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KR101222311B1 - 이차 전지 - Google Patents

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KR101222311B1
KR101222311B1 KR1020100055998A KR20100055998A KR101222311B1 KR 101222311 B1 KR101222311 B1 KR 101222311B1 KR 1020100055998 A KR1020100055998 A KR 1020100055998A KR 20100055998 A KR20100055998 A KR 20100055998A KR 101222311 B1 KR101222311 B1 KR 101222311B1
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KR
South Korea
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electrode
electrode assembly
conductive plate
plate
tab
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KR1020100055998A
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곽윤태
김용삼
유석윤
이치영
문종석
김동욱
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로베르트 보쉬 게엠베하
삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명의 한 실시예는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 과제는 단락 유도용 지지판의 디자인을 개선함으로써, 전극 조립체와 전극 단자 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도를 향상시키는 데 있다.
이를 위해 본 발명의 한 실시예는 케이스; 상기 케이스에 수용되고, 제1전극, 제2전극 및 상기 제1,2전극 사이의 세퍼레이터를 포함하며, 상기 제1전극은 물질로 코팅된 코팅 영역 및 활물질로 코팅되지 않은 비코팅 영역으로 이루어진 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체와 상기 케이스 사이에 위치된 지지판을 포함하고, 상기 지지판은 적어도 하나의 제1탭을 갖는 제1도전판을 포함하며, 상기 제1도전판은, 상기 적어도 하나의 제1탭이 상기 비코팅 영역의 전체 영역보다 작은 영역을 덮도록, 상기 적어도 하나의 제1탭에 의해 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명의 한 실시예는 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지는 노트북이나 셀룰러 폰과 같은 소형 전자 장치에 주로 사용되었다. 게다가, 다른 종류의 이차 전지에 비해 고출력, 고용량 및 경량 등의 특성을 가지기 때문에, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에도 사용되기 시작했다.
자동차에 사용되는 리튬이온 이차 전지는 가혹한 환경에서의 안전성 및 신뢰성을 만족해야 한다. 안전성 테스트 항목에는 여러 가지가 있는데, 그중에서 가장 가혹한 테스트로서는 관통, 압괴 및 과충전의 3가지가 있다.
관통과 압괴 테스트의 경우 자동차의 사고시 이차 전지에 발생되는 손상 현상을 예상하여 실시하는 것으로서, 매우 중요한 안전성 항목이다. 특히, 이차 전지의 못 관통 시험이나 압괴 시험과 같이 엄격한 조건의 테스트에 있어서, 관통 및 압괴후 전지의 온도가 과도하게 상승하여서는 안 된다.
본 발명의 한 실시예는 단락 유도용 지지판의 디자인을 개선함으로써, 전극 조립체와 전극 단자 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도가 향상된 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 케이스; 상기 케이스에 수용되고, 제1전극, 제2전극 및 상기 제1,2전극 사이의 세퍼레이터를 포함하며, 상기 제1전극은 활물질로 코팅된 코팅 영역 및 활물질로 코팅되지 않은 비코팅 영역으로 이루어진 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체와 상기 케이스 사이에 위치된 지지판을 포함하고, 상기 지지판은 적어도 하나의 제1탭을 갖는 제1도전판을 포함하며, 상기 제1도전판은, 상기 적어도 하나의 제1탭이 상기 비코팅 영역의 전체 영역보다 작은 영역을 덮도록, 상기 적어도 하나의 제1탭에 의해 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된다.
적어도 하나의 제2탭을 갖는 제2도전판을 더 포함하고, 상기 제2도전판은 상기 적어도 하나의 제2탭에 의해 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된다. 상기 제1도전판 및 제2도전판의 사이에 개재된 절연판을 더 포함한다.
상기 적어도 하나의 제1탭은 서로 이격된 두개의 제1탭을 포함한다.
상기 비코팅 영역은 상기 제1도전판에 용접된다.
상기 제1도전판 및 비코팅 영역은 같은 물질을 포함한다.
상기 제1도전판은 상기 제1전극의 절곡 영역에 대응하는 제1절곡 영역 및 상기 제1전극의 평평한 면에 대응하는 제1평면을 갖는다. 상기 적어도 하나의 제1탭은 상기 제1절곡 영역으로부터 연장된다.
상기 제2도전판은 상기 제2전극의 절곡 영역에 대응하는 제2절곡 영역 및 상기 제2전극의 평평한 면에 대응하는 제2평면을 갖는다.
상기 제2전극은 활물질로 코팅된 코팅 영역 및 활물질로 코팅되지 않은 비코팅 영역으로 이루어지고, 상기 적어도 하나의 제2탭은, 상기 제2전극의 비코팅 영역이 노출되도록, 서로 이격된 두개의 제2탭을 포함한다.
,
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 제1전극 단자를 더 포함하고, 상기 제1전극 단자는 상기 전극 조립체의 내측으로 연장된 용접 영역을 포함한다.
상기 지지판은 금속을 포함한다. 상기 금속은 알루미늄 또는 구리를 포함한다.
상기 제1도전판 및 상기 제2도전판은 다른 물질을 포함한다. 상기 제1도전판은 알루미늄을 포함하고, 상기 제2도전판은 구리를 포함한다.
상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 추가 지지판을 더 포함한다.
상기 지지판에 전기적으로 연결된 추가 전극 조립체를 더 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지는 단락 유도용 지지판에 절개부가 형성됨으로써, 전극 조립체의 비코팅 영역이 절개부를 통하여 외부로 직접 노출된다. 이에 따라, 노출된 전극 조립체의 비코팅 영역과 그것에 삽입된 전극 단자를 직접 그리고 용이하게 용접할 수 있음으로써, 전극 조립체와 전극 단자 사이의 용접 강도가 향상된다.
또한, 단락 유도용 지지판에 절개부가 형성됨으로써, 단락 유도용 지지판의 탭이 두개의 탭으로 분리된다. 즉, 탭이 절개부를 사이에 두고 두개의 탭으로 이격되어 형성된다. 이에 따라, 용접 공정중 용접 에너지가 탭으로만 집중됨으로써, 단락 유도용 지지판과 전극 조립체 사이의 용접 강도도 향상된다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도, 종단면도 및 횡단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1c의 2a 및 2b 영역을 확대 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 구비 단계, 전극 조립체 용접 단계, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판의 용접 단계 및 전극 조립체와 전극 단자의 용접 단계를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 횡단면도 및 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 6a에 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 종단면도 및 횡단면도이고, 도 6c는 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 횡단면도이고, 도 7b는 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 및 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 및 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 및 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 및 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도, 종단면도 및 횡단면도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 케이스(120), 제1전극 단자(130), 제2전극 단자(140), 캡 플레이트(150) 및 단락 유도용 지지판(160)을 포함한다. 상기 케이스(120)는 캔(can)으로 지칭될 수도 있다.
