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KR102368090B1 - 전극탭을 갖는 전극 어셈블리 및 이차 전지 - Google Patents

전극탭을 갖는 전극 어셈블리 및 이차 전지 Download PDF

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KR102368090B1
KR102368090B1 KR1020150013816A KR20150013816A KR102368090B1 KR 102368090 B1 KR102368090 B1 KR 102368090B1 KR 1020150013816 A KR1020150013816 A KR 1020150013816A KR 20150013816 A KR20150013816 A KR 20150013816A KR 102368090 B1 KR102368090 B1 KR 102368090B1
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tab
tabs
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 전극 어셈블리는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 세퍼레이터를 개재하여 권취된 전극 어셈블리에 있어서, 상기 제1 전극은 활물질이 코팅된 제1 코팅부와 활물질이 코팅되지 않으며 상기 제1 코팅부의 외측으로 돌출된 복수 개의 제1 전극탭을 포함하고, 상기 제1 전극탭은 적어도 하나 이상의 탭을 포함하고, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)과 탭의 개수가 상이하게 형성된다.

Description

전극탭을 갖는 전극 어셈블리 및 이차 전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND RECHARGEABLE BATTERY HAVING ELECTRODE TA1P}
본 발명은 전극 어셈블리 및 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극탭을 갖는 전극 어셈블리 및 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.
또한, 하나의 대용량 이차 전지는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다. 또한 이차 전지는 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리를 갖는데, 전극 어셈블리는 양극과 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함한다. 전극 어셈블리는 복수의 양극판과 음극판이 적층된 구조로 이루어지거나, 띠 형상의 양극과 음극이 권취된 구조로 이루어질 수 있다.
양극, 음극, 및 세퍼레이터를 적층하여 권취할 때 돌출된 전극탭을 정렬시키는 것은 매우 중요하며, 이를 위해서는 권취 종료 지점과 권취 시작 지점을 정확하게 파악해야 한다.
본 발명은 용이하게 권취할 수 있는 전극 어셈블리 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전극 어셈블리는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 세퍼레이터를 개재하여 권취된 전극 어셈블리에 있어서, 상기 제1 전극은 활물질이 코팅된 제1 코팅부와 활물질이 코팅되지 않으며 상기 제1 코팅부의 외측으로 돌출된 복수 개의 제1 전극탭을 포함하고, 상기 제1 전극탭은 적어도 하나 이상의 탭을 포함하고, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)과 탭의 개수가 상이하게 형성된다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 측방향으로 이격 배치된 복수의 탭들을 포함하고 상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 전극탭들(T1~Tn-1)은 단수로 이루어질 수 있다.
상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들은 간격을 두고 이격되며 비중첩되게 배치될 수 있다. 또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들은 권취된 상기 전극 어셈블리에서 동일한 평면상에서 외측에서 두번째 배치된 하나의 제1 전극탭에 용접으로 접합될 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들의 간격은 0.5mm 내지 5mm로 이루어질 수 있으며, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭보다 더 작은 폭을 갖도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 제1 전극탭들(T1~Tn-1)은 측방향으로 이격 배치된 복수의 탭들을 포함하고 제1 전극탭(Tn)은 단수로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭들의 간격은 0.5mm 내지 5mm로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭보다 더 큰 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 이차 전지는 제1 전극과 제2 전극 사이에 세퍼레이터를 개재하여 권취된 전극 어셈블리, 상기 전극 어셈블리가 내장되는 케이스, 및 상기 케이스에 결합된 캠 플레이트를 포함하고, 상기 제1 전극은 활물질이 코팅된 제1 코팅부와 활물질이 코팅되지 않으며 상기 제1 코팅부의 외측으로 돌출된 복수 개의 제1 전극탭을 포함하고, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)과 개수가 상이하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 측방향으로 이격 배치된 복수의 탭들을 포함하고 상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 전극탭들(T1~Tn-1)은 단수로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들은 간격을 두고 이격되며 비중첩되게 배치될 수 있으며, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들은 권취된 상기 전극 어셈블리에서 동일한 평면상에서 외측에서 두번째 배치된 하나의 제1 전극탭에 용접으로 접합될 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들의 간격은 0.5mm 내지 5mm로 이루어질 수 있으며, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭보다 더 작은 폭을 갖도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 전극탭들(T1~Tn-1)은 측방향으로 이격 배치된 복수의 탭들을 포함하고 제1 전극탭(Tn)은 단수로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭보다 더 큰 폭을 갖도록 이루어질 수 있으며, 상기 이차 전지 차량의 시동용 전지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 전극 어셈블리에서 제일 외측에 배치된 전극탭을 이용하여 전극 어셈블리의 권취가 종료될 지점을 용이하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 전극을 펼쳐서 본 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 전극을 펼쳐서 본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 전극을 펼쳐서 본 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 전극을 펼쳐서 본 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)는 양극(제1 전극)(11)과 음극(제2 전극)(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재하여 귄취된 전극 어셈블리(10)와, 전극 어셈블리(10)가 내장되는 케이스(27)와, 케이스(27)의 개구에 결합된 캡 어셈블리(30)를 포함한다.
