를 갖는 영역인 것을 특징으로 하는 배터리.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 전류 차단부는,
    상기 연결부의 적어도 일 면 상에 형성되는 노치, 홈 및 관통 홀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 단자 결합부는, 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 형성된 홀과 대응되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 단자 결합부는,
    상기 전극 조립체의 권취 중심부에 형성된 홀이 상기 단자 결합부의 외측으로 노출되지 않도록 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 형성된 홀을 커버하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 단자 결합부의 직경은,
    상기 전극 조립체의 권취 중심부에 형성된 홀의 직경과 동일하거나 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무지부는, 상기 하우징의 상기 개방부의 반대 편에 위치하는 폐쇄부를 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부는,
    상기 제1 무지부의 단부가 상기 제1 집전체와 나란한 방향을 따라 절곡되어 형성된 결합 면 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 개방부를 밀폐하도록 구성되는 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 캡은,
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되지 않아 극성을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 배터리.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 개방부에 인접 형성되며 상기 하우징의 내측을 향해 압입된 형태를 갖는 비딩부; 및
    상기 비딩부의 하부에 형성되며, 상기 캡의 가장자리 둘레를 감싸도록 연장 및 밴딩되는 클림핑부;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 클림핑부 내에 배치되며, 상기 하우징과 상기 캡 사이에 개재되는 실링 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  33. 제1항에 있어서,
    상기 단자는,
    상기 하우징의 상기 개방부의 반대 편에 위치하는 폐쇄부를 관통하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 단자는,
    상기 폐쇄부의 중심부를 관통하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 단자는,
    상기 하우징과 절연되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 단자 사이에는 절연 가스켓이 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  37. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 개방부의 반대 편에 위치하는 폐쇄부와 상기 제1 집전체 사이에 개재되는 인슐레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    상기 하우징의 폐쇄부의 내부면과 상기 제1 집전체 사이의 거리와 대응되는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리.
  39. 제38에 있어서,
    상기 단자는,
    상기 인슐레이터에 형성된 홀을 통해 상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부와 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 단자 결합부와 결합되는 단자의 하단부는,
    상기 인슐레이터의 하면과 동일 높이에 위치하거나 또는 더 상방에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    상기 제1 무지부와 상기 하우징의 측벽 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  42. 제37항에 있어서,
    상기 인슐레이터의 상부면은 상기 하우징의 개방부 반대편에 위치하는 폐쇄부의 내부면에 접촉하고, 상기 인슐레이터의 하부면은 상기 제1 집전체의 상부면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  43. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 권취 방향을 따라 활물질 층이 코팅되지 않은 제2 무지부를 더 포함하고, 상기 제2 무지부는 상기 제1 무지부와는 반대 방향으로 연장되어 상기 분리막의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 제2 무지부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  45. 제43항에 있어서,
    상기 제2 무지부 및 상기 하우징과 각각 결합되어 상기 제2 무지부와 상기 하우징 사이를 전기적으로 연결시키는 제2 집전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 제2 집전체는,
    상기 전극 조립체의 권취 중심에 형성되는 홀과 대응되는 영역에 형성되는 제2 집전체 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 제2 집전체 홀은,
    상기 전극 조립체의 권취 중심에 형성되는 홀을 가리지 않도록 상기 전극 조립체의 권취 중심에 형성되는 홀과 같거나 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리.
  48. 제45항에 있어서,
    상기 제2 집전체는,
    상기 제2 무지부와 결합되는 제2 무지부 결합부; 및
    상기 하우징과 결합되는 하우징 결합부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 제2 무지부와 상기 제2 무지부 결합부는,
    용접에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  50. 제48항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 하우징 결합부는,
    용접에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  51. 제48항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 개방부에 인접 형성되며 내측을 향해 압입된 형태를 갖는 비딩부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 하우징 결합부는,
    상기 비딩부의 하면에 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  53. 제48항에 있어서,
    상기 제1 집전체의 중심부로부터 상기 테두리부의 최 외측부에 이르는 거리는, 상기 제2 집전체의 중심부로부터 상기 제2 무지부 결합부의 최 외측부에 이르는 거리와 비교하여 더 긴 것을 특징으로 하는 배터리.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 제2 집전체의 중심부로부터 상기 제2 무지부 결합부의 최 외측부에 이르는 거리는, 상기 하우징의 비딩부가 형성된 영역에서의 내경의 절반과 같거나 더 짧은 것을 특징으로 하는 배터리.
  55. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무지부의 적어도 일부는, 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함하고,
    상기 복수의 분절편은, 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 밴딩되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  56. 제55항에 있어서,
    밴딩된 상기 복수의 분절편은,
    여러 겹으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 전극 조립체는,
    상기 제1 무지부의 상기 분절편의 중첩 수가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 일정하게 유지되는 영역인 용접 타겟 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  58. 제48항에 있어서,
    상기 제2 무지부의 적어도 일부는, 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함하고,
    상기 복수의 분절편은, 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 밴딩되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  59. 제58항에 있어서,
    밴딩된 상기 복수의 분절편은,
    여러 겹으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 전극 조립체는,
    상기 제2 무지부의 상기 분절편의 중첩 수가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 일정하게 유지되는 영역인 용접 타겟 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  61. 제5항에 있어서,
    상기 제1 집전체는,
    서로 인접한 제1 무지부 결합부 사이, 서로 인접한 제1 무지부 결합부와 연결부 사이 및 서로 인접한 연결부 사이 중 적어도 어느 한 곳을 연결하는 브릿지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  62. 제61항에 있어서,
    상기 브릿지부는,
    상기 테두리부보다 더 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  63. 제62항에 있어서,
    상기 제1 집전체는,
    상기 테두리부와 상기 브릿지부 사이에 형성되는 함침 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  64. 제63항에 있어서,
    상기 함침 홀은,
    상기 테두리부의 연장 방향을 따라 연장된 슬릿 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리.
  65. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 외경을 지름으로 하는 원의 면적 대비 상기 제1 집전체가 상기 전극 조립체의 상면과 접촉하지 않는 면적의 비율은 20% 이상 100% 미만인 것을 특징으로 하는 배터리.
  66. 제21항에 있어서,
    상기 연결부의 개수는 1개 또는 2개인 것을 특징으로 하는 배터리.
  67. 제21항에 있어서,
    상기 전류 차단부가 형성된 영역에서의 상기 연결부의 단면적은 상기 전류 차단부가 형성된 영역과 인접한 영역에서의 상기 연결부의 단면적 대비 0.6 내지 0.9인 것을 특징으로 하는 배터리.
  68. 제21항에 있어서,
    상기 연결부의 단면적은,
    상기 제1 무지부 결합부의 단면적 대비 0.2 내지 1.0 인 것을 특징으로 하는 배터리.
  69. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집전체의 외경은,
    상기 하우징의 내경 대비 33% 내지 98.5% 범위인 것을 특징으로 하는 배터리.
  70. 제57항에 있어서,
    상기 용접 타겟 영역은,
    밴딩된 상기 복수의 분절편의 중첩 레이어 수가 최대로 유지되는 영역인 것을 특징으로 하는 배터리.
  71. 제57항에 있어서,
    상기 제1 집전체는,
    상기 용접 타겟 영역과 적어도 50% 이상 중첩되도록 상기 제1 무지부와 용접되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  72. 제60항에 있어서,
    상기 용접 타겟 영역은,
    밴딩된 상기 복수의 분절편의 중첩 레이어 수가 최대로 유지되는 영역인 것을 특징으로 하는 배터리.