상기 전극 조립체(110)는 제1전극(111), 제2전극(112) 및 세퍼레이터(113)로 이루어진다. 또한, 상기 전극 조립체(110)는 대략 권취된 젤리 롤(Jelly Roll) 형태이거나, 또는 스택된 형태일 수 있다. 상기 제1전극(111)은 양극판일 수 있고, 상기 제2전극(112)은 음극판일 수 있다. 물론, 반대로 상기 제1전극(111)은 음극판이고, 상기 제2전극(112)은 양극판일 수 있다. 상기 제1전극(111)은 제1금속 포일 및 제1활물질을 포함한다. 제1전극(111)이 양극판일 경우, 상기 제1금속 포일은 알루미늄일 수 있고, 상기 제1활물질은 리튬계 산화물일 수 있다. 상기 제2전극(112) 역시 제2금속 포일 및 제2활물질을 포함한다. 상기 제2전극(112)이 음극판일 경우, 상기 제2금속 포일은 구리일 수 있고, 상기 제2활물질은 흑연일 수 있다. 물론, 여기서 상기 재질들로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 세퍼레이터(113)는 상기 제1전극(111) 및 상기 제2전극(112)의 사이에 위치된다. 이러한 세퍼레이터(113)는 다공성의 PE(polyethylene), PP(polypropylene) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 세퍼레이터(113)는 실질적으로 상기 제1전극(111)의 양측면에 위치되거나, 또는 상기 제2전극(112)의 양측면에 위치될 수 있다. 또한, 상기 세퍼레이터(113)는 전극 조립체(110)의 최외곽에 위치되어, 전극 조립체(110)의 소정 영역이 상기 케이스(120), 상기 캡 플레이트(150) 및 상기 단락 유도용 지지판(160)과 쇼트되지 않도록 한다.
더불어, 상기 제1전극(111)은 양극 활물질이 코팅되지 않은 제1비코팅 영역(111c)을 포함하고, 상기 제1비코팅 영역(111c)은 세퍼레이터(113)의 일측을 통하여 외부로 돌출될 수 있다. 또한 상기 제2전극(112) 역시 음극 활물질이 코팅되지 않은 제2비코팅 영역(112c)을 포함하고, 상기 제2비코팅 영역(112c)은 세퍼레이터(113)의 타측을 통하여 외부로 돌출될 수 있다. 즉, 상기 제1비코팅 영역(111c) 및 제2비코팅 영역(112c)의 돌출 방향은 상기 세퍼레이터(113)를 중심으로 서로 반대일 수 있다.
상기 케이스(120)는 두 개의 넓은 측면(121a,121b)과, 두 개의 좁은 측면(122a,122b)과, 하나의 바닥면(123)을 포함한다. 물론, 상기 케이스(120)는 상부가 개방되어 있다. 이러한 케이스(120)에는 상기 전극 조립체(110)가 전해액과 함께 수용된다. 이때, 상기 전극 조립체(110)의 제1비코팅 영역(111c) 및 제2비코팅 영역(112c)이 각각 두개의 좁은 측면(122a,122b)을 향한다. 또한, 상기 케이스(120)는 알루미늄, 구리, 철, 서스(SUS), 세라믹, 폴리머 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)는 각각 상기 전극 조립체(110)의 제1전극(111) 및 제2전극(112)에 전기적으로 접속되어 있다. 즉, 상기 제1전극 단자(130)는 상기 제1전극(111)에 용접되고, 상기 제2전극 단자(140)는 상기 제2전극(112)에 용접될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 제1전극 단자(130)는 제1전극(111)의 제1비코팅 영역(111c)에 용접될 수 있다. 또한, 상기 제2전극 단자(140)는 제2전극(112)의 제2비코팅 영역(112c)에 용접될 수 있다.
도 1b에서 도면 부호 171은 전극 조립체(110)중 제1전극(111)의 제1비코팅 영역(111c)을 상호간 용접한 자국이고, 도면 부호 172는 전극 조립체(110)중 제1전극(111)의 제1비코팅 영역(111c)을 제1전극 단자(130)에 용접한 자국이다. 또한, 도면 부호 173은 단락 유도용 지지판(160)을 제1전극(111)의 제1비코팅 영역(111c)에 용접한 자국이다. 여기서, 상기 제1비코팅 영역(111c)의 상호간 용접에 의해, 상기 제1비코팅 영역(111c)은 상호간 밀착 및 압착된다.
또한, 도 1b에서 도면 부호 181은 전극 조립체(110)중 제2전극(112)의 제2비코팅 영역(112c)을 상호간 용접한 자국이고, 도면 부호 182는 전극 조립체(110)중 제2전극(112)의 제2비코팅 영역(112c)을 제2전극 단자(140)에 용접한 자국이다. 또한, 도면 부호 183은 단락 유도용 지지판(160)을 제2전극(112)의 제2비코팅 영역(112c)에 용접한 자국이다. 여기서, 상기 제2비코팅 영역(112c)의 상호간 용접에 의해, 상기 제2비코팅 영역(112c)은 상호간 밀착 및 압착된다.
또한, 상기 제1전극 단자(130)는 용접부(131), 제1연장부(132), 제2연장부(133) 및 볼트 연장부(134)를 포함하며, 상기 용접부(131)가 상기 전극 조립체(110) 중에서 제1전극(111) 즉, 제1비코팅 영역(111c)의 내측으로 일정 깊이 삽입된다. 이러한 용접부(131)는 제1비코팅 영역(111c)에 용접된다. 또한, 상기 제2전극 단자(140) 역시 용접부(141), 제1연장부(142), 제2연장부(143) 및 볼트 연장부(144)를 포함하며, 상기 용접부(141)가 상기 전극 조립체(110) 중에서 제2전극(112) 즉, 제2비코팅 영역(112c)의 내측으로 일정 깊이 삽입된다. 이러한 용접부(141)는 제2비코팅 영역(112c)에 용접된다. 더불어, 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)의 각 볼트 연장부(134,144)는 캡 플레이트(150)를 관통하여 외측으로 돌출된다.
