WO2023033391A1 - 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

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jelly roll
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electrode tab
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조민기
강보현
김도균
민건우
최수지
황보광수
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the internal resistance of the battery cell can be reduced by forming each electrode tab on the top and bottom of the electrode assembly to increase the area of the electrode tab.
  • the ratio of the total height of the jelly roll to the total height of the battery can be increased, thereby increasing the energy density of the cylindrical battery cell.
  • FIG. 11 is a view showing a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • 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 portion to which the second electrode active material is not coated exists at the other end of the second electrode current collector in the width direction (direction parallel to the Z-axis).
  • the uncoated portion functions as the second electrode tab 12 .
  • the second electrode tab 12 is provided below the jelly roll 10 accommodated in the battery can 20 in the vertical direction (direction parallel to the Z-axis).
  • the first current collecting plate 30 is coupled to the first electrode tab 11 on top of the jelly roll 10 .
  • a lead L made of a conductive metal material may be connected to the first current collecting plate 30 .
  • the lead L extends upward of the jelly roll 10 and may be directly coupled to the top cap 60 or coupled to the connection plate 80 coupled to the lower surface of the top cap 60.
  • a cylindrical battery cell 1 includes an insulating shrink tube 50 .
  • the insulating shrink tube 50 may include a shrinkable material. Therefore, when the insulating shrink tube 50 is shrunk after wrapping the jelly roll 10 and the first current collector plate 30 with the insulating shrink tube 50, the insulating shrink tube 50 wraps the jelly roll 10 and the first collector plate 30. 1 may be tightly fixed to the current collecting plate 30 . In this way, insulation can be ensured reliably.
  • the insulating shrinkable tube 50 may include a material having heat shrinkability that shrinks when heat is applied.
  • the insulating shrink tube 50 may include polyethylene terephthalate (PET) having heat shrinkability.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the material of the insulating shrink tube 50 is not limited thereto, and any material that can be shrunk without losing insulation by heat can be employed for the insulating shrink tube 50 of the present invention.
  • the insulating shrink tube 50 may be shrunk by heat within a predetermined temperature range.
  • the predetermined temperature range may be a temperature range including a temperature range generally formed by heat generated inside the secondary battery during charging and discharging of the secondary battery.
  • the ease of injection of the electrolyte and the impregnability can be improved.
  • the diameter of the first current collecting plate 30 is smaller than the diameter of the jelly roll 10
  • the battery can 20 and the battery can 20 are indented due to the formation of the beading portion 21.
  • Concern about contact between the first current collecting plates 30 may be eliminated. Therefore, in this case, the total height of the jelly roll 10 can be increased in the battery can 20, and thus the energy density can be improved.
  • a difference between the radius R10 of the jelly roll 10 and the radius R30 of the first current collecting plate 30 may be equal to or greater than, for example, the pressing depth of the beading portion 21. .
  • the first length T1 may be longer than the second length T2. At least a portion of the second area A2 may be located below the beading portion 21 formed in the battery can 20 .
  • the first current collecting plate 30 may cover the first area A1 of the jelly roll 10 . That is, the diameter of the first current collecting plate 30 may be substantially equal to the length of the first area A1 in the radial direction.
  • the radius of the first collector plate 30 is the distance from the center C of the jelly roll 10 to the boundary between the first area A1 and the second area A2. It may also be configured smaller.
  • the first electrode tab 11 located in the second area A2 of FIG. 8 may be deleted. This is shown in detail in FIG. 9 .
  • the jelly roll 10 does not include the first electrode tab 11 in the second area A2.
  • the total height of the jelly roll 10 can be further increased compared to the embodiment shown in FIG. 8 .
  • the dead space inside the battery can 20 may be further reduced compared to FIG. 8 . Therefore, the energy density of the battery can be maximized.
  • the top cap 60 may include a protruding portion 61 protruding upward from the center thereof. That is, the protruding portion 61 may protrude upward to facilitate contact with an electrical connection component such as a bus bar.
  • the cylindrical battery cell 1 may further include a connection plate 80 .
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a vehicle including the battery pack of FIG. 10 .

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리 셀은, 상부로 돌출된 제 1 전극 탭 및 하부로 돌출된 제 2 전극 탭을 구비하는 젤리롤, 상단 개구부를 통해 젤리롤을 수용하며, 제 2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 전지 캔, 젤리롤의 상부에서 제 1 전극 탭에 결합되는 제 1 집전 플레이트, 제 1 집전 플레이트의 적어도 일부를 커버하는 제 1 커버부 및 젤리롤의 외주면의 상단을 커버하는 제 2 커버부를 포함하는 절연 수축 튜브, 및 제 1 집전 플레이트와 전기적으로 연결되며 개구부를 커버하는 탑 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
본 발명은 원통형 배터리 셀, 그리고 이러한 원통형 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2021년 08월30일자로 출원된 한국 특허출원 제10-2021-0115064호 에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원들의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 단위 이차 전지 셀의 종류로서, 원통형, 각형 및 파우치형 배터리 셀이 알려져 있다. 원통형 배터리 셀의 경우, 양극과 음극 사이에 절연체인 분리막을 개재하고 이를 권취하여 젤리롤 형태의 전극 조립체를 형성하고, 이를 전지 캔 내부에 삽입하여 전지를 구성한다. 그리고 상기 양극 및 음극 각각의 무지부에는 리드 탭이 연결될 수 있으며, 이 리드 탭은 전극 단자로서 기능하는 부품에 연결되어 전극 조립체와 전극 단자 사이를 전기적으로 연결시킨다. 그런데, 이와 같은 구조를 갖는 종래의 원통형 배터리 셀에 의하면, 양극 무지부 및/또는 음극 무지부와 결합되는 폭이 좁은 리드 탭에 전류가 집중되기 때문에 저항이 크고 열이 많이 발생하며 집전 효율이 좋지 않다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 젤리롤 타입의 전극 조립체의 상단 및 하단에 각각 양극 무지부 및 음극 무지부가 위치하도록 설계하고, 이러한 무지부에 집전 플레이트를 결합시켜 집전 효율이 향상된 구조를 갖는 원통형 배터리 셀이 제시되었다.