  73. 제72항에 있어서,
    상기 제2 집전체는,
    상기 용접 타겟 영역과 적어도 50% 이상 중첩되도록 상기 제2 무지부와 용접되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  74. 제1항에 있어서,
    양극과 음극 사이에서 측정된 저항이 4miliohm 이하인 것을 특징으로 하는 배터리.
  75. 제21항에 있어서,
    상기 전류 차단부는,
    상기 전극 조립체의 코어로부터 반경 방향을 따라 전극 조립체의 반경을 기준으로 40% 내지 90% 떨어진 지점에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  76. 제21항에 있어서,
    상기 제1 무지부의 적어도 일부는 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 분할된 복수의 분절편을 포함하고, 상기 복수의 분절편은 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 밴딩되어 여러 겹으로 중첩되며,
    상기 전류 차단부는, 상기 제1 무지부의 상기 분절편의 중첩 수가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 일정하게 유지되는 영역인 용접 타겟 영역과 대응되는 영역 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  77. 제21항에 있어서,
    상기 전류 차단부에는 테이프가 결합된 것을 특징으로 하는 배터리.
  78. 제77항에 있어서,
    상기 테이프는,
    폴리이미드 재질인 것을 특징으로 하는 배터리.
  79. 제77항에 있어서,
    상기 테이프는,
    상기 전류 차단부가 형성된 영역에서 상기 연결부의 둘레를 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  80. 제55항에 있어서,
    상기 제1 집전체의 외경을 T라고 하고,
    상기 전극 조립체의 외경을 JR이라고 하고,
    상기 전극 조립체의 반경 방향 최 외각에 위치하는 분절편의 높이를 F라고 했을 때,
    JR - 2*F ≤ T < JR
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  81. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부의 일 면 상에 형성되는 용접비드에 의해 그려지는 용접 패턴은, 상기 단자의 바닥면의 중심부를 둘러싸는 형태로 그려지는 것을 특징으로 하는 배터리.
  82. 제81항에 있어서,
    상기 용접 패턴은,
    연속적 또는 불연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  83. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부와 상기 단자의 바닥면 사이에 형성되는 용접부의 인장력은 2kgf 이상인 것을 특징으로 하는 배터리.
  84. 제83항에 있어서,
    상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부의 일 면 상에 형성되는 용접 비드에 의해 그려지는 용접 패턴의 환산 직경은 2mm 이상인 것을 특징으로 하는 배터리.
  85. 제84항에 있어서,
    상기 단자의 바닥면에 형성되는 평탄부의 직경은 3mm 내지 14mm 인 것을 특징으로 하는 배터리.
  86. 제83항에 있어서,
    상기 단자의 바닥면에 형성된 평탄부의 면적 대비 상기 제1 집전체의 상기 단자 결합부의 표면에 형성된 용접 비드에 의해 그려진 용접 패턴의 면적 비율은 2.04% 내지 44.4% 인 것을 특징으로 하는 배터리.
  87. 제46항에 있어서,
    상기 제2 집전체 홀은,
    상기 전극 조립체의 권취 중심에 형성되는 홀보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리.
  88. 제87항에 있어서,
    상기 권취 홀의 직경을 R3라고 할 때,
    상기 제2 집전체 홀의 직경은 0.5*R3 이상 R3 미만인 것을 특징으로 하는 배터리.
  89. 제87항에 있어서,
    상기 권취 홀의 직경을 R3라고 할 때,
    상기 제2 집전체 홀의 직경은 0.7*R3 이상 R3 미만인 것을 특징으로 하는 배터리.
  90. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지의 직경을 높이로 나눈 폼 팩터의 비가 0.4 보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리.
  91. 제48항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부와 상기 제1 무지부 간을 결합시키는 용접부가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 연장된 길이는, 상기 제2 무지부 결합부와 상기 제2 무지부 간을 결합시키는 용접부가 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 연장된 길이보다 더 긴 것을 특징으로 하는 배터리.
  92. 제48항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 코어를 기준으로 하여, 상기 제1 무지부 결합부와 상기 제1 무지부 간을 결합시키는 용접부의 시작 지점에 이르는 거리와 상기 제2 무지부 결합부와 상기 제2 무지부를 결합시키는 용접부의 시작 지점에 이르는 거리는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 배터리.
  93. 제22항에 있어서,
    상기 전류 차단부는,
    상기 연결부의 길이 방향을 따라 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  94. 제1항에 있어서,
    상기 테두리부와 상기 단자의 연결 부위에는 용접부가 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리.
  95. 제1항에 있어서,
    상기 단자의 바닥면의 적어도 일부에는 평탄부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  96. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제1 무지부 결합부는,
    상기 단자 결합부의 중심부를 기준으로 방사형, 십자형 또는 이들이 조합된 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  97. 제5항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부의 연장 방향과 상기 연결부의 연장 방향은 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 배터리.
  98. 제5항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부는 상기 테두리부의 둘레 방향을 따라 복수 개 배치되고,
    상기 테두리부의 둘레 방향으로 서로 이웃하는 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 마련된 테두리부 부분에 상기 단자 결합부가 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  99. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부는 복수 개가 구비되며,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부는 상기 단자 결합부와 반경 방향을 따라 서로 이격되되 상기 단자 결합부를 중심으로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  100. 제5항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 단자 결합부의 중심으로부터 반경 방향으로 연장되어 상기 테두리부에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  101. 제1항 내지 제100항 중 어느 한 항에 따른 배터리; 및
    복수의 상기 배터리를 수용하는 팩 하우징;
    을 포함하는 배터리 팩.
  102. 제101항에 있어서,
    복수의 상기 배터리는 소정 수의 열로 배열되고,
    각각의 상기 배터리의 상기 단자와 상기 하우징의 개방부의 반대 편에 위치하는 상기 하우징의 폐쇄부의 외부면은 상부를 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  103. 제102항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 복수의 상기 배터리를 직렬 및 병렬로 연결하는 복수의 버스바를 포함하고,
    상기 복수의 버스바는, 복수의 상기 배터리들의 상부에 배치되고,
    각각의 상기 버스바는,
    인접하는 배터리들의 단자들 사이에서 연장되는 바디부;
    상기 바디부의 일측 방향으로 연장되어 상기 일측 방향에 위치한 배터리의 단자에 전기적으로 결합하는 복수의 제1 버스바 단자; 및
    상기 바디부의 타측 방향으로 연장되어 상기 타측 방향에 위치한 배터리의 하우징의 폐쇄부의 외부면에 전기적으로 결합하는 복수의 제2 버스바 단자;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  104. 제101항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
  105. 전극 조립체의 제1 무지부와 제1 전극 단자 사이에서 이들을 전기적으로 연결하는 집전체로서,
    가장자리에 마련되고 둘레 방향으로 연장되는 테두리부;상기 테두리부로부터 내측으로 연장되며 상기 제1 무지부와 결합되는 제1 무지부 결합부; 및
    상기 제1 무지부 결합부와 이격되어 위치하며 상기 제1 전극 단자와 결합되는 단자 결합부;
    를 포함하는 집전체.
  106. 제105항에 있어서,
    상기 테두리부는,
    그 내측 공간이 비어 있는 림 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 집전체.