상기 캡 플레이트(150)는 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)가 외부로 돌출되도록 하면서, 상기 케이스(120)를 덮는다. 물론, 상기 캡 플레이트(150)와 상기 케이스(120) 사이의 경계는 레이저로 용접될 수 있다. 더불어, 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)중에서 각각의 볼트 연장부(134,144)는 상기 캡 플레이트(150)를 관통하는데, 그 외주연에 각각 절연재(151a,151b)가 형성될 수 있다. 따라서 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)는 캡 플레이트(150)와 전기적으로 절연된다. 이러한 구성에 의해, 상기 케이스(120) 및 상기 캡 플레이트(150)는 전기적으로 중성일 수 있다. 즉, 상기 케이스(120) 및 상기 캡 플레이트(150)는 극성(양극 또는 음극)을 갖지 않는다. 경우에 따라 상기 케이스(120) 및 캡 플레이트(150)는 극성을 가질 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
더불어 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)중에서 볼트 연장부(134,144)에는 넛트(135,145)가 각각 결합되어 있다. 따라서 상기 제1전극 단자(130) 및 상기 제2전극 단자(140)는 캡 플레이트(150)에 단단하게 고정된다. 더욱이, 상기 캡 플레이트(150)에는 전해액 마개(152)가 결합될 수 있고, 상대적으로 얇은 두께를 갖는 안전벤트(153)도 형성될 수 있다. 실질적으로, 이러한 캡 플레이트(150)는 상기 케이스(120)와 동일 재질로 형성될 수 있다.
상기 단락 유도용 지지판(160)은 상기 전극 조립체(110)와 상기 케이스(120)의 사이에 위치된다. 즉, 상기 단락 유도용 지지판(160)은 상기 전극 조립체(110)와 상기 케이스(120)중 적어도 하나의 넓은 측면(121a)의 사이에 위치된다.
상기 단락 유도용 지지판(160)은 제1도전판(161), 제2도전판(162) 및 상기 제1도전판(161)과 제2도전판(162) 사이에 위치된 절연판(163)으로 이루어진다. 상기 제1도전판(161)은 상기 제1전극(111)중 제1비코팅 영역(111c)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제1도전판(161)은 상기 제1비코팅 영역(111c)에 용접된다. 상기 제2도전판(162)은 상기 제2전극(112)중 제2비코팅 영역(112c)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제2도전판(162)은 상기 제2비코팅 영역(112c)에 용접된다. 상기 절연판(163)은 단락 유도용 지지판(160)의 동작 전까지 제1도전판(161)과 제2도전판(162)의 전기적 단락을 방지하는 역할을 한다. 더불어, 상기 단락 유도용 지지판(160)과 상기 케이스(120)의 사이에도 절연판(164)이 위치된다. 상기 절연판(164)은 단락 유도용 지지판(160)의 동작 전까지 제1도전판(161)과 케이스(120)의 사이에 전기적 단락을 방지하는 역할을 한다.
이와 같이 하여, 단락 유도용 지지판(160)에 절개부(161d,162d)가 형성됨으로써, 전극 조립체(110)의 비코팅 영역(111c,112c)이 절개부(161d,162d)를 통하여 외부로 직접 노출된다. 이에 따라, 노출된 전극 조립체(110)의 비코팅 영역(111c,112c)과 그것에 삽입된 전극 단자(130,140)를 직접 그리고 용이하게 용접할 수 있음으로써, 전극 조립체(110)와 전극 단자(130,140) 사이의 용접 강도가 향상된다.
또한, 단락 유도용 지지판(160)에 제1,2절개부(161d,162d)가 형성됨으로써, 단락 유도용 지지판(160)의 제1,2탭(161a,162a)이 두개의 영역으로 분리된다. 즉, 제1,2탭(161a,162a)이 제1,2절개부(161d,162d)를 사이에 두고 두개의 영역으로 이격되어 형성된다. 이에 따라, 용접 공정중 용접 에너지가 제1,2탭(161a,162a)으로만 집중됨으로써, 단락 유도용 지지판(160)과 전극 조립체(110) 사이의 용접 강도도 향상된다.
한편, 이차 전지의 관통이나 압괴시 상기 절연판(163)이 찢어지거나 또는 손상되면서, 상기 단락 유도용 지지판(160)의 제1도전판(161) 및 제2도전판(162)이 직접 전기적으로 단락된다. 상기 단락 유도용 지지판(160)의 제1도전판(161) 및 제2도전판(162)은 전기 저항이 상대적으로 작으므로, 단락시 열을 거의 발생시키지 않으며, 대전류를 신속하게 소모한다. 이에 따라, 이차 전지(100)의 관통 또는 압괴시 발열 현상이 거의 발생하지 않음으로써, 이차 전지의 관통 및 압괴 안전성이 향상되고, 또한 이차 전지의 신뢰성도 향상된다.
또한, 단락 유도용 지지판(160)은 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 사이에 비교적 두꺼운 판(plate) 형태로 위치됨으로써, 전극 조립체(110)를 지지하는 기능을 갖고, 또한 케이스(120)의 스웰링도 억제하는 기능을 갖는다.
더불어, 단락 유도용 지지판(160)은 전극 조립체(110)의 표면을 따라 절곡되어 있음으로써, 상기 단락 유도용 지지판(160)은 상기 전극 조립체(110)의 표면에 자연스럽게 밀착된다. 따라서, 단락 유도용 지지판(160)의 제1도전판(161)은 제1비코팅 영역(111c)에 용이하게 용접될 수 있고, 이에 따라 용접 강도도 향상된다. 또한, 단락 유도용 지지판(160)의 제2도전판(162)은 제2비코팅 영역(112c)에 용이하게 용접될 수 있고, 이에 따라 용접 강도도 향상된다.
더욱이, 단락 유도용 지지판(160)은 미리 절곡되어 형성됨으로써, 어떠한 복원력도 존재하지 않는다. 따라서, 제1전극 단자(130)와 제1비코팅 영역(111c) 사이의 용접 강도가 저하되지 않는다. 더불어, 제2전극 단자(140)와 제2비코팅 영역(112c) 사이의 용접 강도도 저하되지 않는다.
여기서, 단락 유도용 지지판이 절곡된 형태가 아니고 평판 형태로 상기 전극 조립체의 제1비코팅 영역 및 제2비코팅 영역에 각각 용접된다면, 단락 유도용 지지판이 강제로 굽혀지게 된다. 따라서, 단락 유도용 지지판의 용접 이후 원래의 형태로 되돌아가려고 하는 복원력이 발생될 것이다. 따라서, 이러한 경우 단락 유도용 지지판과 전극 조립체 사이의 용접 강도가 저하될 수 있다. 더욱이, 이에 따라 전극 단자와 전극 조립체 사이의 용접 강도도 저하될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1c의 2a 및 2b 영역을 확대 도시한 것이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)는 예를 들면 제1금속 포일(111a)(예를 들면, 알루미늄 포일 또는 알루미늄 메쉬), 제1활물질(111b)(예를 들면, 리튬계 산화물) 및 제1활물질이 코팅되지 않은 제1비코팅 영역(111c)으로 이루어진 제1전극(111)을 포함한다.