본 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 이차 전지(101)는 고출력의 각형 전지로서 특히 차량의 시동용 전지로 이루어질 수 있다. 차량의 시동용 전지의 경우 순간적인 고출력이 요구되므로 본 제1 실시예와 같이 전극탭들을 상부로 돌출시키는 구조가 유리하다. 그러나 전극탭을 상부로 돌출시키는 구조의 경우에는 전극탭들을 정확하게 시키는 것이 매우 어렵다. 전극탭들을 정확하게 정렬시키기 위해서는 권취를 시작하는 지점과 종료하는 지점을 정확하게 확정하여야 전극 탭들이 엇갈리지 않고 정확하게 적층될 수 있다.
케이스(27)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(27)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
캡 어셈블리(30)는 케이스(27)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 양극(11)과 전기적으로 연결된 제1 단자(21)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 음극(12)과 전기적으로 연결된 제2 단자(22)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 일방향으로 이어진 길쭉한 판 형태로 이루어지며, 케이스(27)의 개구에 결합된다. 캡 플레이트(31)에는 전해액 주입구(32)에 설치된 밀봉 마개(38)와 벤트 홀(34)에 설치되며 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(39a)가 형성된 벤트 플레이트(39)가 설치된다. 제1 단자(21) 및 제2 단자(22)는 캡 플레이트(31) 상부로 돌출되도록 설치된다.
제1 단자(21)는 제1 집전부재(41)를 매개로 양극(11)과 전기적으로 연결되며, 제2 단자(22)는 제2 집전부재(42)를 매개로 음극(12)과 전기적으로 연결된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 단자(21)가 음극과 전기적으로 연결되고, 제2 단자(22)가 양극과 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1 단자(21)는 직사각형의 판 형상으로 이루어진다. 제1 단자(21)는 제1 집전부재(41)에 접합된 연결 단자(25)를 매개로 양극(11)과 전기적으로 연결된다. 연결 단자(25)는 기둥 형상으로 이루어지며 연결 단자(25)의 상단은 제1 단자(21)에 끼움된 상태에서 용접으로 제1 단자(21)에 고정된다. 또한 연결 단자(25)의 상단은 제1 집전부재(41)에 용접으로 고정되며, 제1 집전부재(41)는 연결 단자(25)와 양극(11)을 전기적으로 연결한다.
제1 단자(21)와 캡 플레이트(31) 사이에는 밀봉을 위한 실링 가스켓(59)이 단자가 관통되는 홀에 삽입 설치되고, 캡 플레이트(31)의 아래에는 제1 집전부재(41)를 지지하는 하부 절연부재(43)가 설치된다.
제1 단자(21)의 하부에는 제1 단자(21)와 캡 플레이트(31)를 전기적으로 연결하는 연결부재(58)가 설치된다. 이에 따라 캡 플레이트(31)와 케이스(27)는 양극으로 대전된다.