  107. 제105항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부 및 상기 단자 결합부는,
    상기 테두리부에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  108. 제105항에 있어서,
    상기 단자 결합부는,
    상기 테두리부의 내측 공간의 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  109. 제105항에 있어서,
    상기 테두리부로부터 내측으로 연장되어 상기 단자 결합부와 연결되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  110. 제109항에 있어서,
    상기 연결부는,
    적어도 그 일부가, 상기 제1 무지부 결합부와 비교하여 그 단면적이 더 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  111. 제110항에 있어서,
    상기 연결부는,
    적어도 그 일부가, 상기 제1 무지부 결합부와 비교하여 그 폭 및 두께 중 적어도 어느 하나가 더 작게 형성된 것을 특징으로 하는 집전체.
  112. 제109항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 테두리부의 내측면으로부터 상기 단자 결합부를 향하는 방향을 따라 그 폭이 연속적으로 또는 단계적으로 좁아지는 테이퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  113. 제109항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부는,
    복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  114. 제113항에 있어서,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부는,
    상기 테두리부의 연장 방향을 따라 규칙적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  115. 제113항에 있어서,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 연장 길이는,
    서로 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 집전체.
  116. 제113항에 있어서,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 단면적은 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 집전체.
  117. 제113항에 있어서,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부 각각의 폭 및 두께는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 집전체.
  118. 제113항에 있어서,
    상기 단자 결합부는,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부에 의해 둘러 싸이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  119. 제113항에 있어서,
    상기 연결부는, 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 위치하며,
    상기 연결부로부터 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 상기 한 쌍의 제1 무지부 결합부 중 어느 하나에 이르는 거리는, 나머지 하나에 이르는 거리와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 집전체.
  120. 제113항에 있어서,
    상기 연결부는,
    복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  121. 제120항에 있어서,
    복수의 상기 연결부 각각은,
    서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  122. 제120항에 있어서,
    복수의 상기 연결부는,
    상기 테두리부의 연장 방향을 따라 규칙적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  123. 제121항에 있어서,
    상기 복수의 연결부 각각으로부터 상기 테두리부의 연장 방향을 따라 상기 서로 인접한 한 쌍의 제1 무지부 결합부 중 어느 하나에 이르는 거리는, 나머지 하나에 이르는 거리와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 집전체.
  124. 제109항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 연결부의 단면적을 감소시키도록 형성된 전류 차단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  125. 제124항에 있어서,
    상기 전류 차단부는,
    상기 연결부의 나머지 영역과 비교하여 폭 및 두께 중 적어도 어느 하나가 감소된 형태를 갖는 영역인 것을 특징으로 하는 집전체.
  126. 제124항에 있어서,
    상기 전류 차단부는,
    상기 연결부의 적어도 일 면 상에 형성되는 노치, 홈 및 관통 홀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  127. 제109항에 있어서,
    서로 인접한 제1 무지부 결합부 사이, 서로 인접한 제1 무지부 결합부와 연결부 사이 및 서로 인접한 연결부 사이 중 적어도 어느 한 곳을 연결하는 브릿지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  128. 제127항에 있어서,
    상기 브릿지부는,
    상기 테두리부보다 더 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  129. 제128항에 있어서,
    상기 테두리부와 상기 브릿지부 사이에 형성되는 함침 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 집전체.
  130. 제129항에 있어서,
    상기 함침 홀은,
    상기 테두리부의 연장 방향을 따라 연장된 슬릿 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 집전체.
  131. 제124항에 있어서,
    상기 연결부의 개수는 1개 또는 2개인 것을 특징으로 하는 집전체.
  132. 제124항에 있어서,
    상기 전류 차단부가 형성된 영역에서의 상기 연결부의 단면적은 상기 전류 차단부가 형성된 영역과 인접한 영역에서의 상기 연결부의 단면적 대비 0.6 내지 0.9인 것을 특징으로 하는 집전체.
  133. 제124항에 있어서,
    상기 연결부의 단면적은,
    상기 제1 무지부 결합부의 단면적 대비 0.2 내지 1.0 인 인 것을 특징으로 하는 집전체.
  134. 제124항에 있어서,
    상기 전류 차단부에는 테이프가 결합된 것을 특징으로 하는 집전체.
  135. 제134항에 있어서,
    상기 테이프는,
    폴리이미드 재질인 것을 특징으로 하는 집전체.
  136. 제134항에 있어서,
    상기 테이프는,
    상기 전류 차단부가 형성된 영역에서 상기 연결부의 둘레를 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  137. 제109항에 있어서,
    상기 복수의 제1 무지부 결합부는,
    상기 단자 결합부의 중심부를 기준으로 방사형, 십자형 또는 이들이 조합된 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  138. 제109항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부의 연장 방향과 상기 연결부의 연장 방향은 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 집전체.
  139. 제109항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부는 상기 테두리부의 둘레 방향을 따라 복수 개 배치되고,
    상기 테두리부의 둘레 방향으로 서로 이웃하는 한 쌍의 제1 무지부 결합부 사이에 마련된 테두리부 부분에 상기 단자 결합부가 연결되는 것을 특징으로 하는 집전체.
  140. 제105항에 있어서,
    상기 제1 무지부 결합부는 복수 개가 구비되며,
    복수의 상기 제1 무지부 결합부는 상기 단자 결합부와 반경 방향을 따라 서로 이격되되 상기 단자 결합부를 중심으로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 집전판.
  141. 제109항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 단자 결합부의 중심으로부터 반경 방향으로 연장되어 상기 테두리부에 연결되는 것을 특징으로 하는 집전판.
PCT/KR2022/001007 2021-01-19 2022-01-19 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 WO2022158859A2 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023528037A JP2023549770A (ja) 2021-01-19 2022-01-19 バッテリー及びそれに適用される集電体、並びにそれを含むバッテリーパック及び自動車
CA3202317A CA3202317A1 (en) 2021-01-19 2022-01-19 Battery and current collector applied thereto, and battery pack and vehicle including the same

Applications Claiming Priority (64)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0007278 2021-01-19
KR20210007278 2021-01-19
KR20210022891 2021-02-19
KR20210022894 2021-02-19
KR10-2021-0022897 2021-02-19
KR10-2021-0022894 2021-02-19
KR10-2021-0022881 2021-02-19
KR20210022881 2021-02-19
KR20210022897 2021-02-19
KR10-2021-0022891 2021-02-19
KR10-2021-0024424 2021-02-23
KR20210024424 2021-02-23
KR20210030291 2021-03-08
KR10-2021-0030300 2021-03-08
KR20210030300 2021-03-08
KR10-2021-0030291 2021-03-08
KR20210046798 2021-04-09
KR10-2021-0046798 2021-04-09
KR10-2021-0058183 2021-05-04
KR20210058183 2021-05-04
KR10-2021-0077046 2021-06-14
KR20210077046 2021-06-14
KR10-2021-0084326 2021-06-28
KR20210084326 2021-06-28
KR20210131225 2021-10-01
KR10-2021-0131207 2021-10-01
KR20210131205 2021-10-01
KR20210131208 2021-10-01
KR20210131215 2021-10-01
KR10-2021-0131205 2021-10-01
KR20210131207 2021-10-01
KR10-2021-0131208 2021-10-01
KR10-2021-0131225 2021-10-01
KR10-2021-0131215 2021-10-01
KR10-2021-0137001 2021-10-14
KR20210137001 2021-10-14
KR10-2021-0137856 2021-10-15