또한, 상기 전극 조립체(110)는 예를 들면, 제2금속 포일(112a)(예를 들면, 구리 포일), 제2활물질(112b)(예를 들면, 흑연) 및 제2활물질이 코팅되지 않은 제2비코팅 영역(112c)으로 이루어진 제2전극(112)을 포함한다. 더불어, 상기 제1전극(111)의 상부 및 하부에는 PE 또는 PP 재질의 세퍼레이터(113)가 각각 위치된다. 물론, 상기 제2전극(112)의 상부 및 하부에도 PE 또는 PP 재질의 세퍼레이터(113)가 위치된다.
여기서, 상기 제1비코팅 영역(111c)은 세퍼레이터(113)의 일측을 통해서 외부로 연장되어 있다. 이러한 제1비코팅 영역(111c)은 제1전극 단자(130)의 용접부(131) 및 단락 유도용 지지판(160)의 제1도전판(161)과의 용접성이 향상되도록, 상호간 밀착 및 용접되어 있다.
더불어, 상기 제2비코팅 영역(112c) 역시 세퍼레이터(113)의 타측을 통해서 외부로 연장되어 있다. 이러한 제2비코팅 영역(112c)은 제1전극 단자(140)의 용접부(141) 및 단락 유도용 지지판(160)의 제2도전판(162)과의 용접성이 향상되도록, 상호간 밀착 및 용접되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 단락 유도용 지지판(160)은 제1전극(111)의 제1비코팅 영역(111c)에 전기적으로 접속되는 제1도전판(161)과, 제2전극(112)의 제2비코팅 영역(112c)에 전기적으로 접속되는 제2도전판(162)과, 상기 제1도전판(161)과 상기 제2도전판(162)의 사이에 개재된 절연판(163)을 포함한다.
상기 제1도전판(161)은 상기 제1비코팅 영역(111c)에 용접되는 제1탭(161a), 상기 제1탭(161a)으로부터 연장되어 절곡된 제1절곡 영역(161b) 및 상기 제1절곡 영역(161b)으로부터 연장되어 절곡되며, 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)을 덮는 제1평면(161c)을 포함한다. 여기서, 상기 제1탭(161a) 및 상기 제1절곡 영역(161b)의 합친 가로 방향 폭은 상기 제1비코팅 영역(111c)의 가로 방향 폭과 거의 같으며, 상기 제1평면(161c)의 면적은 상기 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)의 면적과 거의 같다. 또한, 상기 제1탭(161a)에는 제1절개부(161d)가 형성되며, 이러한 제1절개부(161d)를 통하여 제1비코팅 영역(111c)의 소정 영역이 외부로 노출된다. 따라서, 전극 조립체(110)의 제1비코팅 영역(111c)과 제1전극 단자(130)의 제1용접부(131)가 용이하게 용접된다. 즉, 상기 제1절개부(161d)에 용접 툴(도시되지 않음)이 위치될 수 있음으로써, 전극 조립체(110)의 제1비코팅 영역(111c)과 제1전극 단자(130)의 제1용접부(131)가 용이하게 용접될 수 있다. 또한, 상기 제1탭(161a)은 제1비코팅 영역(111c)에 직접 용접됨으로써, 제1비코팅 영역(111c)에 전기적으로 연결된다. 더불어, 상기 제1절곡 영역(161b)은 제1탭(161a)과 제1평면(161c)을 연결하며 소정 각도로 절곡되어 있다. 이러한 제1절곡 영역(161b)에 의해 제1탭(161a)은 제1비코팅 영역(111c)에 밀착되고, 제1평면(161c)은 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)에 밀착된다. 즉, 상기 제1비코팅 영역(111c)은, 제1용접부(131)와의 용접성을 높이기 위해, 서로 밀착 및 압착된다. 이에 따라 상기 제1비코팅 영역(111c)에는 자연스럽게 절곡 영역(111d)이 형성되는데, 이러한 절곡 영역(111d)에 상기 제1절곡 영역(161b)이 밀착된다.
이와 같이 하여, 제1비코팅 영역(111c)에는 제1탭(161a)이 밀착되고, 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)에는 제1평면(161c)이 밀착된다. 실질적으로, 상기 제1평면(161c)은 절연판(163)에 먼저 밀착된다. 상기 제1도전판(161)은 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)일 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 특히, 상기 제1비코팅 영역(111c)이 알루미늄일 경우 상기, 상기 제1도전판(161)은 알루미늄으로 제조됨이 바람직하다. 더불어, 이러한 제1도전판(161)의 두께는 실험적으로 대략 100~400㎛가 바람직하다. 상기 수치 범위에서, 관통이나 압괴에 의한 단락 발생시 이차 전지의 온도 증가 현상이 상대적으로 작다. 더불어, 도면에서는 상기 제1도전판(161)을 한 장으로 도시하였으나, 이는 다수개로 이루어질 수 있다.