제2 단자(22)는 직사각형의 판 형상으로 이루어진다. 제2 단자(22)는 제2 집전부재(42)에 접합된 연결 단자(26)를 매개로 음극(12)과 전기적으로 연결된다. 연결 단자(26)는 캡 플레이트(31) 및 제2 단자(22)를 관통하여 상단이 제2 단자(22)에 고정된다.
연결 단자(26)는 기둥 형상으로 이루어지며 연결 단자(26)의 상단은 제2 단자(22)에 끼움된 상태에서 용접으로 제2 단자(22)에 고정된다. 또한 연결 단자(26)의 상단은 제2 집전부재(42)에 용접으로 고정되며, 제2 집전부재(42)는 연결 단자(26)와 음극(12)을 전기적으로 연결한다.
제2 단자(22)와 캡 플레이트(31) 사이에는 밀봉을 위한 실링 가스켓(55)이 단자가 관통되는 홀에 삽입 설치되고, 캡 플레이트(31)의 아래에는 제2 단자(22) 및 제2 집전부재(42)를 캡 플레이트(31)에서 절연하는 하부 절연부재(45)가 설치된다.
한편, 제2 단자(22)의 하부에는 단락 홀(37)을 향하여 돌출된 단락 돌기가 형성된다. 제2 단자(22)는 단락 홀(37)을 덥도록 일방향으로 길게 연장되어 형성된다. 제2 단자(22)와 캡 플레이트(31) 사이에는 제2 단자(22)와 캡 플레이트(31)를 전기적으로 절연하는 상부 절연부재(54)가 설치된다.
캡 어셈블리(30)는 양극(11)과 음극(12)을 단락시키는 단락부재(56)를 포함하는 바, 단락부재(56)는 캡 플레이트(31)와 전기적으로 연결되며, 이차 전지(101)의 내부 압력이 상승할 때 변형되어 제2 단자(22)와 연결된다.
캡 플레이트(31)에는 단락 홀(37)이 형성되며, 단락부재(56)는 단락 홀(37)에서 상부 절연부재(54)와 캡 플레이트(31) 사이에 배치된다. 또한 단락 홀(37)의 상부에는 제2 단자(22)가 단락 홀(37)을 덮도록 배치된다. 단락부재(56)는 아래로 볼록하게 호형으로 굴곡된 만곡부와 만곡부의 외측에 형성되며 캡 플레이트(31)에 고정된 테두리부를 포함한다.
이차 전지의 내부에서 이상반응으로 가스가 발생하면 이차 전지의 내부 압력이 상승한다. 이차 전지의 내부 압력이 기 설정된 압력보다 높아지면 만곡부가 상부로 볼록하도록 변형되며, 이때, 단락 돌기와 단락부재(56)가 맞닿아 단락을 유발한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 전극 어셈블리(10)는 띠 형상의 양극(11), 음극(12) 및 양극(11)과 음극(12) 사이에 배치된 세페러이터(13)를 포함하며, 권취된 구조로 이루어진다. 전극 어셈블리(10)는 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재한 상태에서 권회축(X1)을 중심으로 권취된 후, 납작하게 가압된다. 전극 어셈블리(10)는 하나의 양극(11)과 하나의 음극(12) 및 2개의 세퍼레이터(13)를 갖는다.
양극(11)은 양극 집전체와 양극 집전체에 도포된 양극 활물질층을 포함하는데, 양극 집전체는 알루미늄 등의 금속 박판으로 이루어질 수 있으며, 양극 활물질층은 리튬계 산화물로 이루어질 수 있다. 음극(12)은 음극 집전체와 음극 집전체에 도포된 음극 활물질층을 포함하는데, 음극 집전체는 구리 등의 금속 박판으로 이루어질 수 있으며, 음극 활물질층은 탄소계 활물질로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(13)는 다공성 박막으로 이루어지는데 폴리올레핀계 수지로 이루어질 수 있다.