KR1020210137856A KR20220105112A (ko) 2021-01-19 2021-10-15 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR20210142196 2021-10-22
KR10-2021-0142196 2021-10-22
KR20210153472 2021-11-09
KR10-2021-0153472 2021-11-09
KR10-2021-0160823 2021-11-19
KR20210160823 2021-11-19
KR10-2021-0163809 2021-11-24
KR20210163809 2021-11-24
KR10-2021-0165866 2021-11-26
KR20210165866 2021-11-26
KR20210172446 2021-12-03
KR10-2021-0172446 2021-12-03
KR20210177091 2021-12-10
KR10-2021-0177091 2021-12-10
KR10-2021-0194612 2021-12-31
KR10-2021-0194572 2021-12-31
KR10-2021-0194610 2021-12-31
KR20210194612 2021-12-31
KR1020210194593A KR20220105118A (ko) 2021-01-19 2021-12-31 원통형 배터리 셀, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR10-2021-0194611 2021-12-31
KR20210194611 2021-12-31
KR10-2021-0194593 2021-12-31
KR20210194572 2021-12-31
KR20210194610 2021-12-31
KR10-2022-0001802 2022-01-05
KR20220001802 2022-01-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2022158859A2 true WO2022158859A2 (ko) 2022-07-28
WO2022158859A3 WO2022158859A3 (ko) 2022-09-15

Family

ID=79730080

Family Applications (8)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/001010 WO2022158862A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001012 WO2022158864A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 전극 단자의 고정 구조 및 이를 포함하는 배터리, 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001011 WO2022158863A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001007 WO2022158859A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001008 WO2022158860A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001006 WO2022158858A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001009 WO2022158861A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 전지 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001005 WO2022158857A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Family Applications Before (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/001010 WO2022158862A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001012 WO2022158864A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 전극 단자의 고정 구조 및 이를 포함하는 배터리, 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001011 WO2022158863A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Family Applications After (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/001008 WO2022158860A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 배터리를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001006 WO2022158858A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001009 WO2022158861A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 전지 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이러한 전지를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
PCT/KR2022/001005 WO2022158857A2 (ko) 2021-01-19 2022-01-19 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Country Status (11)

Country Link
US (8) US20240136674A1 (ko)
EP (16) EP4047725B1 (ko)
JP (8) JP2023551128A (ko)
KR (17) KR102446797B1 (ko)
CN (16) CN217239510U (ko)
CA (8) CA3204066A1 (ko)
DE (8) DE202022002772U1 (ko)
ES (3) ES2978042T3 (ko)
HU (4) HUE065665T2 (ko)
PL (4) PL4044358T3 (ko)
WO (8) WO2022158862A2 (ko)

Families Citing this family (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4047725B1 (en) 2021-01-19 2024-01-10 LG Energy Solution, Ltd. Battery, and battery pack and vehicle including the same
SE544360C2 (en) 2021-04-22 2022-04-19 Northvolt Ab Cylindrical secondary cell
SE2150506A1 (en) * 2021-04-22 2022-10-23 Northvolt Ab A cylindrical secondary cell
CN219040512U (zh) * 2021-07-06 2023-05-16 江苏时代新能源科技有限公司 电池单体、电池、用电设备及电池单体的制造设备
WO2023068494A1 (ko) 2021-10-22 2023-04-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US20240258664A1 (en) * 2021-10-29 2024-08-01 Lg Energy Solution, Ltd. Cylindrical battery cell, battery pack, vehicle and current collector plate
KR102577169B1 (ko) * 2021-12-02 2023-09-11 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지
KR20230111855A (ko) * 2022-01-19 2023-07-26 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
IT202200003536A1 (it) * 2022-02-25 2023-08-25 Gd Spa Metodo di assemblaggio di una batteria elettrica
IT202200003533A1 (it) * 2022-02-25 2023-08-25 Gd Spa Batteria elettrica
DE102022115671A1 (de) 2022-06-23 2023-12-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speicherzelle für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, elektrischer Energiespeicher sowie Verfahren zum Herstellen einer Speicherzelle
KR20240024034A (ko) * 2022-08-16 2024-02-23 주식회사 엘지에너지솔루션 초음파 용접 장치 및 초음파 용접 시스템
WO2024043767A1 (ko) * 2022-08-26 2024-02-29 주식회사 엘지에너지솔루션 압력 센서를 포함하는 원통형 배터리, 스웰링 압력 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템
WO2024045058A1 (zh) * 2022-08-31 2024-03-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池及用电设备
EP4336632A1 (de) * 2022-09-07 2024-03-13 VARTA Microbattery GmbH Energiespeicherelement und verfahren zum herstellen eines solchen energiespeicherelements
WO2024057631A1 (ja) * 2022-09-14 2024-03-21 パナソニックエナジー株式会社 電池
KR102586883B1 (ko) * 2022-09-15 2023-10-10 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차전지
SE2251078A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-17 Northvolt Ab A secondary cell
KR102559655B1 (ko) * 2022-09-21 2023-07-24 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
CN115275529B (zh) * 2022-09-27 2022-12-09 楚能新能源股份有限公司 圆柱型锂离子电池及其制备工艺
KR102670692B1 (ko) * 2022-10-04 2024-05-30 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지
KR102619896B1 (ko) * 2022-10-04 2024-01-02 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지
KR20240047319A (ko) * 2022-10-04 2024-04-12 주식회사 엘지에너지솔루션 원통형 이차전지, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102559656B1 (ko) * 2022-10-06 2023-07-24 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
CN115295860B (zh) * 2022-10-09 2022-12-20 深圳海润新能源科技有限公司 二次电池的制备方法、二次电池及电池模组
CN115621629A (zh) * 2022-10-13 2023-01-17 中创新航科技股份有限公司 圆柱电池
CN115472970A (zh) * 2022-10-13 2022-12-13 中创新航科技股份有限公司 圆柱电池
CN115395146A (zh) * 2022-10-13 2022-11-25 中创新航科技股份有限公司 圆柱电池
CN115483488A (zh) * 2022-10-13 2022-12-16 中创新航科技股份有限公司 圆柱电池
KR102586886B1 (ko) * 2022-10-26 2023-10-10 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지