그러나, 이와 같은 원통형 배터리 셀 구조에 의하면, 양극 무지부 및 음극 무지부가 젤리롤 외측으로 돌출되는 구조이기 때문에, 양극 무지부와 전지 캔이 서로 접촉할 가능성이 있다. 양극 무지부와 전지 캔이 전기적으로 접촉하면, 단락이 발생할 수 있다. 전지 내부에서 단락이 발생하면, 전지의 발열이나 폭발이 초래될 수 있다. 따라서, 상방으로 돌출된 양극 무지부와 전지 캔 사이의 전기 접촉을 방지하기 위한 절연 부재의 제공이 필요하다.
그러므로, 배터리 셀의 내부 저항이 낮으면서도 동시에 단락 위험이 낮은 원통형 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명은 원통형 배터리 셀의 내부 저항을 감소시키고, 동시에 배터리 셀의 내부 단락을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 젤리롤의 전극 탭과 전지 캔의 접촉 방지를 위해 적용되는 부품이 차지하는 공간을 최소화 하여 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시키고 젤리롤을 전지 캔 내에 삽입하는 공정이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
그 밖에도, 본 발명은, 전지 캔의 총고 대비 젤리롤의 총고의 비율을 증대시켜 원통형 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 원통형 배터리 셀은, 상부로 돌출된 제 1 전극 탭 및 하부로 돌출된 제 2 전극 탭을 구비하는 젤리롤; 상단 개구부를 통해 상기 젤리롤을 수용하며, 상기 제 2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 전지 캔; 상기 젤리롤의 상부에서 상기 제 1 전극 탭에 결합되는 제 1 집전 플레이트; 상기 제 1 집전 플레이트의 적어도 일부를 커버하는 제 1 커버부 및 상기 젤리롤의 외주면의 상단을 커버하는 제 2 커버부를 포함하는 절연 수축 튜브; 및 상기 제 1 집전 플레이트와 전기적으로 연결되며 상기 개구부를 커버하는 탑 캡; 을 포함한다.
여기서, 상기 제 1 집전 플레이트의 직경은, 상기 젤리롤의 직경과 대응될 수 있다.
또는, 상기 제 1 집전 플레이트의 직경은, 상기 젤리롤의 직경보다 작고, 상기 제 1 커버부는, 상기 제 1 전극 탭 및 상기 제 1 집전 플레이트를 모두 커버할 수 있다.
한편, 상기 젤리롤은, 상기 제 1 전극 탭이 제 1 길이를 갖는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역의 외측 둘레에 위치하며 상기 제 1 전극 탭이 제 2 길이를 갖는 제 2 영역을 포함할 수 있다.
상기 제 1 길이는 상기 제 2 길이보다 더 길게 형성될 수 있다.
상기 전지 캔의 외주면으로부터 상기 제 1 영역과 제 2 영역의 경계 지점에 이르는 거리는, 상기 전지 캔의 외주면 둘레를 압입하여 형성된 비딩부의 압입 깊이보다 크거나 같게 형성될 수 있다.
상기 비딩부는, 상기 제 1 집전 플레이트의 최 하단부보다 더 하방에 위치할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 집전 플레이트는, 상기 젤리롤의 상기 제 1 영역을 커버할 수 있다.
이 때, 상기 제 1 커버부는, 상기 젤리롤의 제 2 영역 및 상기 제 1 집전 플레이트를 커버할 수 있다.
한편, 상기 제 1 커버부는, 상기 제 2 커버부와 연결되고, 상기 제 1 커버부의 반경 방향 연장 길이는, 상기 전지 캔의 외주면 둘레를 압입하여 형성된 비딩부의 압입 깊이보다 크거나 같게 형성될 수 있다.
한편, 상기 절연 수축 튜브는, 열을 가하면 수축하는 열 수축성을 갖는 재질을 포함할 수 있다.
한편, 상기 원통형 배터리 셀은, 상기 전지 캔 내부에 수용되는 전해액을 더 포함하고, 상기 절연 수축 튜브는, 상기 전해액과 화학적으로 반응하지 않는 재질일 수 있다.