전극 어셈블리(10)의 상단에는 캡 플레이트를 향하여 돌출된 제1 무지부(11a)와 제2 무지부(12a)가 형성된다. 제1 무지부(11a)와 제2 무지부(12a)는 전극 어셈블리(10)의 폭 방향으로 이격 배치된다.
제1 집전부재(41)는 연결 단자(25)에 접합된 상판(41a)과 상판(41a)에서 전극 어셈블리(10)를 향하여 절곡되어 제1 무지부(11a)에 접합된 전극 부착부(41b)를 포함한다. 전극 부착부(41b)는 상판(41a)의 폭방향 단부에서 전극 어셈블리(10)와 평행하도록 절곡된다.
상판(41a)은 사각형의 판 형상으로 이루어지며, 연결 단자(25)의 하부에 용접으로 고정된다. 상판(41a)에는 결합 홀(41e)이 형성되며 이 결합 홀(41e)에 연결 단자(25)의 하부에 형성된 돌기가 끼움된 상태에서 연결 단자(25)와 상판(41a)이 용접된다.
상판(41a)에는 주변보다 작은 단면적을 갖는 퓨즈(41c)가 형성된다. 퓨즈(41c)에는 퓨즈 홀(41d)이 형성되어 퓨즈(41c)는 주변보다 작은 종단면적을 갖는다. 퓨즈 홀(41d)은 퓨즈(41c)의 중앙에 위치하며 퓨즈 홀(41d)의 양쪽 측단에 퓨즈(41c)가 형성되어 있다.
제2 집전부재(42)는 연결 단자(26)에 접합된 상판(42a)과 상판(42a)에서 전극 어셈블리(10)를 향하여 절곡되어 제2 무지부(12a)에 직접 접합된 전극 부착부(42b)을 포함한다. 전극 부착부(42b)는 상판(42a)의 폭방향 단부에서 전극 어셈블리(10)와 평행하도록 절곡된다.
상판(42a)은 사각형의 판 형상으로 이루어지며, 연결 단자(26)의 하부에 용접으로 고정된다. 상판(42a)에는 결합 홀(42e)이 형성되며 이 결합 홀(42e)에 연결 단자(25)의 하부에 형성된 돌기가 끼움된 상태에서 연결 단자(25)와 상판(42a)이 용접된다.
상판(42a)에는 주변보다 작은 단면적을 갖는 퓨즈(42c)가 형성된다. 퓨즈(42c)에는 퓨즈 홀(42d)이 형성되어 퓨즈(42c)는 주변보다 작은 종단면적을 갖는다. 퓨즈 홀(42d)은 퓨즈(42c)의 중앙에 위치하며 퓨즈 홀(42d)의 양쪽 측단에 퓨즈(42c)가 형성되어 있다.
양극(11)은 양극 활물질층이 형성된 제1 코팅부(11b)와 양극 활물질층이 형성되지 않은 제1 무지부(11a)를 포함하는데, 제1 무지부(11a)는 적층된 제1 전극탭들로 이루어진다. 또한, 음극(12)은 양극 활물질층이 형성된 제2 코팅부(12b)와 양극 활물질층이 형성되지 않은 제2 무지부(12a)를 포함하는데, 제2 무지부(12a)는 적층된 제2 전극탭들로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 전극을 펼쳐서 본 평면도이다.
도 4를 참조하여 설명하면 양극(11)에는 복수 개의 제1 전극탭들(T1~Tn)이 형성되며, 제1 전극탭(T1~Tn)은 제1 코팅부(11b)에서 상부로 돌출된다.
복수의 제1 전극탭(T1~Tn)이 양극(11)의 길이방향을 따라 이격 배치되는데, 제1 전극탭(T1~Tn)의 간격은 동일하거나 등차 수열을 이루도록 배치될 수 있다.