KR102570308B1 (ko) * 2022-10-27 2023-08-24 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지
WO2024091065A1 (ko) * 2022-10-27 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 캔과 캡의 용접 구조 및 이를 적용한 배터리 셀
KR20240061226A (ko) 2022-10-31 2024-05-08 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지
WO2024101903A1 (ko) * 2022-11-08 2024-05-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2024101898A1 (ko) * 2022-11-11 2024-05-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 셀, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR20240072732A (ko) * 2022-11-17 2024-05-24 주식회사 엘지에너지솔루션 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차
WO2024112110A1 (ko) * 2022-11-22 2024-05-30 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 셀, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
KR102614640B1 (ko) * 2022-12-06 2023-12-15 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차 전지
CN115566373B (zh) * 2022-12-07 2023-03-03 楚能新能源股份有限公司 一种错位型的全极耳极片、卷绕电芯和圆柱电池
CN218827495U (zh) * 2022-12-14 2023-04-07 中创新航科技股份有限公司 电池包
WO2024136465A1 (ko) * 2022-12-20 2024-06-27 주식회사 엘지에너지솔루션 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20240100285A (ko) 2022-12-22 2024-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 원통형 리튬 이차전지
WO2024133482A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-27 Northvolt Ab Cylindrical battery cell comprising a lid closure
WO2024133544A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-27 Northvolt Ab Secondary cell
KR20240101501A (ko) * 2022-12-23 2024-07-02 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20240101490A (ko) * 2022-12-23 2024-07-02 주식회사 엘지에너지솔루션 전해액 주입 오링 및 이를 이용한 원통형 배터리 제조 방법
WO2024136118A1 (ko) * 2022-12-23 2024-06-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 셀, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
WO2024133557A1 (en) * 2022-12-23 2024-06-27 Northvolt Ab Secondary cell
SE2251580A1 (en) * 2022-12-23 2023-09-18 Northvolt Ab Secondary cell
KR20240102905A (ko) * 2022-12-26 2024-07-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체, 및 이를 포함하는 이차 전지, 배터리 팩 및 운송 수단
KR20240103101A (ko) * 2022-12-26 2024-07-04 주식회사 엘지에너지솔루션 젤리-롤형 전극조립체, 이차전지, 배터리 팩 및 자동차
WO2024143874A1 (ko) * 2022-12-28 2024-07-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
CN115799653A (zh) * 2022-12-29 2023-03-14 蜂巢能源科技股份有限公司 电芯、模组及电池包
KR102637571B1 (ko) * 2023-01-02 2024-02-16 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
WO2024162118A1 (ja) * 2023-01-31 2024-08-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電装置
DE102023105811A1 (de) 2023-03-09 2024-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrochemische Speicherzelle, Fortbewegungsmittel und Verfahren zur Herstellung einer Komponente einer elektrochemischen Speicherzelle
DE102023105812A1 (de) 2023-03-09 2024-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fortbewegungsmittel, elektrochemische Zelle und Verfahren zur Herstellung der elektrochemischen Zelle
WO2024197452A1 (zh) * 2023-03-24 2024-10-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池及用电设备
JP2024138228A (ja) * 2023-03-26 2024-10-08 三星エスディアイ株式会社 バッテリ
EP4439809A1 (en) * 2023-03-29 2024-10-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electrode for a cylindrical electrochemical energy storage cell
WO2024205269A1 (ko) * 2023-03-30 2024-10-03 에스케이온 주식회사 배터리 셀 및 배터리 장치
WO2024210242A1 (ko) * 2023-04-07 2024-10-10 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
KR102604971B1 (ko) * 2023-08-04 2023-11-23 (주)금양 애노드 집전체
KR102597478B1 (ko) * 2023-08-08 2023-11-02 (주)금양 캐소드 집전체
CN116722321A (zh) * 2023-08-10 2023-09-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件、电池单体及其装配方法、电池包、用电装置
CN116864909B (zh) * 2023-09-01 2024-01-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池及用电设备

Family Cites Families (167)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2094491A5 (ko) 1970-06-23 1972-02-04 Accumulateurs Fixes
US4794773A (en) 1987-07-29 1989-01-03 Monarch Machine Tool Company Method of measuring camber
US5576113A (en) * 1993-06-04 1996-11-19 Katayama Special Industries, Ltd. Battery can, sheet for forming battery can, and method for manufacturing sheet
JP2897104B2 (ja) * 1994-06-03 1999-05-31 古河電池株式会社 密閉型アルカリ蓄電池の製造方法
JPH10106532A (ja) * 1996-09-30 1998-04-24 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型蓄電池
JP3260675B2 (ja) * 1997-10-14 2002-02-25 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
JP4479013B2 (ja) * 1998-02-13 2010-06-09 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 円筒形電池
JP3588264B2 (ja) 1999-02-22 2004-11-10 三洋電機株式会社 二次電池
JP2001028274A (ja) * 1999-02-24 2001-01-30 Sanyo Electric Co Ltd 電気エネルギー蓄積素子
DE10027001C2 (de) 1999-06-01 2002-10-24 Nec Corp Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyten und Verfahren zur Herstellung dieser
JP3252846B2 (ja) * 1999-06-01 2002-02-04 日本電気株式会社 非水電解液二次電池およびその製造方法
FR2796205B1 (fr) 1999-07-08 2001-10-05 Cit Alcatel Accumulateur electrochimique etanche comportant un dispositif de reprise de courant en aluminium
KR100325861B1 (ko) * 1999-10-27 2002-03-07 김순택 밀폐전지
JP2001148238A (ja) 1999-11-19 2001-05-29 Sony Corp ２次電池
KR100349908B1 (ko) * 1999-12-15 2002-08-22 삼성에스디아이 주식회사 각형 밀폐전지
US6677082B2 (en) 2000-06-22 2004-01-13 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
JP2002289170A (ja) 2001-03-27 2002-10-04 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ二次電池
DE10144281A1 (de) 2001-09-08 2003-03-27 Nbt Gmbh Galvanisches Element mit Wickelektrodensatz
CN1320682C (zh) 2002-03-08 2007-06-06 居永明 可反复充放电的锂离子动力电池及其制造方法
JP4401634B2 (ja) * 2002-09-04 2010-01-20 パナソニック株式会社 蓄電池およびその製造方法
JP4654575B2 (ja) 2003-10-27 2011-03-23 パナソニック株式会社 円筒形電池とそれを用いた電池間接続構造
JP5030379B2 (ja) 2003-12-24 2012-09-19 パナソニック株式会社 電極群からなる捲回形電気化学素子および電池
CN1309105C (zh) 2003-12-24 2007-04-04 松下电器产业株式会社 卷式电化学元件用极板组和电池
CN2681364Y (zh) 2004-02-27 2005-02-23 何策衡 具有极组负极封装的充电电池
KR100536253B1 (ko) * 2004-03-24 2005-12-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR100599793B1 (ko) * 2004-05-19 2006-07-13 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