한편, 상기 제 2 커버부의 연장 길이는, 상기 제 1 전극 탭의 연장 길이보다 크거나 같을 수 있다.
한편, 본 발명은, 배터리 팩으로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 자동차로서, 전술한 실시예에 따른 적어도 하나의 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 내부 저항이 감소됨과 동시에 배터리 셀의 내부 단락이 방지될 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면, 전극 조립체의 상부 및 하부에 각 전극 탭을 형성하여, 전극 탭의 면적을 증가시킴으로써, 배터리 셀의 내부 저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 비교적 간단한 구조를 통해 전극 탭과 전지 캔 사이의 전기적 접촉을 방지함으로써, 원통형 배터리 셀 내부의 단락을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 젤리롤의 전극 탭과 전지 캔의 접촉 방지를 위해 적용되는 부품이 차지하는 공간을 최소화 할 수 있다. 이로써, 본 발명에 의하면, 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있고, 젤리롤을 전지 캔 내에 삽입하는 공정이 원활하게 이루어질 수 있다.
그 밖에도, 본 발명에 의하면, 전지 캔의 총고 대비 젤리롤의 총고의 비율이 증대될 수 있고, 이로써 원통형 배터리 셀의 에너지 밀도가 증대될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 내부 저항이 감소되고, 내부 단락이 방지되며, 공정성이 향상되며, 에너지 밀도가 향상된 구조를 갖는 원통형 배터리 셀, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차를 제공할 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 설명하거나, 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리 셀을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 원통형 배터리 셀의 종단면 사시도이다.
도 3은 도 1의 원통형 배터리 셀의 종단면도이다.
도 4는 도 1의 원통형 배터리 셀의 내부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집전 플레이트를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 배터리 셀을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 배터리 셀을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 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 안 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리 셀을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 원통형 배터리 셀의 종단면 사시도이다. 도 3은 도 1의 원통형 배터리 셀의 종단면도이며, 도 4는 도 1의 원통형 배터리 셀의 내부를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 따르는 원통형 배터리 셀(1)은, 젤리롤(10), 전지 캔(20), 제 1 집전 플레이트(30), 절연 수축 튜브(50) 및 탑 캡(60)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예를 따르는 원통형 배터리 셀(1)은, 상술한 구성요소들 이외에도 추가적으로 제 2 집전 플레이트(40) 및/또는 기밀 가스켓(70) 및/또는 연결 플레이트(80)를 더 포함할 수 있다.
상기 젤리롤(10)은, 이차 전지의 전극 조립체를 권취한 것이다. 상기 젤리롤(10)은 제 1 극성을 갖는 제 1 전극, 제 2 극성을 갖는 제 2 전극 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 즉, 상기 젤리롤(10)은, 제 1 전극, 분리막, 제 2 전극을 순차적으로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 권취 중심(C)을 기준으로 하여 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 젤리롤(10)의 외주면 상에는 전지 캔(20)과의 절연을 위해 분리막이 더 구비될 수도 있다. 상기 제 1 전극은 양극 또는 음극이고, 제 2 전극은 제 1 전극과 반대되는 극성을 갖는 전극이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 젤리롤(10)은 상부로 돌출된 제 1 전극 탭(11) 및 하부로 돌출된 제 2 전극 탭(12)을 구비한다.
상기 제 1 전극은, 제 1 전극 집전체 및 제 1 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제 1 전극 활물질을 포함한다. 상기 제 1 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 일 측 단부에는 제 1 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제 1 전극 탭(11)으로서 기능한다. 상기 제 1 전극 탭(11)은, 전지 캔(20) 내에 수용된 젤리롤(10)의 연직 방향(Z축에 나란한 방향) 상부에 구비된다.
상기 제 2 전극은, 제 2 전극 집전체 및 제 2 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제 2 전극 활물질을 포함한다. 상기 제 2 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 타 측 단부에는 제 2 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제 2 전극 탭(12)으로서 기능한다. 상기 제 2 전극 탭(12)은, 전지 캔(20) 내에 수용된 젤리롤(10)의 연직 방향(Z축에 나란한 방향) 하부에 구비된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 전지 캔(20)은, 상방에 개구부가 형성된 원통형의 수용체로서, 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어진다. 상기 전지 캔(20)은, 상방 개구부를 통해 젤리롤(10)을 수용하며, 전해질도 함께 수용한다.
상기 전지 캔(20)은, 젤리롤(10)의 제 2 전극 탭(12)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 전지 캔(20)은, 제 2 전극 탭(12)과 동일한 극성을 갖는다.
상기 전지 캔(20)은, 그 상단에 형성된 비딩부(21)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(20)은, 크림핑부(22)를 구비할 수 있다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 외주면 둘레를 압입하여 형성된다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 폭과 대응되는 사이즈를 갖는 젤리롤(10)이 전지 캔(20)의 상단 개구부를 통해 빠져나오지 않도록 하며, 탑 캡(60)이 안착되는 지지부로서 기능할 수 있다.
상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 상부에 형성된다. 상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21) 상에 배치되는 탑 캡(60)의 외주면, 그리고 탑 캡(60)의 상면의 일부를 감싸도록 연장 및 절곡된 형태를 갖는다.