한편, 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)과 서로 상이한 개수로 이루어진다. 즉, 전극 어셈블리(10)의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 전극탭들(T1~Tn-1)은 복수개의 탭(TA1, TA2)을 갖는다. 탭들(TA1, TA2)은 간격을 두고 측방향으로 이격 배치된다. 2개의 탭(TA1, TA2)이 하나의 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 형성할 수 있는데, 하나의 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 2개의 탭(TA1, TA2)은 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)에 용접으로 부착된다.
다반 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 어셈블리(10)의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 전극탭들(T1~Tn-1)은 3개 이상의 탭으로 이루어질 수도 있다.
제1 전극탭(T1~Tn-1)에는 슬릿이 형성되며 슬릿에 의하여 형성된 간격은 0.5mm 내지 5mm로 이루어질 수 있다. 한편, 하나의 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭들(TA1, TA2)은 동일한 평면 상에서 비중첩되게 배치된다. 반면 서로 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭들(TA1, TA2)은 서로 다른 평면에서 중첩되게 배치된다. 또한 제1 전극탭(T1~Tn-1)의 탭들(TA1, TA2)은 전극 어셈블리(10)의 제일 외측에 배치된 전극탭(Tn)과 적층되어 이에 용접된다.
반편, 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 단수로 이루어지며 하나의 탭만을 갖는다. 또한, 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭(TA1, TA2)과 폭이 상이하게 형성되는데, 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭의 폭(WA1)은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭(TA1, TA2)의 폭(WA2)보다 더 크게 형성된다. 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭의 폭(WA1)은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭(TA1, TA2)의 폭(WA2)의 1.5배 내지 2.5배로 이루어질 수 있다.
이와 같이 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)과 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)의 개수가 상이하게 형성되면 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 인식하여 권취의 종료 지점과 시작 지점을 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 권취장치는 포토센서 등을 이용하여 제1 전극탭(T1~Tn)의 개수를 측정할 수 있으며, 전극탭의 사이에 갭이 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 감지된 제1 전극탭(Tn)을 제일 외측에 위치하는 탭으로 인식하고 이로부터 권취가 종료될 위치를 지정할 수 있다. 이에 따라 신속하고 정확하게 하나의 전극 어셈블리(10)의 권취를 종료하고 다른 전극 어셈블리(10)의 권취를 정확한 위치에서 시작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 전극을 펼쳐서 본 평면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면 음극(12)에는 복수 개의 제2 전극탭들(Y1~Yn)이 형성되며, 제2 전극탭(Y1~Yn)은 제2 코팅부(12b)에서 상부로 돌출된다. 복수의 제2 전극탭(Y1~Yn)이 음극(12)의 길이방향을 따라 이격 배치되는데, 제2 전극탭(Y1~Yn)의 간격은 동일하거나 등차 수열을 이루도록 배치될 수 있다.
한편, 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Yn)은 다른 제2 전극탭과 서로 상이한 개수로 이루어진다. 즉, 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제2 전극탭에서 외측 두번째 배치된 제2 전극탭(Yn-1)까지의 전극탭들(Y1~Yn-1)은 복수개의 탭(YA1, YA2)을 갖는다. 탭(YA1, YA2)은 간격을 두고 측방향으로 이격 배치된다. 2개의 탭(YA1, YA2)이 하나의 제2 전극탭(Y1~Yn-1)을 형성할 수 있는데, 하나의 제2 전극탭(Y1~)을 이루는 2개의 탭(YA1, YA2)은 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Yn)에 용접으로 부착된다.
다반 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 어셈블리(10)의 제일 내측에 배치된 제2 전극탭(Y1)에서 외측 두번째 배치된 제2 전극탭(Yn-1)까지의 전극탭들(Y1~Yn-1)은 3개 이상의 탭으로 이루어질 수도 있다.
