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KR102421419B1 - 이차 전지 - Google Patents

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KR102421419B1
KR102421419B1 KR1020150092171A KR20150092171A KR102421419B1 KR 102421419 B1 KR102421419 B1 KR 102421419B1 KR 1020150092171 A KR1020150092171 A KR 1020150092171A KR 20150092171 A KR20150092171 A KR 20150092171A KR 102421419 B1 KR102421419 B1 KR 102421419B1
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Abstract

본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 다수의 수용공간이 형성되도록 적어도 하나의 격벽이 설치된 케이스; 상기 수용공간에 전해액과 함께 각각 수용되고, 전극탭을 갖는 다수의 전극조립체; 및 상기 케이스의 상부를 밀봉하고 상기 전극탭이 각각 인출되는 캡 플레이트 및 상기 전극탭을 통해 상기 다수의 전극조립체 사이를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭을 포함하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 격벽은, 상기 전해액을 함침하고, 함침된 전해액을 상기 수용공간으로 제공하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{A SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
종래에는 단위 셀들을 각각 1차 하우징하고, 이들을 다시 2차 하우징한 후 서로 직렬 및 병렬로 연결하여 다직병렬(multi series and parallel) 구조의 배터리 팩을 제작하였다.
그러나, 종래의 다직병렬 구조의 배터리 팩을 제작하기 위해서는 배터리 셀들을 하우징하는데 많은 부품수와 공정과정이 필요하다. 이는, 다직병렬 구조의 배터리 팩을 제작하기 위한 비용이 증가되는 문제로 이어지게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 케이스 내에 단위 셀들을 전해액과 함께 직접 하우징한 셀-팩 일체화 구조가 제안되고 있다. 이러한 전지 팩 구조에서 단위 셀 간을 격리하기 위하여 다수의 셀 방이 마련될 수 있다.
그러나, 케이스에 주입된 전해액은 시간이 지날수록 고갈되어 전해액의 양이나 농도가 달라지는 현상이 발생될 수 있다. 특히, 수용공간 내에 수용되어 있는 전해액이 인접한 수용공간의 전해액과 격리되는 경우, 수용공간 간에 전해액의 산포 차가 발생될 수 있다. 이러한 전해액 고갈 유의차(significant difference)는 배터리 셀 특성을 저하시키는 요인 중 하나가 될 수 있다.
본 발명은, 부품수와 제조비용이 최소화되며, 전해액의 산포 차로 인한 셀 특성 저하가 최소화된 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 다수의 수용공간이 형성되도록 적어도 하나의 격벽이 설치된 케이스; 상기 수용공간에 전해액과 함께 각각 수용되고, 전극탭을 갖는 다수의 전극조립체; 및 상기 케이스의 상부를 밀봉하고 상기 전극탭이 각각 인출되는 캡 플레이트 및 상기 전극탭을 통해 상기 다수의 전극조립체 사이를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭을 포함하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 격벽은, 상기 전해액을 함침하고, 함침된 전해액을 상기 수용공간으로 제공한다.
또한, 상기 격벽은, 상기 수용공간 간에 전자의 이동을 차단하되, 상기 함침된 전해액의 용매와 염을 상기 다수의 수용공간 중 인접한 수용공간으로 전달할 수 있다.
또한, 상기 격벽은 폴리우레탄(polyurethane) 및 연신폴리타이렌(oriented polystyrene, OPS) 중 적어도 하나를 포함하는 멤브레인 형태의 다공성 막으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 케이스는, 상기 다수의 전극조립체를 수용하기 위한 몸체부와, 상기 몸체부의 상단 외곽에서부터 연장되어 상기 몸체부의 상단보다 높게 돌출된 연장부를 포함하고, 상기 케이스는 제1 내부층, 제1 외부층, 및 상기 제1 내부층과 상기 제1 외부층 사이에 개재된 제1 기능층으로 이루어지고, 상기 제1 내부층과 상기 제1 외부층은 플라스틱 물질을 포함하고, 상기 제1 기능층은 금속 및 무기복합계 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 캡 조립체는, 상기 캡 플레이트를 커버하도록 상기 케이스의 상단에 결합된 커버, 및 상기 전극탭과 전기적으로 연결되고 상기 커버를 관통하여 외부로 노출된 전극단자를 더 포함하고, 상기 커버는 제2 내부층, 제2 외부층, 및 상기 제2 내부층과 상기 제2 외부층 사이에 개재된 제2 기능층을 포함하고, 상기 제2 내부층과 상기 제2 외부층은 플라스틱 물질을 포함하고, 상기 제2 기능층은 금속 및 무기 복합계 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스와 상기 커버는 상기 연장부와 상기 커버의 하부가 용접될 수 있다.