상기 절연판(163)은 상기 제1도전판(161)과 제2도전판(162)의 사이에 개재된다. 상기 절연판(163)은 단락 유도용 지지판(160)이 동작하기 전까지 제1도전판(161)과 제2도전판(162)이 상호간 전기적으로 절연되도록 한다. 실질적으로, 이러한 절연판(163)의 재질은 세퍼레이터의 재질과 같을 수 있다. 즉, 상기 절연판(163)은 PE 또는 PP로 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2도전판(162)은 상기 제2비코팅 영역(112c)에 접속되는 제2탭(162a), 상기 제2탭(162a)으로부터 연장되어 절곡된 제2절곡 영역(162b) 및 상기 제2절곡 영역(162b)으로부터 연장되며, 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)을 덮는 제2평면(162c)을 포함한다. 여기서, 상기 제2탭(162a) 및 상기 제2절곡 영역(162b)의 합친 가로 방향 폭은 상기 제2비코팅 영역(112c)의 가로 방향 폭과 거의 같으며, 상기 제2평면(162c)의 면적은 상기 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)이 갖는 면적과 거의 같다. 또한, 상기 제2탭(162a)에는 제2절개부(162d)가 형성되며, 이러한 제2절개부(162d)를 통하여 제2비코팅 영역(112c)이 외부로 노출된다. 따라서, 전극 조립체(110)의 제2비코팅 영역(112c)과 제2전극 단자(140)의 제2용접부(141)가 용이하게 용접된다. 또한, 상기 제2탭(162a)은 제2비코팅 영역(112c)에 직접 용접됨으로써, 제2비코팅 영역(112c)에 전기적으로 연결된다. 더불어, 상기 제2절곡 영역(162b)은 제2탭(162a)과 제2평면(162c)을 연결하며 소정 각도로 절곡되어 있다. 이러한 제2절곡 영역(162b)에 의해 제2탭(162a)은 제2비코팅 영역(112c)에 밀착되고, 제2평면(162c)은 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)에 직접 밀착된다. 즉, 상기 제2비코팅 영역(112c)은, 제2용접부(141)와의 용접성을 높이기 위해, 서로 밀착 및 압착된다. 이에 따라 상기 제2비코팅 영역(112c)에는 자연스럽게 절곡 영역(112d)이 형성되는데, 이러한 절곡 영역(112d)에 상기 제2절곡 영역(162b)이 밀착된다. 이와 같이 하여, 제2비코팅 영역(112c)에는 제2탭(162a)이 밀착되고, 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)에는 제2평면(161c)이 직접 밀착된다. 상기 제2도전판(162)은 구리 또는 알루미늄일 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 특히, 상기 제2비코팅 영역(112c)이 구리일 경우 상기, 상기 제2도전판(162)은 구리로 제조됨이 바람직하다. 더불어, 이러한 제2도전판(162)의 두께는 실험적으로 대략 100~400㎛가 바람직하다. 상기 수치 범위에서, 관통이나 압괴에 의한 단락 발생시 이차 전지의 온도 증가 현상이 상대적으로 작다. 더불어, 도면에서는 상기 제2도전판(162)을 한 장으로 도시하였으나, 이는 다수개로 이루어질 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 구비 단계, 전극 조립체 용접 단계, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판의 용접 단계 및 전극 조립체와 전극 단자의 용접 단계를 도시한 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 전극 조립체 구비 단계에서는, 예를 들면 제1비코팅 영역(111c)이 서로 일정 간격을 가지며, 제1비코팅 영역(111c)의 사이에 비교적 큰 공간이 없는 전극 조립체(110)를 구비한다. 물론, 이때 제2비코팅 영역 역시 서로 일정 간격을 가지며, 제2비코팅 영역의 사이에 비교적 큰 공간이 마련되지 않는다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체 용접 단계에서는, 예를 들면 제1비코팅 영역(111c)을 대향하는 양측으로 각각 모아서 용접한다. 즉, 제1비코팅 영역(111c)의 양측을 각각 압착한 이후에, 압착된 영역을 용접 툴로 용접한다. 그러면, 전극 조립체(110)중 제1비코팅 영역(111c)의 대략 중앙에 공간(S)이 형성되며, 제1비코팅 영역(111c)의 외측 표면에는 자연스럽게 절곡 영역(111d)이 형성된다. 즉, 전극 조립체(110)중 예를 들면 전방 넓은 측면(114)이 가장 바깥에 위치하고, 이어서 상기 전방 넓은 측면(114)으로부터 절곡 영역(111d)이 형성되고, 상기 절곡 영역(111d)으로부터 가장 안쪽에 제1비코팅 영역(111c)이 위치된다. 이와 같이 제1비코팅 영역(111c)을 상호간 용접하게 되면, 이후의 단락 유도용 지지판 및 전극 단자의 용접이 편리할 뿐만 아니라, 용접 강도도 향상된다. 더불어, 대전류의 흐름도 향상된다. 여기서, 상기 제1비코팅 영역(111c)과 유사하게 제2비코팅 영역도 압착된 이후 용접된다.
도 4b에서, 수평 방향의 화살표는 제1비코팅 영역(111c)에서 용접 포인트를 도시한 것이다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판의 용접 단계에서는 단락 유도용 지지판(160)중 예를 들면, 제1도전판(161)의 제1탭(161a)을 제1비코팅 영역(111c)에 용접한다. 이때, 제1비코팅 영역(111c)은 이미 압착되어 있음으로써, 제1탭(161a)과 제1비코팅 영역(111c) 사이의 용접은 수월하다. 더욱이, 제1도전판(161)의 제1탭(161a), 제1절곡 영역(161b) 및 제1평면(161c)은 전극 조립체(110)의 표면을 따라 절곡되어 있음으로써, 제1탭(161a)과 제1비코팅 영역(111c) 사이의 용접은 더욱 수월해진다. 또한, 제1탭(161a)은 제1절개부(161d)에 의해 일정 거리 이격됨으로써, 용접 툴에 의한 용접 에너지는 대부분 제1탭(161a)에 집중된다. 따라서, 제1탭(161a)과 제1비코팅 영역(111c) 사이의 용접 강도는 더욱 향상된다.
여기서, 제1도전판(161)과 유사하게, 제2도전판도 제2비코팅 영역에 용접된다.
도 4c에서, 수평 방향의 화살표는 제1비코팅 영역(111c)과 단락 유도용 지지판(160)의 용접 포인트를 도시한 것이다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 전극 조립체와 전극 단자의 용접 단계에서는 제1전극 단자(130)중 용접부(131)를 제1비코팅 영역(111c)의 일측에 밀착시킨 상태에서, 용접툴을 이용하여 상기 용접부(131)와 제1비코팅 영역(111c)을 상호간 용접한다. 물론, 이때 용접툴은 상기 제1도전판(161)의 제1탭(161a) 사이에 형성된 제1절개부(161d)를 통하여 상기 제1비코팅 영역(111c)에 접촉됨으로써, 제1전극 단자(130)중 용접부(131)와 전극 조립체(110)중 제1비코팅 영역(111c) 사이의 용접이 용이하게 수행된다. 더불어, 이러한 공정에 의해 제1전극 단자(130)중 용접부(131)와 전극 조립체(110)중 제1비코팅 영역(111c) 사이의 용접 강도도 더욱 향상된다.
여기서, 제1전극 단자(130)와 유사하게, 제2전극 단자도 제2비코팅 영역에 용접된다.
도 4d에서, 수평 방향의 화살표는 제1비코팅 영역(111c)과 전극 단자(130)의 용접부(131)의 용접 포인트를 도시한 것이다.
이와 같이 하여, 전극 조립체의 비코팅 영역이 절개부를 통하여 외부로 노출되고, 이에 따라 전극 조립체의 비코팅 영역과 전극 단자가 직접 용접할 수 있음으로써, 전극 조립체와 전극 단자 사이의 용접 강도가 향상된다.