제2 전극탭(Y1~Yn-1)에는 슬릿이 형성되며 슬릿에 의하여 형성된 간격은 0.5mm 내지 5mm로 이루어질 수 있다. 한편, 하나의 제2 전극탭(Y1~Yn-1)을 이루는 탭들(YA1, YA2)은 동일한 평면 상에서 비중첩되게 배치된다. 반면 서로 다른 제2 전극탭(Y1~Yn-1)을 이루는 탭들(YA1, YA2)은 서로 다른 평면에서 중첩되게 배치된다. 또한 제2 전극탭(Y1~Yn-1)의 탭들(YA1, YA2)은 전극 어셈블리(10)의 제일 외측에 배치된 전극탭(Yn)과 적층되어 이에 용접된다.
반편, 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Yn)은 단수로 이루어지며 하나의 탭만을 갖는다. 또한, 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Yn)을 이루는 탭과 다른 제2 전극탭(Y1~Yn-1)을 이루는 탭(YA1, YA2)은 폭이 상이하게 형성되는데, 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제2 전극탭(Y1~Yn-1)의 탭(YA1, YA2)의 폭(WB2)보다 더 크게 형성되며, 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Yn)을 이루는 탭의 폭(WB1)은 다른 제1 전극탭(Y1~Yn-1)을 이루는 탭(YA1, YA2)의 폭(WB2)의 1.5배 내지 2.5배로 이루어질 수 있다.
이와 같이 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Yn)과 다른 제2 전극탭(Y1~Yn-1)의 개수가 상이하게 형성되면 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Yn)을 인식하여 권취의 종료 지점과 시작 지점을 정확하게 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 전극을 펼쳐서 본 평면도이다.
도 6을 참조하여 설명하면 본 제2 실시예에 따른 양극(15)에는 복수 개의 제1 전극탭들(S1~Sn)이 형성되며, 제1 전극탭(S1~Sn)은 제1 코팅부(15b)에서 상부로 돌출된다.
복수의 제1 전극탭(S1~Sn)이 양극(15)의 길이방향을 따라 이격 배치되는데, 제1 전극탭(S1~Sn)의 간격은 동일하거나 등차 수열을 이루도록 배치될 수 있다.
한편, 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)은 다른 제1 전극탭(S1~Sn-1)과 서로 상이한 개수로 이루어진다. 즉, 전극 어셈블리(10)의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(S1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Sn-1)까지의 전극탭들(S1~Sn-1)은 단수의 탭으로 이루어지고, 전극 어셈블리(10)의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)은 복수의 탭(SA1, SA2)으로 이루어진다.
제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)을 이루는 탭들(SA1, SA2)은 간격을 두고 측방향으로 이격 배치된다. 2개의 탭(SA1, SA2)이 하나의 제1 전극탭(Sn)을 형성할 수 있는데, 하나의 제1 전극탭(Sn)을 이루는 2개의 탭(SA1, SA2)은 제일 외측에서 두번째 배치된 제1 전극탭(Sn-1)에 용접으로 부착된다.
다반 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 어셈블리(10)의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)은 3개 이상의 탭으로 이루어질 수도 있다.
제1 전극탭(Sn)에는 슬릿이 형성되며 슬릿에 의하여 형성된 간격은 0.5mm 내지 5mm로 이루어질 수 있다. 한편, 하나의 제1 전극탭(Sn)을 이루는 탭들(SA1, SA2)은 동일한 평면 상에서 비중첩되게 배치된다.
또한, 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)을 이루는 탭(SA1, SA2)은 다른 제1 전극탭(S1~Sn-1)을 이루는 탭과 폭이 상이하게 형성되는데, 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)을 이루는 탭(SA1, SA2)의 폭(WC1)은 다른 제1 전극탭(S1~Sn-1)을 이루는 탭의 폭(WC2)보다 더 작게 형성된다. 다른 제1 전극탭(S1~Sn-1)을 이루는 탭의 폭(WC2)은 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)을 이루는 탭(SA1, SA2)의 폭(WC1)의 1.5배 내지 2.5배로 이루어질 수 있다.
이와 같이 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)과 다른 제1 전극탭(S1~Sn-1)의 개수가 상이하게 형성되면 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Sn)을 인식하여 권취의 종료 지점과 시작 지점을 정확하게 측정할 수 있다. 또한 탭의 폭을 검출하여 제일 외측에 배치된 전극탭(Sn)을 인식할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 전극을 펼쳐서 본 평면도이다.