KR100599792B1 (ko) 2004-05-19 2006-07-13 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체 및 집전판
KR100599749B1 (ko) * 2004-06-23 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
KR20050121914A (ko) * 2004-06-23 2005-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
CN101010818B (zh) 2004-07-28 2011-06-08 株式会社杰士汤浅 密封电池及其制造方法以及由多个密封电池构成的电池组及其制造方法
KR20060022128A (ko) 2004-09-06 2006-03-09 삼성에스디아이 주식회사 원통형 리튬 이온 이차 전지 및 이에 사용되는 권취형전극 조립체
KR100612236B1 (ko) * 2004-09-07 2006-08-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
JP4563264B2 (ja) * 2004-09-22 2010-10-13 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
JP2006252890A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Sanyo Electric Co Ltd 筒型二次電池及びその製造方法
JP5051410B2 (ja) 2005-05-30 2012-10-17 株式会社Ｇｓユアサ 密閉形電池用リード、そのリードを用いた密閉形電池及びその電池の製造方法
KR100719740B1 (ko) * 2005-09-22 2007-05-17 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 그 제조방법
CN100468827C (zh) 2005-12-20 2009-03-11 深圳华粤宝电池有限公司 电池圆柱外壳及圆柱防爆电池及其加工方法和设备
CN100573978C (zh) 2005-12-30 2009-12-23 比亚迪股份有限公司 二次电池
JP5019557B2 (ja) * 2006-02-03 2012-09-05 日立マクセルエナジー株式会社 筒形非水電解液一次電池
CN101083317A (zh) 2006-05-31 2007-12-05 比亚迪股份有限公司 一种二次电池
JP2008041527A (ja) 2006-08-09 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池缶及びそれを用いた電池
US8568915B2 (en) * 2006-08-11 2013-10-29 Johnson Controls—SAFT Power Solutions LLC Battery with integrally formed terminal
JP5172138B2 (ja) 2006-12-19 2013-03-27 パナソニック株式会社 アルカリ蓄電池
JP2008243811A (ja) 2007-02-28 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池
JP2008262825A (ja) 2007-04-12 2008-10-30 Hitachi Maxell Ltd コイン形非水電解液二次電池
JP2008288079A (ja) * 2007-05-18 2008-11-27 Panasonic Corp 無水銀アルカリ乾電池
CN201066701Y (zh) 2007-07-13 2008-05-28 深圳市比克电池有限公司 锂离子电池
KR100922352B1 (ko) 2007-10-02 2009-10-21 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN201117731Y (zh) 2007-10-24 2008-09-17 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种高倍率充放电二次电池结构
JP2009110751A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Panasonic Corp 二次電池
JP2009110885A (ja) 2007-10-31 2009-05-21 Sanyo Electric Co Ltd 密閉電池及びその製造方法
US8147999B2 (en) 2008-06-11 2012-04-03 Eveready Battery Company, Inc. Closure assembly with low vapor transmission for electrochemical cell
JP2010033940A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Toshiba Corp 電池
WO2010059957A2 (en) * 2008-11-21 2010-05-27 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Current collector for an electrochemical cell
KR101574082B1 (ko) 2008-12-12 2015-12-04 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN201466087U (zh) 2009-06-11 2010-05-12 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池负极柱铆接密封结构
DE102009060800A1 (de) * 2009-06-18 2011-06-09 Varta Microbattery Gmbh Knopfzelle mit Wickelelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung
KR101839158B1 (ko) * 2009-10-13 2018-03-15 파워지닉스 시스템즈, 인코포레이티드 양성 캔을 포함하는 원통형 니켈-아연 전지
KR101093957B1 (ko) * 2010-01-11 2011-12-15 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
CN201781028U (zh) 2010-07-30 2011-03-30 比亚迪股份有限公司 一种二次电池
KR101240717B1 (ko) 2010-10-13 2013-03-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP5527176B2 (ja) 2010-11-25 2014-06-18 ソニー株式会社 非水電解質電池
JP2014053071A (ja) * 2010-12-29 2014-03-20 Sanyo Electric Co Ltd 円筒形電池及びその製造方法
US20120171535A1 (en) * 2010-12-31 2012-07-05 Fuyuan Ma Nickel-zinc battery and manufacturing method thereof
JPWO2012111712A1 (ja) * 2011-02-16 2014-07-07 新神戸電機株式会社 リチウムイオン電池
JP6070552B2 (ja) * 2011-06-28 2017-02-01 日本ケミコン株式会社 蓄電デバイスの製造方法
JP5767407B2 (ja) * 2011-07-13 2015-08-19 エルジー・ケム・リミテッド 円筒型二次電池
JP6175758B2 (ja) * 2011-11-29 2017-08-09 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
CN202423400U (zh) 2011-12-16 2012-09-05 日本碍子株式会社 阳极容器、钠硫电池及模块电池
US9324976B2 (en) * 2012-02-21 2016-04-26 Johnson Controls Technology Company Electrochemical cell having a fixed cell element
US9768422B2 (en) * 2012-04-17 2017-09-19 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Electricity storage device
JP5868265B2 (ja) 2012-05-25 2016-02-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 単電池および組電池
JP5668729B2 (ja) * 2012-06-25 2015-02-12 トヨタ自動車株式会社 電池
US20160043373A1 (en) * 2013-04-01 2016-02-11 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Lithium-ion secondary cell and method for manufacturing same
WO2014168885A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Maxwell Technologies, Inc Collector plate for energy storage device and methods of manufacturing
FR3011128B1 (fr) * 2013-09-25 2015-10-30 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'un faisceau electrochimique d'un accumulateur au lithium
EP2876338B1 (en) * 2013-11-21 2016-03-30 Western Global Holdings Limited Check valve with back pressure relief
CN203553261U (zh) 2013-11-27 2014-04-16 杭州山合江新能源技术有限公司 一种用于极盖和集流体间的平面式连接结构
JP6364757B2 (ja) 2013-11-29 2018-08-01 日本ケミコン株式会社 蓄電デバイスおよびその製造方法
KR20150070928A (ko) 2013-12-17 2015-06-25 에스에프씨 주식회사 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
JP2015222685A (ja) 2014-05-23 2015-12-10 トヨタ自動車株式会社 二次電池用の電極
CN110429320B (zh) * 2014-06-26 2022-09-23 松下知识产权经营株式会社 卷绕型电池
KR101679413B1 (ko) * 2015-04-03 2016-11-25 (주)오렌지파워 중공형 이차전지
KR101743136B1 (ko) * 2014-07-16 2017-06-02 주식회사 엘지화학 내부 저항이 감소된 이차전지 및 그의 제조방법
KR20160043725A (ko) * 2014-10-14 2016-04-22 주식회사 엘지화학 노치를 포함하는 원형 이차전지
JP6398655B2 (ja) * 2014-11-26 2018-10-03 トヨタ自動車株式会社 電池及びその製造方法
US10079370B2 (en) * 2014-11-28 2018-09-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Secondary battery
JP6147441B2 (ja) 2015-03-26 2017-06-14 日本特殊陶業株式会社 電気化学反応単位および燃料電池スタック
JP6550863B2 (ja) 2015-03-31 2019-07-31 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
CN105449291B (zh) 2015-04-16 2017-12-01 东莞市创明电池技术有限公司 一种圆柱型电池无极耳焊接的制备方法
CN106159350B (zh) * 2015-04-27 2019-04-26 深圳金山电池有限公司 一种纽扣型锂离子二次电池及其制备方法
CN204596910U (zh) * 2015-04-27 2015-08-26 深圳金山电池有限公司 一种纽扣型锂离子二次电池
JP2016225014A (ja) * 2015-05-27 2016-12-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 円筒形二次電池
US9793530B2 (en) 2015-07-17 2017-10-17 Atieva, Inc. Battery assembly with linear bus bar configuration
KR102397218B1 (ko) * 2015-08-27 2022-05-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