또한, 단락 유도용 지지판의 탭이 절개부를 사이에 두고 두개의 탭으로 이격되어 위치됨으로써, 용접 공정중 용접 에너지가 탭에 집중되고, 이에 따라, 단락 유도용 지지판과 전극 조립체 사이의 용접 강도도 향상된다.
또한, 단락 유도용 지지판이 전극 조립체의 표면을 따라 미리 절곡 형성되어 있음으로써, 단락 유도용 지지판은 자연스럽게 전극 조립체의 표면에 밀착된다. 즉, 단락 유도용 지지판에 어떠한 복원력도 존재하지 않는다. 따라서, 단락 유도용 지지판과 전극 조립체 사이의 용접 작업성이 좋을 뿐만 아니라, 용접 강도도 향상된다. 더욱이, 용접 이후 단락 유도용 지지판에 복원력이 존재하지 않음으로써, 전극 단자와 비코팅 영역 사이의 용접 강도도 저하되지 않는다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 횡단면도 및 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 2개의 단락 유도용 지지판(260,260')을 포함할 수 있다. 즉, 전극 조립체(110)의 전방에 구비된 넓은 측면(114)에 제1단락 유도용 지지판(260)이 위치되고, 전극 조립체(110)의 후방에 구비된 넓은 측면(도면 부호 미도시)에 제2단락 유도용 지지판(260')이 위치될 수 있다. 물론, 제1,2단락 유도용 지지판(260,260')은 앞에서 설명한 바와 같이, 제1도전판(261,261'), 제2도전판(262,262') 및 절연판(263,263')을 각각 포함한다.
더불어, 제1,2단락 유도용 지지판(260,260')의 제1도전판(261,261')은 제1비코팅 영역(111c)에 전기적으로 연결되고, 제2도전판(262,262')은 제2비코팅 영역(112c)에 각각 전기적으로 연결된다.
여기서, 제1,2절개부(261d,261d')를 갖는 제1,2탭(261,261'), 제1,2절곡 영역(261b,261b') 및 제1,2평면(261c,261c')으로 이루어진 제1도전판(261,261'), 그리고 제1,2절개부(262d,262d')를 갖는 제1,2탭(262,262'), 절곡된 제1,2절곡 영역(262b,262b') 및 제1,2평면(262c,262c')으로 이루어진 제2도전판(262,262')의 형태 및 상호 관계는 앞에서 설명한 것과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
이와 같이 하여, 이차 전지(200)는 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 전방의 넓은 측면(121a) 사이뿐만 아니라, 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 후방의 넓은 측면(121b) 사이에도 단락 유도용 지지판(260,260')이 위치됨으로써, 이차 전지(200)의 관통 및 압괴 안전성이 더욱 향상된다.
더욱이, 전극 조립체(110)의 전방 및 후방에 각각 단락 유도용 지지판(260,260')이 위치됨으로써, 이차 전지의 스웰링도 더욱 효율적으로 억제된다.
더불어, 단락 유도용 지지판중 탭에 절개부가 형성됨으로써, 전극 조립체와 전극 단자의 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도도 향상된다.
도 6a에 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 종단면도 및 횡단면도이고, 도 6c는 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(300)는 단락 유도용 지지판(360)이 단순히 한 장의 도전판으로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 한 장의 단락 유도용 지지판(360)은 제1탭(360a), 제1절곡 영역(360b) 및 제1평면(360c)으로 이루어질 수 있다. 상기 제1탭(360a)은 전극 조립체(110)의 제2비코팅 영역(112c)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1탭(360a)이 제2비코팅 영역(112c)에 용접될 수 있다. 물론, 이에 따라 단락 유도용 지지판(360)은 상기 제2전극(112)과 동일한 극성을 가질 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 단락 유도용 지지판(360)은 상기 제2비코팅 영역(112c)에 용접되는 제1탭(360a), 상기 제1탭(360a)으로부터 연장되어 절곡된 제1절곡 영역(360b) 및 상기 제1절곡 영역(360b)으로부터 연장되어 절곡되며, 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)을 덮는 제1평면(360c)을 포함한다. 여기서, 상기 제1탭(360a)에는 제1절개부(360d)가 형성되며, 이러한 제1절개부(360d)를 통하여 제2비코팅 영역(112c)이 외부로 노출된다. 따라서, 전극 조립체(110)의 제2비코팅 영역(112c)과 제2전극 단자(140)의 제2용접부(141)가 용이하게 용접된다. 또한, 상기 제1절곡 영역(360b)은 제2비코팅 영역(112c)에 직접 용접됨으로써, 제2비코팅 영역(112c)에 전기적으로 연결된다. 더불어, 상기 제1절곡 영역(360b)은 제1탭(360a)과 제1평면(360c)을 연결하며 소정 각도로 절곡되어 있다. 이러한 제1절곡 영역(360b)에 의해 제1탭(360a)은 제2비코팅 영역(112c)에 밀착되고, 제1평면(360c)은 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)에 밀착된다. 즉, 상기 제2비코팅 영역(112c)은, 제2용접부(141)와의 용접성을 높이기 위해, 서로 밀착 및 압착된다. 이에 따라 상기 제2비코팅 영역(112c)에는 자연스럽게 절곡 영역(112d)이 형성되는데, 이러한 절곡 영역(112d)에 상기 제1절곡 영역(360b)이 밀착된다. 이와 같이 하여, 제2비코팅 영역(112c)에는 제1탭(360a)이 밀착되고, 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)에는 제1평면(360c)이 밀착된다. 상기 단락 유도용 지지판(360)는 구리 또는 알루미늄일 수 있다. 그러나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 특히, 상기 제2비코팅 영역(112c)이 구리일 경우 상기, 상기 단락 유도용 지지판(360)은 구리로 제조됨이 바람직하다. 더불어, 이러한 단락 유도용 지지판(360)의 두께는 실험적으로 대략 100~400㎛가 바람직하다. 상기 수치 범위에서, 관통이나 압괴에 의한 단락 발생시 이차 전지의 온도 증가 현상이 상대적으로 작다. 더불어, 도면에서는 상기 단락 유도용 지지판(360)을 한 장으로 도시하였으나, 이는 다수개로 이루어질 수 있다.
한편, 케이스(120)는, 예를 들면, 상기 전극 조립체(110)의 제1전극(111)에 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 상기 케이스(120)는 예를 들면, 양극일 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 제1전극 단자(130)가 직접 캡 플레이트(150)에 접촉될 수 있다. 따라서, 상기 캡 플레이트(150)는 상기 제1전극 단자(130)와 같은 극성을 가지며, 일례로 양극이 될 수 있다.