도 7을 참조하여 설명하면 본 제2 실시예에 따른 음극(16)에는 복수 개의 제2 전극탭들(Z1~Zn)이 형성되며, 제2 전극탭(Z1~Zn)은 제2 코팅부(16b)에서 상부로 돌출된다.
복수의 제2 전극탭(Z1~Zn)이 음극(16)의 길이방향을 따라 이격 배치되는데, 제2 전극탭(Z1~Zn)의 간격은 동일하거나 등차 수열을 이루도록 배치될 수 있다.
한편, 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)은 다른 제2 전극탭(Z1~Zn-1)과 서로 상이한 개수로 이루어진다. 즉, 전극 어셈블리(10)의 제일 내측에 배치된 제2 전극탭(Z1)에서 외측 두번째 배치된 제2 전극탭(Zn-1)까지의 전극탭들(Z1~Zn-1)은 단수의 탭으로 이루어지고, 전극 어셈블리(10)의 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)은 복수의 탭(ZA1, ZA2)으로 이루어진다.
제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)을 이루는 탭들(ZA1, ZA2)은 간격을 두고 측방향으로 이격 배치된다. 2개의 탭(ZA1, ZA2)이 하나의 제2 전극탭(Zn)을 형성할 수 있는데, 하나의 제2 전극탭(Zn)을 이루는 2개의 탭(ZA1, ZA2)은 제일 외측에서 두번째 배치된 제2 전극탭(Zn-1)에 용접으로 부착된다.
다반 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 전극 어셈블리(10)의 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)은 3개 이상의 탭으로 이루어질 수도 있다.
제2 전극탭(Zn)에는 슬릿이 형성되며 슬릿에 의하여 형성된 간격은 0.5mm 내지 5mm로 이루어질 수 있다. 한편, 하나의 제2 전극탭(Zn)을 이루는 탭들(ZA1, ZA2)은 동일한 평면 상에서 비중첩되게 배치된다.
또한, 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)을 이루는 탭(ZA1, ZA2)은 다른 제2 전극탭(Z1~Zn-1)을 이루는 탭과 폭이 상이하게 형성되는데, 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)을 이루는 탭(ZA1, ZA2)의 폭(WD1)은 다른 제2 전극탭(Z1~Zn-1)을 이루는 탭의 폭(WD2)보다 더 작게 형성된다. 다른 제2 전극탭(Z1~Zn-1)을 이루는 탭의 폭(WD2)은 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)을 이루는 탭(ZA1, ZA2)의 폭(WD1)의 1.5배 내지 2.5배로 이루어질 수 있다.
이와 같이 전극 어셈블리(10)에서 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)과 다른 제2 전극탭(Z1~Zn-1)의 개수가 상이하게 형성되면 제일 외측에 배치된 제2 전극탭(Zn)을 인식하여 권취의 종료 지점과 시작 지점을 정확하게 측정할 수 있다. 또한 탭의 폭을 검출하여 제일 외측에 배치된 전극탭(Zn)을 인식할 수도 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
101: 이차 전지 10: 전극 어셈블리
11, 15: 양극 11a: 제1 무지부
11b: 제1 코팅부 12, 16: 음극
12a: 제2 무지부 12b: 제2 코팅부
13: 세페러이터 21: 제1 단자
22: 제2 단자 25, 26: 연결 단자
27: 케이스 30: 캡 어셈블리
31: 캡 플레이트 32: 전해액 주입구
34: 벤트 홀 37: 단락 홀
38: 밀봉 마개 39: 벤트 플레이트
41: 제1 집전부재 42: 제2 집전부재
41a, 42a: 상판 41b, 42b: 전극 부착부
41c, 42c: 퓨즈 41d, 42d: 퓨즈 홀
41e, 41e: 결합 홀 43, 45: 하부 절연부재
54: 상부 절연부재 55, 59: 실링 가스켓
56: 단락부재 58: 연결부재
T1~Tn, S1~Sn: 제1 전극탭 Y1~Yn, Z1~Zn: 제2 전극탭

Claims (18)

  1. 제1 전극과 제2 전극 사이에 세퍼레이터를 개재하여 권취된 전극 어셈블리에 있어서,