또한, 상기 몸체부의 상단에는 상기 연장부에 의해 단차부가 형성되고, 상기 캡 플레이트의 가장자리부에는 오링 또는 가스켓이 결합되고, 상기 캡 플레이트는 상기 오링 또는 상기 가스켓과 함께 상기 단차부에 결합될 수 있다.
또한, 상기 케이스의 내측면과 상기 캡 플레이트의 하면에는 상기 격벽의 가장자리부와 대응하는 다수의 삽입홈이 형성되고, 상기 격벽의 가장자리부에는 오링 또는 가스켓이 결합되고, 상기 격벽은 상기 오링 또는 상기 가스켓과 함께 상기 삽입홈에 결합될 수 있다.
또한, 상기 다수의 전극조립체 중 상기 수용공간 간의 전극조립체들은 상기 제1 연결탭에 의해 서로 직렬 연결될 수 있다.
또한, 상기 캡 조립체는 제2 연결탭을 더 포함하고, 상기 수용공간 각각에 다수의 전극조립체가 수용된 경우, 상기 수용공간각각의 전극조립체들은 상기 제2 연결탭에 의해 서로 병렬 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 부품수와 제조비용이 최소화되며, 전해액의 산포 차로 인한 셀 특성 저하가 최소화된 이차 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버와 케이스의 조립 사시도이다.
도 3은 도 1의 I-I’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 부분의 확대도이다.
도 5는 도 3의 B 부분의 확대도이다.
도 6은 도 3의 C 부분의 확대도이다.
도 7은 도 1의 II-II’선을 따라 절취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 플레이트와 커버가 제거된 이차 전지의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 플레이트의 평면도와 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버와 케이스의 조립 사시도이다. 도 3은 도 1의 I-I’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 4는 도 3의 A 부분의 확대도이다. 도 5는 도 3의 B 부분의 확대도이다. 도 6은 도 3의 C 부분의 확대도이다. 도 7은 도 1의 II-II’선을 따라 절취한 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 플레이트와 커버가 제거된 이차 전지의 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 플레이트의 평면도와 단면도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1000)는, 케이스(100), 전극 조립체(200) 및 캡 조립체(300)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 케이스(100)은 몸체부(110A), 연장부(110B) 및 격벽(120)을 포함할 수 있다.
상기 몸체부(110A)는 상기 전극 조립체(200)를 수용할 수 있으며, 상부가 개방된 직육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 몸체부(110A)는 제1 내부층(111), 제1 기능층(112) 및 제1 외부층(113)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내부층(111)은 상기 몸체부(110A)의 가장 안쪽의 구조를 이루는 층으로 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 기능층(112)은 상기 제1 내부층(111)과 상기 제1 외부층(113) 사이에 개재된 층으로, 금속 재질과 무기 복합계 물질 중 적어도 하나의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 기능층(112)은 상기 제1 내부층(111)과 제1 외부층(113) 사이에서 금속-무기 복합계 박막 형태 또는 금속 포일 또는 시트 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 기능층(112)이 금속-무기 복합계 박막으로 이루어지는 경우, CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition) 및 도금 공법 등을 통해 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 기능층(112)이 금속 포일 또는 시트로 이루어지는 경우, 다중 사출 금형을 이용하여 상기 금속 포일 또는 시트를 상기 제1 내부층(111)과 제1 외부층(113) 사이에 개재함으로써 형성될 수 있다.