다만, 본 발명의 전지 캔(20)은, 이러한 비딩부(21) 및/또는 크림핑부(22)를 구비하지 않을 수도 있다. 이 경우, 젤리롤(10)의 고정 및/또는 탑 캡(60)의 고정 및/또는 전지 캔(20)의 밀봉은, 예를 들어 젤리롤(10)에 대한 스토퍼로서 기능할 수 있는 부품의 추가 적용 및/또는 탑 캡(60)이 안착될 수 있는 구조물의 추가 적용 및/또는 전지 캔(20)과 탑 캡(60) 간의 용접 등을 통해 실현 할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 따르는 원통형 배터리 셀(1)은, 제 1 집전 플레이트(30)를 포함한다. 또한, 상기 원통형 배터리 셀(1)은 제 2 집전 플레이트(40)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 집전 플레이트(30) 및 제 2 집전 플레이트(40)는 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어진다.
상기 제 1 집전 플레이트(30)는, 젤리롤(10)의 상부에서 상기 제 1 전극 탭(11)에 결합된다. 상기 제 1 집전 플레이트(30)에는 도전성을 갖는 금속 재질의 리드(L)가 연결될 수 있다. 상기 리드(L)는 젤리롤(10)의 상방으로 연장되어 탑 캡(60)에 직접 결합되거나 또는 탑 캡(60)의 하면에 결합되는 연결 플레이트(80)에 결합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제 1 집전 플레이트(30)는, 예를 들어 대략 원형의 판 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 제 1 집전 플레이트(30)는 원형의 판 형상을 가짐으로써, 하부에 결합된 제 1 전극 탭(11)의 상면과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 도 3을 참조하면, 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 직경은, 상기 젤리롤(10)의 직경과 대응될 수 있다. 즉, 제 1 집전 플레이트(30)는 하부에 결합된 젤리롤(10)의 상면(X-Y 평면에 나란한 면)의 전 영역과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 전극 탭(11)과 제 1 집전 플레이트(30) 사이의 접촉 면적이 최대가 되므로, 전지 내부 저항이 낮아질 수 있다.
또는, 도 5와 같이, 상기 제 1 집전 플레이트(30)는 상하 방향(Z축에 나란한 방향)으로 관통 형성된 적어도 하나의 개구(H)를 구비하는 대략 원형의 판 형상을 가질 수도 있다. 이 때, 상기 개구(H)의 형상은 한정되지 않는다. 상기 적어도 하나의 개구(H)에 의해 젤리롤(10) 내부로의 전해액 주입이 수월해 질 수 있다.
또는, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 제 1 집전 플레이트(30)는, 중심부로부터 방사상으로 연장되는 복수의 서브 플레이트를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 복수의 서브 플레이트 사이로 전해액 주입이 원활하게 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 집전 플레이트(30)는 제 1 전극 탭(11)의 단부에 결합될 수 있다. 또는, 도면에 도시된 것과는 달리, 상기 제 1 전극 탭(11)은 그 단부가 제 1 집전 플레이트(30)와 나란한 방향(X-Y 평면과 나란한 방향)으로 절곡될 수 있으며, 이 경우 상기 제 1 집전 플레이트(30)는 절곡에 의해 대면하는 제 1 전극 탭(11)과 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 전극 탭(11)이 전지 캔(20) 내에서 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 차지하는 길이를 최소화 함으로써 에너지 밀도를 높일 수 있다. 또한, 상기 제 1 집전 플레이트(30)와 제 1 전극 탭(11) 간의 결합 면적을 넓혀 결합력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 접촉 부위에서의 저항을 낮출 수 있다.
상기 제 1 전극 탭(11)과 제 1 집전 플레이트(30) 간의 결합은 예를 들어 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있다. 상기 레이저 용접은, 제 1 집전 플레이트(30)의 모재를 부분적으로 용융시키는 방식으로 이루어질 수도 있고, 제 1 집전 플레이트(30)와 제 1 전극 탭(11) 사이에 용접을 위한 솔더를 개재시킨 상태에서 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 솔더는 제 1 집전 플레이트(30) 및 제 1 전극 탭(11)과 비교하여 더 낮은 융점을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제 2 집전 플레이트(40)는, 젤리롤(10)의 하면에 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 집전 플레이트(40)의 일 면은 젤리롤(10)의 제 2 전극 탭(12)과 용접에 의해 결합되며, 반대쪽 면은 전지 캔(20)의 내측 바닥 면 상에 용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 젤리롤(10)의 하면에 결합되는 제 2 집전 플레이트(40)와 제 2 전극 탭(12)의 결합 구조는, 앞서 설명한 젤리롤(10)의 상면에 결합되는 제 2 집전 플레이트(40)와 실질적으로 동일하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 따르는 원통형 배터리 셀(1)은, 절연 수축 튜브(50)를 포함한다. 상기 절연 수축 튜브(50)는, 수축성 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 절연 수축 튜브(50)로 젤리롤(10) 및 제 1 집전 플레이트(30)를 감싼 뒤 절연 수축 튜브(50)를 수축시키면, 절연 수축 튜브(50)가 젤리롤(10) 및 제 1 집전 플레이트(30)에 밀착 고정될 수 있다. 이에 따라 절연성이 확실하게 확보될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연 수축 튜브(50)는, 열을 가하면 수축하는 열 수축성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 절연 수축 튜브(50)는 열 수축성을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene　terephthalate, PET)를 포함할 수 있다. 다만, 절연 수축 튜브(50)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 열에 의해 절연성을 상실하지 않으면서 수축될 수 있는 재질이라면 본 발명의 절연 수축 튜브(50)에 채용이 가능하다.