물론, 반대로 상기 한 장의 단락 유도용 지지판(360)은 제1비코팅 영역(111c)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 단락 유도용 지지판(360)은 제1전극(111)과 동일한 양극일 수 있다. 이때 케이스(120)는, 예를 들면, 상기 전극 조립체(110)의 제2전극(112)에 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 상기 케이스(120)는 예를 들면, 음극일 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 제2전극 단자(140)가 직접 캡 플레이트(150)에 접촉될 수 있다. 따라서, 상기 캡 플레이트(150)는 상기 제2전극 단자(140)와 같은 극성을 가지며, 일례로 음극이 될 수 있다.
이와 같이 하여, 상기 한 장의 단락 유도용 지지판(360)과 상기 케이스(120)는 반대의 극성을 갖는다. 물론, 상기 한 장의 단락 유도용 지지판(360)과 상기 케이스(120)의 사이에는 절연판(364)이 개재됨으로써, 상기 단락 유도용 지지판(360)은 상기 케이스(120)로부터 전기적으로 분리된다.
이와 같이 하여, 이차 전지(300)의 관통이나 압괴시 상기 절연판(364)이 찢어지거나 또는 손상되면서, 상기 단락 유도용 지지판(360)과 상기 케이스(120)가 직접 단락된다. 상기 단락 유도용 지지판(360) 및 상기 케이스(120)는 전기 저항이 상대적으로 작으므로, 단락시 열을 거의 발생시키지 않으며, 대전류를 신속하게 소모한다. 이에 따라, 이차 전지(300)의 관통 또는 압괴시 발열 현상이 거의 발생하지 않음으로써, 이차 전지(300)의 안전성 및 신뢰성이 향상된다.
물론, 단락 유도용 지지판중 제1탭에 제1절개부가 형성됨으로써, 전극 조립체와 전극 단자의 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도도 향상된다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 횡단면도이고, 도 7b는 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(400)는 2개의 단락 유도용 지지판(460,460')을 포함할 수 있다. 즉, 전극 조립체(110)의 전방 넓은 측면(114)에 제1단락 유도용 지지판(460)이 위치되고, 전극 조립체(110)의 후방 넓은 측면(도면 부호 미도시)에 제2단락 유도용 지지판(460')이 위치될 수 있다. 물론, 각각의 제1,2단락 유도용 지지판(460,460')은 제1절개부(460d,460d')를 갖는 제1탭(460a,460a'), 제1절곡영역(460b,460b') 및 절곡된 제3평면(460c,460c')을 각각 포함한다.
또한, 상기 제1,2단락 유도용 지지판(460,460')은 제1탭(460a,460a')이 제2비코팅 영역(112c)에 각각 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제1,2단락 유도용 지지판(460,460')은 제1탭(460a,460a')이, 예를 들면, 제2비코팅 영역(112c)에 각각 용접된다.
이와 같이 하여, 이차 전지(400)는 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 전방의 넓은 측면(121a)의 사이에 제1단락 유도용 지지판(460)이 위치되고, 전극 조립체(110)와 케이스(120)의 후방의 넓은 측면(121b)의 사이에 제2단락 유도용 지지판(460')이 위치됨으로써, 이차 전지(400)의 관통 및 압괴 안전성이 더욱 향상된다. 더욱이, 전극 조립체(110)의 전방 및 후방에 각각 단락 유도용 지지판(460,460')이 위치됨으로써, 이차 전지의 스웰링도 더욱 효율적으로 억제된다.
더불어, 단락 유도용 지지판중 제1탭에 제1절개부가 형성됨으로써, 전극 조립체와 전극 단자의 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도도 향상된다.
도 7a에서 미설명 부호 464'는 절연판이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 및 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예는 2개 이상의 전극 조립체(710)를 포함할 수 있다. 물론, 상기 2개의 전극 조립체(710)에는 제1전극 단자(130) 및 제2전극 단자(도시되지 않음)가 전기적으로 접속된다. 더불어, 예를 들면, 상기 제1전극 단자(130)는 용접부(131), 제1연장부(132), 제2연장부(133) 및 볼트 연장부(134)로 이루어질 수 있다. 더불어, 이러한 제1전극 단자(130)는 2개의 전극 조립체(710)에 형성된 제1비코팅 영역(111c)에 전기적으로 연결된다. 제2전극 단자 역시 상기 제1전극 단자(130)와 동일한 구조를 하며, 이러한 제2전극 단자는 2개의 전극 조립체(710)에 형성된 제2비코팅 영역(112c)에 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 2개의 전극 조립체(710)중 어느 하나의 전방 넓은 측면(114)에 단락 유도용 지지판(760)이 위치될 수 있다. 물론, 이러한 단락 유도용 지지판(760)은 제1도전판(761), 제2도전판(762) 및 절연판(763)을 포함한다. 또한, 실질적으로 상기 단락 유도용 지지판(760)은 상기 두 개의 전극 조립체(710)중 어느 하나의 전방 넓은 측면(114)과 케이스(도시되지 않음) 사이에 개재된 형태를 한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 또 다른 실시예는 대용량인 동시에, 관통 및 압괴 안전성이 향상된 이차 전지를 제공한다. 더불어, 이차 전지의 스웰링도 억제된다.
또한, 단락 유도용 지지판중 탭에 절개부가 형성됨으로써, 전극 조립체와 전극 단자의 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도도 향상된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 및 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예는 2개 이상의 전극 조립체(710)를 포함할 수 있다. 물론, 상기 2개의 전극 조립체(710)에는 제1전극 단자(130) 및 제2전극 단자(도시되지 않음)가 전기적으로 접속된다
더불어, 상기 2개의 전극 조립체(710)중 어느 하나의 전방 넓은 측면(114)에 제1단락 유도용 지지판(860)이 위치되고, 다른 하나의 후방 넓은 측면에 제2단락 유도용 지지판(860')이 위치될 수 있다. 물론, 상기 제1단락 유도용 지지판(860)은 제1도전판(861), 제2도전판(862) 및 절연판(863)을 포함하고, 상기 제2단락 유도용 지지판(860')은 제1도전판(861'), 제2도전판(862') 및 절연판(863')을 포함한다.
이와 같이 하여, 전극 조립체와 케이스의 전방 넓은 측면 사이에 제1단락 유도용 지지판(860)이 위치되고, 전극 조립체와 케이스의 후방 넓은 측면 사이에 제2단락 유도용 지지판(860')이 위치됨으로써, 이차 전지의 관통 및 압괴 안전성이 더욱 향상된다. 더불어, 이차 전지의 스웰링도 더욱 효율적으로 억제된다.