    상기 제1 전극은 활물질이 코팅된 제1 코팅부와 활물질이 코팅되지 않으며 상기 제1 코팅부의 외측으로 돌출된 복수 개의 제1 전극탭을 포함하고,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 포함하는 제1 탭부와 나머지 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 포함하는 제2 탭부 중 적어도 하나의 탭부의 제1 전극탭은 슬릿으로 분할된 탭을 포함하고, 상기 제1 탭부의 상기 제1 전극탭(Tn)과 상기 제2 탭부의 상기 제1 전극탭(T1~Tn-1)의 상기 탭의 개수가 상이한 전극 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 측방향으로 이격 배치된 복수의 탭들을 포함하고 상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 전극탭들(T1~Tn-1)은 단수로 이루어진 전극 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들은 간격을 두고 이격되며 비중첩되게 배치된 전극 어셈블리.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들은 권취된 상기 전극 어셈블리에서 동일한 평면상에서 외측에서 두번째 배치된 하나의 제1 전극탭에 용접으로 접합된 전극 어셈블리.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들의 간격은 0.5mm 내지 5mm인 전극 어셈블리.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭보다 더 작은 폭을 갖는 전극 어셈블리.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 제1 전극탭들(T1~Tn-1)은 측방향으로 이격 배치된 복수의 탭들을 포함하고 제1 전극탭(Tn)은 단수로 이루어진 전극 어셈블리.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭들의 간격은 0.5mm 내지 5mm인 전극 어셈블리.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭보다 더 큰 폭을 갖는 전극 어셈블리.
  10. 제1 전극과 제2 전극 사이에 세퍼레이터를 개재하여 권취된 전극 어셈블리;
    상기 전극 어셈블리가 내장되는 케이스; 및
    상기 케이스에 결합된 캡 플레이트;
    를 포함하고,
    상기 제1 전극은 활물질이 코팅된 제1 코팅부와 활물질이 코팅되지 않으며 상기 제1 코팅부의 외측으로 돌출된 복수 개의 제1 전극탭을 포함하고,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 포함하는 제1 탭부와 나머지 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 포함하는 제2 탭부 중 적어도 하나의 탭부의 제1 전극탭은 슬릿으로 분할된 탭을 포함하고, 상기 제1 탭부의 상기 제1 전극탭(Tn)과 상기 제2 탭부의 상기 제2 전극탭(T1-Tn-1)의 상기 탭의 개수가 상이한 이차 전지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 측방향으로 이격 배치된 복수의 탭들을 포함하고 상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 전극탭들(T1~Tn-1)은 단수로 이루어진 이차 전지.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들은 간격을 두고 이격되며 비중첩되게 배치된 이차 전지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들은 권취된 상기 전극 어셈블리에서 동일한 평면상에서 외측에서 두번째 배치된 하나의 제1 전극탭에 용접으로 접합된 이차 전지.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)의 탭들의 간격은 0.5mm 내지 5mm인 이차 전지.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭보다 더 작은 폭을 갖는 이차 전지.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 내측에 배치된 제1 전극탭(T1)에서 외측 두번째 배치된 제1 전극탭(Tn-1)까지의 전극탭들(T1~Tn-1)은 측방향으로 이격 배치된 복수의 탭들을 포함하고 상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)은 단수로 이루어진 이차 전지.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 제일 외측에 배치된 제1 전극탭(Tn)을 이루는 탭은 다른 제1 전극탭(T1~Tn-1)을 이루는 탭보다 더 큰 폭을 갖는 이차 전지.
  18. 제10 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 차량의 시동용 전지인 이차 전지.
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