한편, 상기 절연 수축 튜브(50)는 소정 온도 범위 내에서 열에 의해 수축될 수 있다. 예를 들어, 상기 소정 온도 범위는, 일반적으로 이차 전지의 충방전 시 이차 전지의 내부에 발생하는 열에 의해 형성되는 온도 범위를 포함하는 온도 범위일 수 있다.
한편, 상기 절연 수축 튜브(50)는, 상기 전지 캔(20) 내에 수용된 전해액과 화학적으로 반응하지 않는 재질일 수 있다. 예를 들면, 상기 절연 수축 튜브(50)는, 전해액과 화학적으로 반응하지 않는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene　terephthalate, PET)를 포함할 수 있다. 다만, 절연 수축 튜브(50)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 전해액과 화학적으로 반응하지 않는 재질이라면 본 발명의 절연 수축 튜브(50)에 채용 가능하다.
도 3을 참조하면, 상기 절연 수축 튜브(50)는, 제 1 커버부(51) 및 제 2 커버부(52)를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 절연 수축 튜브(50)는, 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 적어도 일부를 커버하는 제 1 커버부(51) 및 상기 젤리롤(10)의 외주면의 상단을 커버하는 제 2 커버부(52)를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 제 2 커버부(52)는 상기 제 1 커버부(51)의 가장자리로부터 상하 방향(Z축에 나란한 방향)으로 연장된 부분을 의미한다. 제 1 커버부(51)는 절연 수축 튜브(50) 중에서 제 2 커버부(52)가 아닌 모든 부분을 의미한다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에서 제 1 커버부(51)는 절연 수축 튜브(50) 중 수평 방향(X-Y 평면에 나란한 방향)으로 연장된 부분을 의미한다.
상기 제 1 커버부(51)는 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 적어도 일부를 커버한다. 예를 들어, 상기 제 1 커버부(51)는, 제 1 집전 플레이트(30)의 상면의 가장자리 둘레를 커버할 수 있다. 또한, 상기 제 1 커버부(51)는, 상기 제 1 전극 탭(11) 중, 상기 제 1 집전 플레이트(30)에 의해 커버되지 않는 일부 영역을 커버할 수 있다. 그리고 상기 제 2 커버부(52)는 젤리롤(10)의 외주면의 상단을 커버한다. 상기 제 1 커버부(51)는, 상기 제 2 커버부(52)와 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 커버부(51)의 반경 방향 연장 길이(D1)는, 상기 전지 캔(20)에 형성된 비딩부(21)의 압입 깊이(B)보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 반경 방향이란, 젤리롤(10)의 반경 방향을 의미한다. 이에 따라, 제 2 극성을 갖는 전지 캔(20)과, 제 1 극성을 갖는 제 1 집전 플레이트(30) 사이의 전기적 접촉이 확실하게 방지될 수 있다. 따라서 전지의 안전성을 확보할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제 2 커버부(52)의 연장 길이(D2)는, 상기 제 1 전극 탭(11)의 연장 길이(T)보다 크거나 같게 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 커버부(52)는, 제 1 전극 탭(11)이 전지 캔(20)의 측벽쪽으로(내주면쪽으로) 노출되지 않도록 제 1 전극 탭(11)을 커버할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 2 극성을 갖는 전지 캔(20)과, 제 1 극성을 갖는 제 1 전극 탭(11) 사이의 전기적 접촉이 방지될 수 있다. 따라서, 최소한 상기 제 2 커버부(52)의 연장 길이(D2)가 상기 제 1 전극 탭(11)의 연장 길이(T)와 같아야 한다.