CN107851769B (zh) 2015-08-31 2021-06-18 松下知识产权经营株式会社 非水电解质二次电池
KR20170033543A (ko) * 2015-09-17 2017-03-27 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR102470495B1 (ko) * 2015-11-24 2022-11-24 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 그 제조방법
JP2017120765A (ja) * 2015-12-25 2017-07-06 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池
CN108369999B (zh) * 2015-12-28 2021-05-28 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件及蓄电元件的制造方法
US10193123B2 (en) * 2016-03-01 2019-01-29 Atieva, Inc. Battery pack bus bar assembly with enlarged interconnect mounting platforms
EP3514876B1 (en) 2016-11-02 2024-05-08 LG Energy Solution, Ltd. Electrode assembly and method for manufacturing same
JP6601684B2 (ja) * 2016-11-09 2019-11-06 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池および密閉型電池の製造方法
JP2018092776A (ja) * 2016-12-01 2018-06-14 株式会社豊田自動織機 電池製造方法及び電池
CN206471426U (zh) * 2016-12-30 2017-09-05 江西佳沃新能源有限公司 一种锂电池结构
JP6868400B2 (ja) * 2017-01-17 2021-05-12 Fdk株式会社 筒型電池の封口体、筒型電池
CN206461019U (zh) 2017-02-13 2017-09-01 山东巨维新能源股份有限公司 端面引流结构的铝壳圆柱电池
CN206461044U (zh) 2017-02-13 2017-09-01 山东巨维新能源股份有限公司 端面引流结构的钢壳圆柱电池
JP2020071898A (ja) * 2017-03-03 2020-05-07 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
CN206619636U (zh) 2017-03-30 2017-11-07 陕西沃特玛新能源有限公司 一种电池
CN108428847B (zh) * 2017-04-07 2023-08-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池
US11652232B2 (en) 2017-04-14 2023-05-16 Lg Energy Solution, Ltd. Secondary battery and method for manufacturing the same
US10431853B2 (en) * 2017-05-02 2019-10-01 Apple Inc. Rechargeable battery features and components
KR102316488B1 (ko) * 2017-05-25 2021-10-22 주식회사 엘지화학 원통형 셀 연결 분리형 버스바와 이를 이용한 배터리 모듈 및 제조 방법
GB2564670B (en) 2017-07-18 2020-08-19 Dyson Technology Ltd Electrochemical energy storage device
CN107482156B (zh) 2017-08-29 2020-11-06 江苏英能新能源科技有限公司 一种大单体锂离子电池
CN111033807B (zh) 2017-08-31 2023-07-11 松下知识产权经营株式会社 电池块以及具备该电池块的电池模块
KR102263435B1 (ko) 2017-09-13 2021-06-11 주식회사 엘지에너지솔루션 비딩부가 생략된 원통형 전지셀
CN207217654U (zh) 2017-09-14 2018-04-10 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种绝缘连接片及使用此连接片的全极耳锂离子电池
CN207381468U (zh) 2017-11-13 2018-05-18 济南圣泉集团股份有限公司 电极引出结构及储能器件
KR102288405B1 (ko) * 2017-12-26 2021-08-09 주식회사 엘지에너지솔루션 공간 활용성과 안전성이 향상된 원통형 전지셀 조립체 및 이를 포함하는 배터리 모듈
JP6996308B2 (ja) * 2018-01-17 2022-01-17 三洋電機株式会社 二次電池及びその製造方法
US20190296283A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Sf Motors, Inc. Integrated battery cell modules with plug-in battery cells for electric vehicles
US11495833B2 (en) 2018-04-06 2022-11-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Cylindrical battery
CN208400966U (zh) 2018-05-29 2019-01-18 江西中汽瑞华新能源科技有限公司 一种大容量圆柱形二次锂电池
JP7128666B2 (ja) 2018-06-11 2022-08-31 Fdk株式会社 二次電池
KR102665556B1 (ko) * 2018-07-13 2024-05-10 주식회사 엘지에너지솔루션 절연 가스켓 및 이를 포함하는 이차전지
TWI679311B (zh) 2018-08-10 2019-12-11 南韓商Ｋｃｆ科技有限公司 最小化隆起、皺紋或撕裂的銅箔、包含其的電極、包含其的二次電池、及製造其的方法
KR102622370B1 (ko) * 2018-08-16 2024-01-09 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지
KR102480958B1 (ko) * 2018-10-05 2022-12-23 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지
KR102712362B1 (ko) * 2018-10-12 2024-10-04 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
EP3640519A1 (en) 2018-10-15 2020-04-22 E.ON Sverige AB Method for filling a trench comprising a pair of conduits and such a filled trench
US11699834B2 (en) 2019-01-18 2023-07-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Sealed battery
CN209487560U (zh) 2019-01-23 2019-10-11 深圳新恒业电池科技有限公司 电池
TWI834823B (zh) 2019-03-12 2024-03-11 日商索尼股份有限公司 無線通訊裝置及方法
US11554956B2 (en) 2019-04-16 2023-01-17 Honeywell International Inc. Integrated process and catalysts for manufacturing hydrogen iodide from hydrogen and iodine
CN209912959U (zh) * 2019-06-24 2020-01-07 福建卫东新能源股份有限公司 一种碱性蓄电池电极结构
KR102358157B1 (ko) 2019-06-27 2022-02-04 코리아크레딧뷰로 (주) 보이스 피싱 예방 방법
KR20210007278A (ko) 2019-07-10 2021-01-20 주식회사 이음파트너스 골목길 위급 상황 신고 장치
CN114175301B (zh) 2019-07-30 2024-09-06 株式会社村田制作所 二次电池、电池包、电子设备、电动工具、电动航空器以及电动车辆
WO2021020237A1 (ja) 2019-07-30 2021-02-04 株式会社村田製作所 二次電池、電池パック、電子機器、電動工具、電動式航空機及び電動車両
KR102226072B1 (ko) 2019-08-21 2021-03-11 에이엠티 주식회사 챔버 내 모듈 ic 그립핑장치
KR102325814B1 (ko) 2019-08-21 2021-11-11 씨에스케이(주) 스크러버용 버너
KR102246418B1 (ko) 2019-08-21 2021-04-29 한양대학교 산학협력단 차선 유지 제어 방법 및 그 장치
KR102227640B1 (ko) 2019-08-21 2021-03-16 한국항공우주산업 주식회사 회전익 항공기 자동착륙 시스템
EP3787368B1 (en) 2019-08-23 2022-04-13 ASUSTek Computer Inc. Method and apparatus for header compression configuration for sidelink radio bearer in a wireless communication system
CN110459705A (zh) * 2019-09-05 2019-11-15 重庆市紫建电子有限公司 一种提升径向空间利用率的纽扣电池
KR102368265B1 (ko) 2019-11-13 2022-03-02 건국대학교 산학협력단 E형 간염바이러스에 대한 나노겔 백신용 조성물
CN211208547U (zh) 2019-12-06 2020-08-07 苏州市齐凡电子科技有限公司 一种公母连接片组件
KR20210077046A (ko) 2019-12-16 2021-06-25 현대자동차주식회사 자율주행 차량의 운행 제어 시스템 및 방법
KR102304141B1 (ko) 2019-12-27 2021-09-24 (주)글루가 네일 아트의 제조 방법
US20210326244A1 (en) 2020-04-21 2021-10-21 UiPath, Inc. Test automation for robotic process automation
CN111524166B (zh) 2020-04-22 2023-06-30 北京百度网讯科技有限公司 视频帧的处理方法和装置
KR102149949B1 (ko) 2020-04-23 2020-08-31 최재연 고성능 선루프
KR102161824B1 (ko) 2020-04-23 2020-10-05 안병로 위생 마스크
CN211879534U (zh) 2020-04-30 2020-11-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件、二次电池、电池组及装置
KR20210137856A (ko) 2020-05-11 2021-11-18 삼성전자주식회사 디스플레이 및 카메라를 포함하는 전자 장치
KR102371072B1 (ko) 2020-06-10 2022-03-10 주식회사 이엠피이모션캡쳐 모션 및 얼굴 캡쳐를 이용한 실시간 방송플랫폼 제공 방법, 장치 및 그 시스템
KR20220001802A (ko) 2020-06-30 2022-01-06 주식회사 쓰리스타 흡배기 체크밸브가 부착된 필터교체형 마스크
CN111952525B (zh) * 2020-08-20 2023-06-20 华霆（合肥）动力技术有限公司 同侧集流装置、电池模组和电动车
CN118738778A (zh) 2020-09-30 2024-10-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 圆柱型电池单体、电池、用电装置、制造方法及制造系统
KR20210030300A (ko) 2020-10-23 2021-03-17 (주)쓰리엠탑 협업 멀티 로봇청소기
EP4047725B1 (en) 2021-01-19 2024-01-10 LG Energy Solution, Ltd. Battery, and battery pack and vehicle including the same
CN215342666U (zh) * 2021-06-01 2021-12-28 宁波久鼎新能源科技有限公司 一种防焊穿锂电池端部封口结构
WO2023065186A1 (zh) * 2021-10-20 2023-04-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池、用电设备、电池单体的制备方法及装置