더불어, 단락 유도용 지지판중 탭에 절개부가 형성됨으로써, 전극 조립체와 전극 단자의 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도도 향상된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 및 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예는 2개 이상의 전극 조립체(710)를 포함할 수 있다. 더불어, 상기 2개의2 전극 조립체(710)중 어느 하나의 전방 넓은 측면(114)에 한 장으로 이루어진 단락 유도용 지지판(960)이 위치될 수 있다.
이와 같이 하여, 이차 전지는 대용량을 가지면서도, 관통 및 압괴 안전성이 향상된다. 물론, 이차 전지의 스웰링도 억제된다.
더불어, 단락 유도용 지지판중 탭에 절개부가 형성됨으로써, 전극 조립체와 전극 단자의 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도도 향상된다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체 및 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 분해 사시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예는 2개 이상의 전극 조립체(710)를 포함할 수 있다. 더불어, 상기 2개의 전극 조립체(710)중 어느 하나의 전방 넓은 측면(114)에 제1단락 유도용 지지판(1060)이 위치되고, 다른 하나의 후방 넓은 측면에 제2단락 유도용 지지판(1060')이 위치될 수 있다.
이와 같이 하여, 이차 전지는 대용량을 가지면서도, 관통 및 압괴 안전성이 더욱 향상된다. 물론, 이차 전지의 스웰링도 억제된다.
더불어, 단락 유도용 지지판중 탭에 절개부가 형성됨으로써, 전극 조립체와 전극 단자의 사이, 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 용접 강도도 향상된다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체와 단락 유도용 지지판 사이의 관계를 도시한 사시도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 단락 유도용 지지판(1160)은 제1도전판(1161), 제2도전판(1162) 및 상기 제1도전판(1161)과 제2도전판(1162) 사이에 위치된 절연판(1163)을 포함한다.
여기서, 상기 제1도전판(1161)은 상기 제1비코팅 영역(111c)에 용접되는 하나의 제1탭(1161a)을 갖는다. 따라서, 상기 제1탭(1161a)의 주변에 상대적으로 넓은 절개부(1161d)가 형성된다. 이와 같이 하여, 전극 조립체(110)의 비코팅 영역(111c)이 제1절개부(1161d)를 통하여 외부로 상대적으로 넓게 노출된다. 이에 따라, 노출된 전극 조립체(110)의 비코팅 영역(111c)과 그것에 삽입된 전극 단자(130)를 직접 그리고 용이하게 용접할 수 있음으로써, 전극 조립체(110)와 전극 단자(130) 사이의 용접 강도가 향상된다.
또한, 상기 제2도전판(1162)은 상기 제2비코팅 영역(112c)에 용접되는 하나의 제2탭(1162a)을 갖는다. 따라서, 상기 제2탭(1162a)의 주변에 상대적으로 넓은 제2절개부(1162d)가 형성된다. 이와 같이 하여, 전극 조립체(110)의 비코팅 영역(112c)이 제2절개부(1162d)를 통하여 외부로 상대적으로 넓게 노출된다. 이에 따라, 노출된 전극 조립체(110)의 비코팅 영역(112c)과 그것에 삽입된 전극 단자(140)를 직접 그리고 용이하게 용접할 수 있음으로써, 전극 조립체(110)와 전극 단자(140) 사이의 용접 강도가 향상된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 이차 전지
110; 전극 조립체 111; 제1전극
111a; 제1금속 포일 111b; 제1활물질
111c; 제1비코팅 영역 112; 제2전극
112a; 제2금속 포일 112b; 제2활물질
112c; 제2비코팅 영역 113; 세퍼레이터
120; 케이스 121a,121b; 넓은 측면
122a,122b; 좁은 측면 123; 바닥면
130; 제1전극 단자 131; 용접부
132; 제1연장부 133; 제2연장부
134; 볼트 연장부 135; 넛트
140; 제2전극 단자 141; 용접부
142; 제1연장부 143; 제2연장부
144; 볼트 연장부 145; 넛트
150; 캡 플레이트 151a, 151b; 절연재
152; 전해액 마개 153; 안전벤트
160; 단락 유도용 지지판 161; 제1도전판
161a; 제1탭 161b; 제1절곡 영역
161c; 제1평면 161d; 제1절개부
162; 제2도전판 162a; 제2탭
162b; 제2절곡 영역 162c; 제2평면
162d; 제2절개부

Claims (17)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 수용되고, 제1전극, 제2전극 및 상기 제1,2전극 사이의 세퍼레이터를 포함하며, 상기 제1전극은 활물질로 코팅된 코팅 영역 및 활물질로 코팅되지 않은 비코팅 영역으로 이루어진 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체와 상기 케이스 사이에 위치된 지지판을 포함하고,
    상기 지지판은 적어도 하나의 제1탭을 갖는 제1도전판을 포함하며,
    상기 제1도전판은, 상기 적어도 하나의 제1탭이 상기 비코팅 영역의 전체 영역보다 작은 영역을 덮도록, 상기 적어도 하나의 제1탭에 의해 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되고,
    상기 전극 조립체에 전기적으로 직접 연결된 제1전극 단자를 더 포함하며, 상기 제1전극 단자는 상기 비코팅 영역의 내측으로 연장되어 용접된 용접 영역을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 제2탭을 갖는 제2도전판을 더 포함하고,
    상기 제2도전판은 상기 적어도 하나의 제2탭에 의해 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1도전판 및 제2도전판의 사이에 개재된 절연판을 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1탭은 서로 이격된 두개의 제1탭을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비코팅 영역은 상기 제1도전판에 용접됨을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전판 및 비코팅 영역은 같은 물질을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전판은 상기 제1전극의 절곡 영역에 대응하는 제1절곡 영역 및 상기 제1전극의 평평한 면에 대응하는 제1평면을 가짐을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1탭은 상기 제1절곡 영역으로부터 연장됨을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2도전판은 상기 제2전극의 절곡 영역에 대응하는 제2절곡 영역 및 상기 제2전극의 평평한 면에 대응하는 제2평면을 가짐을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제2전극은 활물질로 코팅된 코팅 영역 및 활물질로 코팅되지 않은 비코팅 영역으로 이루어지고, 상기 적어도 하나의 제2탭은, 상기 제2전극의 비코팅 영역이 노출되도록, 서로 이격된 두개의 제2탭을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 지지판은 금속을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속은 알루미늄 또는 구리를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 제1도전판 및 상기 제2도전판은 다른 물질을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1도전판은 알루미늄을 포함하고, 상기 제2도전판은 구리를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 추가 지지판을 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 지지판에 전기적으로 연결된 추가 전극 조립체를 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
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