한편, 확실한 절연을 위해 제 2 커버부(52)의 연장 길이(D2)가 상기 제 1 전극 탭(11)의 연장 길이(T)보다 조금이라도 더 길게 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 커버부(52)는, 젤리롤(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라, 무지부(전극 활물질이 도포되지 않은 부분)와 대응되는 영역의 전부 및 유지부(전극 활물질이 도포된 부분)와 대응되는 영역의 일부를 커버할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형 배터리 셀을 나타내는 도면이며, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 배터리 셀을 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 9의 실시예에 따른 원통형 배터리 셀(1)은, 앞선 도 3 및 도 4의 실시예의 원통형 배터리 셀(1)과 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 상기 절연 수축 튜브(50)의 제 1 커버부(51)는, 상기 젤리롤(10)의 상단부의 대부분의 영역을 커버할 수 있다. 즉, 상기 제 1 커버부(51)는, 그 상면 중 제 1 집전 플레이트(30)와 리드(L)가 결합되는 부분을 제외하고 나머지 영역을 커버할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 집전 플레이트(30)와 전지 캔(20)의 내측 면 간의 접촉에 따른 단락 발생의 위험성을 더욱 감소시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 구조에 의하면, 상기 절연 수축 튜브(50)와 제 1 집전 플레이트(30) 간의 결합 면적이 증대되어 절연 수축 튜브(50)가 제 1 집전 플레이트(30)로부터 이탈되어 원통형 배터리 셀(1)의 절연 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리 셀(1)에서 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 직경은, 상기 젤리롤(10)의 직경보다 작을 수 있다. 달리 말하면, 제 1 집전 플레이트(30)의 반경(R30)은, 상기 젤리롤(10)의 반경(R10)보다 작을 수 있다. 이와 같이, 제 1 집전 플레이트(30)의 직경이 젤리롤(10)의 직경보다 작더라도, 제 1 집전 플레이트(30)와 제 1 전극 탭(11) 사이의 전기적 연결은 유지될 수 있다. 이와 같이, 제 1 집전 플레이트(30)의 직경이 젤리롤(10)의 직경보다 작은 구조에 의해, 상기 젤리롤(10)의 상면 중에서 상기 제 1 집전 플레이트(30)가 커버하지 않는 영역을 통해 전해액이 원활하게 주입될 수 있다. 따라서 전해액 주입 용이성 및 함침성이 개선될 수 있다. 또한, 이와 같이, 제 1 집전 플레이트(30)의 직경이 젤리롤(10)의 직경보다 작은 경우, 비딩부(21)의 형성에 따른 전지 캔(20)의 만입으로 인해 전지 캔(20)과 제 1 집전 플레이트(30) 간의 접촉이 발생될 우려를 해소할 수 있다. 따라서, 이 경우, 전지 캔(20) 내에서 젤리롤(10)의 총고 증대시킬 수 있으며, 이에 따라 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 상기 젤리롤(10)의 반경(R10)과 제 1 집전 플레이트(30)의 반경(R30)의 차이는, 예를 들어 비딩부(21)의 압입 깊이와 비교하여 같거나 더 크게 형성될 수 있다.
계속해서, 도 7을 참조하여 설명하면, 상기 절연 수축 튜브(50)는, 상기 젤리롤(10)의 외주면의 상단 영역, 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 상면 중 일부 영역 및 상기 젤리롤(10)의 상면 중 상기 제 1 집전 플레이트(30)에 의해 커버되지 않는 영역을 커버할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 커버부(51)는, 상기 제 1 전극 탭(11) 및 상기 제 1 집전 플레이트(30)를 모두 커버할 수 있다. 즉, 제 1 커버부(51)는, 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 상면 및 상기 젤리롤(10)의 상면 중 상기 제 1 집전 플레이트(30)에 의해 커버되지 않는 영역을 커버할 수 있다. 따라서 제 1 커버부(51)는, 제 1 집전 플레이트(30)와 제 1 전극 탭(11)이 맞닿는 영역에서 단차진 형상을 가질 수 있다. 달리 말하면, 제 1 커버부(51)는 제 1 집전 플레이트(30)의 상면 중 가장자리 둘레 영역을 포함하는 적어도 일부 영역 및 외주면을 모두 커버할 수 있다. 한편, 상기 제 2 커버부(52)는 상기 젤리롤(10)의 외주면의 상단을 커버할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 젤리롤(10)은, 상기 제 1 전극 탭(11)이 제 1 길이(T1)를 갖는 제 1 영역(A1) 및 상기 제 1 영역(A1)의 외측 둘레에 위치하며 상기 제 1 전극 탭(11)이 제 2 길이(T2)를 갖는 제 2 영역(A2)을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제 1 길이(T1)가 제 2 길이(T2)보다 길게 형성될 수 있다. 상기 제 2 영역(A2)의 적어도 일부는 전지 캔(20)에 형성된 비딩부(21)의 하부에 위치할 수 있다. 상기 비딩부(21)의 하부에 위치하는 제 1 전극 탭(11)의 길이가 다른 영역에서의 제 1 전극 탭(11)의 길이보다 더 짧게 형성되는 경우, 비딩부(21)와 제 1 전극 탭(11)의 접촉에 의한 단락 발생 위험을 감소시킬 수 있다. 상기 제 1 집전 플레이트(30)는, 상기 젤리롤(10)의 상기 제 1 영역(A1)을 커버할 수 있다. 즉, 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 직경은, 상기 제 1 영역(A1)의 반경 방향 길이와 대략 동일할 수 있다. 또는, 도시되지는 않았으나, 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 반경이 상기 젤리롤(10)의 권취 중심(C)으로부터 제 1 영역(A1)과 제 2 영역(A2)의 경계 지점까지의 거리보다 작게 구성될 수도 있다.
상기 제 1 커버부(51)는, 상기 젤리롤(10)의 제 2 영역(A2) 및 상기 제 1 집전 플레이트(30)를 커버할 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 제 1 커버부(51)는, 상기 젤리롤(10)의 제 2 영역(A2)에 위치한 제 1 전극 탭(11), 상기 제 1 집전 플레이트(30)의 상면 중 가장자리 둘레 영역을 포함하는 적어도 일부 영역 및 상기 제 1 영역(A1)에 위치한 제 1 전극 탭(11)의 외주면을 커버할 수 있다. 그리고 제 2 커버부(52)는, 상기 제 2 영역(A2)에 위치한 제 1 전극 탭(11)의 외주면을 커버할 수 있다.