CN114446386B (zh) * 2022-01-17 2024-02-02 中国人民解放军国防科技大学 一种血液ctDNA的检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4325652A2 (en) 2024-02-21
KR102437061B1 (ko) 2022-08-26
KR20220108011A (ko) 2022-08-02
CA3202172A1 (en) 2022-07-28
KR20220107131A (ko) 2022-08-02
CN217655927U (zh) 2022-10-25
KR102446351B1 (ko) 2022-09-22
WO2022158862A3 (ko) 2022-09-15
WO2022158864A2 (ko) 2022-07-28
KR102446797B1 (ko) 2022-09-26
JP2024500131A (ja) 2024-01-04
KR102448988B1 (ko) 2022-09-29
CN114865053A (zh) 2022-08-05
WO2022158858A2 (ko) 2022-07-28
DE202022002770U1 (de) 2023-05-16
CN114865054A (zh) 2022-08-05
KR20220123354A (ko) 2022-09-06
ES2978042T3 (es) 2024-09-04
EP4250469A2 (en) 2023-09-27
KR102448987B1 (ko) 2022-09-29
HUE066138T2 (hu) 2024-07-28
WO2022158861A3 (ko) 2022-09-15
WO2022158864A3 (ko) 2022-09-15
EP4376211A1 (en) 2024-05-29
JP2024501458A (ja) 2024-01-12
WO2022158857A2 (ko) 2022-07-28
EP4044358A2 (en) 2022-08-17
KR20240096443A (ko) 2024-06-26
EP4044358B1 (en) 2024-03-06
EP4047725A3 (en) 2022-08-31
CA3204064A1 (en) 2022-07-28
WO2022158863A2 (ko) 2022-07-28
CA3203640A1 (en) 2022-07-28
EP4044336A3 (en) 2022-08-31
EP4044334A3 (en) 2022-08-31
JP2023551123A (ja) 2023-12-07
WO2022158859A3 (ko) 2022-09-15
CN217239587U (zh) 2022-08-19
KR20220105146A (ko) 2022-07-26
DE202022002771U1 (de) 2023-05-12
EP4044334A2 (en) 2022-08-17
JP2023550338A (ja) 2023-12-01
EP4311013A3 (en) 2024-02-21
US20220231345A1 (en) 2022-07-21
JP2023551128A (ja) 2023-12-07
KR102438158B1 (ko) 2022-08-30
EP4047725A2 (en) 2022-08-24
EP4228082A2 (en) 2023-08-16
EP4318699A2 (en) 2024-02-07
CN218182246U (zh) 2022-12-30
JP2023549378A (ja) 2023-11-24
WO2022158863A3 (ko) 2022-09-15
EP4311013A2 (en) 2024-01-24
KR20220105147A (ko) 2022-07-26
US20240136674A1 (en) 2024-04-25
EP4047703A3 (en) 2022-09-07
JP2023549148A (ja) 2023-11-22
CN217655909U (zh) 2022-10-25
EP4325652A3 (en) 2024-02-28
PL4047725T3 (pl) 2024-05-20
ES2973526T3 (es) 2024-06-20
CN114864956A (zh) 2022-08-05
US20240266611A1 (en) 2024-08-08
KR20220105142A (ko) 2022-07-26
HUE065419T2 (hu) 2024-05-28
EP4047702A1 (en) 2022-08-24
DE202022002791U1 (de) 2023-06-28
CN217740748U (zh) 2022-11-04
EP4312301A3 (en) 2024-02-28
EP4047703B1 (en) 2024-01-03
PL4044336T3 (pl) 2024-06-24
EP4047703A2 (en) 2022-08-24
DE202022002775U1 (de) 2023-05-16
KR20220107132A (ko) 2022-08-02
PL4047703T3 (pl) 2024-04-29
ES2974169T3 (es) 2024-06-26
PL4044358T3 (pl) 2024-06-24
KR20220113329A (ko) 2022-08-12
KR102448822B1 (ko) 2022-09-29
CA3203047A1 (en) 2022-07-28
CN115000339A (zh) 2022-09-02
CA3202317A1 (en) 2022-07-28
CN114865174A (zh) 2022-08-05
KR20220107133A (ko) 2022-08-02
CN114824413A (zh) 2022-07-29
CN217239536U (zh) 2022-08-19
KR20220113654A (ko) 2022-08-16
KR20220105148A (ko) 2022-07-26
EP4047725B1 (en) 2024-01-10
WO2022158861A2 (ko) 2022-07-28
WO2022158860A3 (ko) 2022-09-15
US20240304870A1 (en) 2024-09-12
US20240322399A1 (en) 2024-09-26
EP4243195A2 (en) 2023-09-13
EP4044332A3 (en) 2022-09-07
CN217239510U (zh) 2022-08-19
HUE066661T2 (hu) 2024-09-28
EP4044336B1 (en) 2024-03-06
KR102444337B1 (ko) 2022-09-16
JP2023549770A (ja) 2023-11-29
EP4044336A2 (en) 2022-08-17
US20230246244A1 (en) 2023-08-03
CA3205236A1 (en) 2022-07-28
KR20220108012A (ko) 2022-08-02
DE202022002774U1 (de) 2023-05-22
CA3204067A1 (en) 2022-07-28
KR20220105144A (ko) 2022-07-26
EP4318699A3 (en) 2024-02-28
WO2022158857A3 (ko) 2022-09-15
DE202022002769U1 (de) 2023-05-25
CN114865242A (zh) 2022-08-05
WO2022158858A3 (ko) 2022-09-15
KR20220105141A (ko) 2022-07-26
WO2022158860A2 (ko) 2022-07-28
EP4044358A3 (en) 2022-08-31
EP4312301A2 (en) 2024-01-31
DE202022002773U1 (de) 2023-05-19
CN217239523U (zh) 2022-08-19
EP4044332A2 (en) 2022-08-17
DE202022002772U1 (de) 2023-05-11
CN114864857A (zh) 2022-08-05
WO2022158862A2 (ko) 2022-07-28
KR20220105143A (ko) 2022-07-26
EP4047702B1 (en) 2024-06-05
KR20220105145A (ko) 2022-07-26
US20240128517A1 (en) 2024-04-18
HUE065665T2 (hu) 2024-06-28
CA3204066A1 (en) 2022-07-28
EP4239784A2 (en) 2023-09-06
US20240021958A1 (en) 2024-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022158859A2 (ko) 배터리 및 이에 적용되는 집전체, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022177378A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023075520A1 (ko) 개선된 집전판을 포함하는 원통형 이차전지, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023014018A1 (ko) 전극 조립체, 이차전지, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023090576A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023075523A1 (ko) 원통형 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 및 자동차 및 집전판
WO2023090575A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023096062A1 (ko) 전극 단자의 리벳팅 구조 및 이를 포함하는 배터리 셀, 배터리 팩 및 자동차
WO2022216092A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 팩 및 자동차
WO2023068886A1 (ko) 원통형 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023068891A1 (ko) 원통형 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023085893A1 (ko) 분리막, 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023013933A1 (ko) 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022177379A1 (ko) 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023063540A1 (ko) 배터리의 제조방법
WO2023068494A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023063541A1 (ko) 배터리 및 이에 적용되는 집전판, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2024019552A1 (ko) 원통형 배터리, 배터리 팩 및 자동차
WO2024019568A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2024019549A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023055088A1 (ko) 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023096389A1 (ko) 전극 조립체 및 그 제조 방법 및 장치, 전극 조립체를 포함하는 원통형 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023090577A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2024019592A1 (ko) 전극 단자의 고정 구조 및 이를 포함하는 배터리, 배터리 팩 및 자동차
WO2023068893A1 (ko) 원통형 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22742835

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023528037

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3202317

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202317042981

Country of ref document: IN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22742835

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2