상기 전지 캔(20)의 외주면으로부터 상기 제 1 영역(A1)과 제 2 영역(A2)의 경계 지점에 이르는 거리는, 전지 캔(20)의 외주면 둘레를 압입하여 형성된 비딩부(21)의 압입 깊이보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 이 경우, 비딩부(21)의 형성으로 인해 전지 캔(20)과 제 1 전극 탭(11) 간의 접촉의 우려 및 전지 캔(20)과 제 1 집전 플레이트(30) 간의 접촉의 우려가 크게 감소한다. 따라서, 이 경우, 상기 젤리롤(10)의 총고를 증가시킬 수 있다.
다른 측면에서, 상기 젤리롤(10)의 총고의 증가로 인해, 상기 비딩부(21)가 제 1 집전 플레이트(30)보다 하측 위치에 형성되거나 또는 동일 선상의 위치에 형성될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 비딩부(21)의 최 하단부가 원통형 배터리 셀(1)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 제 1 집전 플레이트(30)보다 더 하방에 위치하거나 또는 대략 동일한 높이에 위치할 수 있다. 이와 같이 비딩부(21)가 제 1 집전 플레이트(30)보다 하측 위치 또는 동일 선상의 위치에 형성되는 구조에 의하면, 전지 캔(20) 내부의 데드 스페이스가 현저하게 감소될 수 있다. 따라서 전지의 에너지 밀도를 높일 수 있다.
특히, 상기 비딩부(21)의 최 하단부가 제 1 집전 플레이트(30)보다 원통형 배터리 셀(1)의 높이 방향을 따라 더 하방에 위치하는 경우에는, 젤리롤(10)의 총고를 극대화할 수 있으며 이로써 탑 캡(60)과 제 1 집전 플레이트(30) 사이에 형성되는 데드 스페이스를 최소화 할 수 있다. 따라서, 전지의 에너지 밀도 향상을 극대화 할 수 있다.
도 8의 제 2 영역(A2)에 위치한 제 1 전극 탭(11)은 삭제될 수도 있다. 이를 도 9에서 상세히 나타낸다. 도 9를 참조하면, 상기 젤리롤(10)은 제 2 영역(A2)에 제 1 전극 탭(11)을 구비하지 않는다. 이 경우, 도 8에 도시된 실시 형태와 비교하여 젤리롤(10)의 총고를 더욱 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 전지 캔(20) 내부의 데드 스페이스가 도 8에 비해 더 줄어들 수 있다. 따라서 전지의 에너지 밀도가 극대화될 수 있다.
한편 상기 도 3, 도 4 및 도 6 내지 도 9에서는, 설명의 편의상, 절연 수축 튜브(50)의 두께를 두껍게 도시하였지만, 실제로 절연 수축 튜브(50)의 두께는 매우 얇으며 공간을 거의 차지하지 않는 필름 형태에 가깝다. 따라서, 본 발명에 따른 원통형 이차전지는, 제 1 집전 플레이트(30)와 전지 캔(20) 간의 접촉 방지, 그리고 제 1 전극 탭(11)과 전지 캔(20) 간의 접촉 방지를 위해 별도의 인슐레이터를 적용하는 경우와 비교하여 에너지 밀도가 더욱 증대될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 원통형 이차전지는, 절연 수축 튜브(50)의 얇은 두께로 인해, 젤리롤(10)과 제 1 집전 플레이트(30)의 결합체에 절연 수축 튜브(50)를 적용하여 절연 처리를 마친 상태에서 상기 결합체를 전지 캔(20)에 원활하게 삽입할 수 있도록 한다. 따라서, 원통형 배터리 셀(1)의 제조에 있어서 생산성을 향상시킬 수 있으며, 젤리롤(10)과 제 1 집전 플레이트(30)의 결합체를 전지 캔(20) 내에 삽입하는 과정에서 제품에 불량이 발생할 위험이 적다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 따르는 원통형 배터리 셀(1)은 탑 캡(60)을 포함한다.
상기 탑 캡(60)은 상기 제 1 집전 플레이트(30)와 전기적으로 연결되며 상기 개구부를 커버할 수 있다. 상기 탑 캡(60)은, 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어지는 부품이며, 전지 캔(20)의 상단 개구부를 커버한다. 상기 탑 캡(60)은, 젤리롤(10)의 제 1 전극 탭(11)과 전기적으로 연결되며, 전지 캔(20)과는 전기적으로 절연된다. 따라서, 상기 탑 캡(60)은, 원통형 배터리 셀(1)의 제 1 전극 단자로서 기능할 수 있다.
상기 탑 캡(60)은, 전지 캔(20)에 형성된 비딩부(21) 상에 안착될 수 있다. 상기 탑 캡(60)은, 크림핑부(22)의 형성을 통해 고정될 수 있다. 상기 탑 캡(60)과 전지 캔(20)의 크림핑부(22) 사이에는 전지 캔(20)의 기밀성을 확보하고 전지 캔(20)과 탑 캡(60) 사이의 전기적 절연을 위해 기밀 가스켓(70)이 개재될 수 있다.
상기 탑 캡(60)은, 그 중심부로부터 상방으로 돌출 형성된 돌출부(61)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 돌출부(61)는, 버스바 등의 전기적 연결 부품과의 접촉이 용이할 수 있도록 상방으로 돌출될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 따르는 원통형 배터리 셀(1)은 연결 플레이트(80)를 더 포함할 수 있다.
상기 연결 플레이트(80)는 상기 탑 캡(60)의 하면에 결합되어 상기 제 1 집전 플레이트(30)에 접하는 리드(L)와 전기적으로 접속될 수 있다. 그러나, 연결 플레이트(80)는, 도 8 및 도 9에서와 같이, 전지 내부 공간 감소 및 에너지 밀도 증대를 위해 생략될 수도 있다.
도 10은 도 1의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원통형 배터리 셀(1)이 전기적으로 연결된 이차 전지 집합체 및 이를 수용하는 팩 하우징(2)을 포함한다. 본 발명의 도면에서는, 도면 도시의 편의상 전기적 연결을 위한 버스바, 전력 단자 등의 부품은 생략되었다.
도 11은 도 10의 배터리 팩을 포함하는 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(V)는, 예를 들어 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차(V)일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)을 포함한다. 상기 자동차(V)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)으로부터 전력을 공급 받아 동작한다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 통상의 기술자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
[도면참조부호의 설명]
V: 자동차
3: 배터리 팩
2: 팩 하우징
1: 원통형 배터리 셀
10: 젤리롤
11: 제 1 전극 탭
12: 제 2 전극 탭
20: 전지 캔
21: 비딩부
22: 크림핑부
30: 제 1 집전 플레이트
40: 제 2 집전 플레이트
50: 절연 수축 튜브
51: 제 1 커버부
52: 제 2 커버부
60: 탑 캡
61: 돌출부
70: 기밀 가스켓
80: 연결 플레이트
L: 리드
C: 권취 중심
B: 압입 깊이
H: 개구
D1: 제 1 커버부의 반경 방향 연장 길이
D2: 제 2 커버부의 연장 길이
R10: 젤리롤의 반경
R30: 제 1 집전 플레이트의 반경
T: 제 1 전극 탭의 연장 길이
T1: 제 1 길이
T2: 제 2 길이
A1: 제 1 영역
A2: 제 2 영역

Claims (15)

  1. 상부로 돌출된 제 1 전극 탭 및 하부로 돌출된 제 2 전극 탭을 구비하는 젤리롤;
    상단 개구부를 통해 상기 젤리롤을 수용하며, 상기 제 2 전극 탭과 전기적으로 연결되는 전지 캔;
    상기 젤리롤의 상부에서 상기 제 1 전극 탭에 결합되는 제 1 집전 플레이트;
    상기 제 1 집전 플레이트의 적어도 일부를 커버하는 제 1 커버부 및 상기 젤리롤의 외주면의 상단을 커버하는 제 2 커버부를 포함하는 절연 수축 튜브; 및
    상기 제 1 집전 플레이트와 전기적으로 연결되며 상기 개구부를 커버하는 탑 캡;
    을 포함하는 원통형 배터리 셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 집전 플레이트의 직경은,
    상기 젤리롤의 직경과 대응되는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 집전 플레이트의 직경은, 상기 젤리롤의 직경보다 작고,
    상기 제 1 커버부는, 상기 제 1 전극 탭 및 상기 제 1 집전 플레이트를 모두 커버하는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 젤리롤은,
    상기 제 1 전극 탭이 제 1 길이를 갖는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역의 외측 둘레에 위치하며 상기 제 1 전극 탭이 제 2 길이를 갖는 제 2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 길이는 상기 제 2 길이보다 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전지 캔의 외주면으로부터 상기 제 1 영역과 제 2 영역의 경계 지점에 이르는 거리는, 상기 전지 캔의 외주면 둘레를 압입하여 형성된 비딩부의 압입 깊이보다 크거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 비딩부는,
    상기 제 1 집전 플레이트의 최 하단부보다 더 하방에 위치하는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 집전 플레이트는,
    상기 젤리롤의 상기 제 1 영역을 커버하는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 커버부는,
    상기 젤리롤의 제 2 영역 및 상기 제 1 집전 플레이트를 커버하는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커버부는, 상기 제 2 커버부와 연결되고,
    상기 제 1 커버부의 반경 방향 연장 길이는, 상기 전지 캔의 외주면 둘레를 압입하여 형성된 비딩부의 압입 깊이보다 크거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 수축 튜브는,
    열을 가하면 수축하는 열 수축성을 갖는 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통형 배터리 셀은,
    상기 전지 캔 내부에 수용되는 전해액을 더 포함하고,
    상기 절연 수축 튜브는,
    상기 전해액과 화학적으로 반응하지 않는 재질인 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 커버부의 연장 길이는,
    상기 제 1 전극 탭의 연장 길이보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 원통형 배터리 셀.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 원통형 배터리 셀;을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 14 항에 기재된 배터리 팩;을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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