상기 제1 외부층(113)은 상기 몸체부(110A)의 가장 바깥쪽의 구조를 이루는 층으로 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 외부층(113)은 상기 케이스(100) 내부에 수용된 전해액과 반응성이 없으며, 절연성을 갖는 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 기능층(112)은 수분 및 가스류를 차단하는 역할을 할 수 있다. 그리고, 상기 제1 내부층(111)과 제1 외부층(113)은 상기 제1 기능층(112)을 지지하는 역할을 할 수 있다.
상기 연장부(110B)는 상기 몸체부(110A)의 상단 외곽에서부터 연장되어 상기 몸체부(110A)의 상단보다 높게 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 연장부(110B)는 상기 몸체부(110)의 상단 외곽을 따라 형성됨으로써 상기 몸체부(110)의 상단 외곽을 둘러싸는 측벽의 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 몸체부(110A)의 상단에는 상기 연장부(110B)에 의해 단차부(110a)가 형성될 수 있다.
상기 연장부(110B)는 상기 몸체부(110A)로부터 연장된 형태로 이루어지므로, 상기 몸체부(110A)와 동일하게 상기 제1 내부층(111), 제1 기능층(112) 및 제1 외부층(113)으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 상기 케이스(100)은, 플라스틱 케이스 내에 금속 물질 또는/및 무기 복합계 물질로 이루어진 기능층이 삽입된 형태로 형성됨으로써, 기존의 금속 케이스와 비교하여 형상의 자유도, 경량화 및 제조비용 측면에서 유리하며, 동일한 강도, 내투습성, 내화학성, 스웰링 제어, 내마모성 및 방열 특성을 가질 수 있다.
상기 격벽(120)은 상기 케이스(100) 내에 다수의 수용공간(S1, S2, S3, S4, S5)이 형성되도록 다수 개가 설치될 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 상기 케이스(100) 내에는 4개의 격벽(120)에 의해 제1 내지 제5 수용공간(S1, S2, S3, S4, S5)이 형성될 수 있다.
상기 격벽(120)은 상기 제1 내지 제5 수용공간(S1, S2, S3, S4, S5) 내에 수용되어 있는 전해액을 함침할 수 있으며, 함침된 전해액을 상기 제1 내지 제5 수용공간(S1, S2, S3, S4, S5)으로 다시 제공하는 역할을 한다.
일반적으로, 케이스 내에 주입된 전해액은 시간이 지날수록 고갈되어 전해액의 양이나 농도가 달라지는 현상이 발생될 수 있다. 특히, 수용공간 내에 수용되어 있는 전해액이 인접한 수용공간의 전해액과 격리되는 경우, 수용공간 간에 전해액의 산포 차가 발생될 수 있다. 이러한 전해액 고갈 유의차(significant difference)는 배터리 셀 특성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.
본 실시예에서는, 전해액 고갈 유의차에 따른 문제를 해결하기 위해, 상기 제1 내지 제5 수용공간(S1, S2, S3, S4, S5)에 각각 수용된 전해액의 농도가 일정한 상태에서는 상기 격벽(120)에 전해액의 일부를 함침하고 있으며, 상기 제1 내지 제5 수용공간(S1, S2, S3, S4, S5) 간에 전해액 농도 차가 발생되는 경우, 상기 격벽(120)에 함침되어 있는 전해액의 용매와 염(salt)을 전해액의 농도가 상대적으로 낮은 수용공간으로 제공할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 격벽(120)에 함침되어 있는 전해액의 용매와 염은 삼투압(osmotic pressure)에 의해 수용공간으로 이동할 수 있다. 다만, 상기 격벽(120)은 상기 제1 내지 제5 수용공간(S1, S2, S3, S4, S5) 간의 전자의 이동을 차단할 수 있다.
상기 격벽(120)은 유기계, 무기계 또는 유무기계 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 격벽(120)은 폴리우레탄(polyurethane) 및 연신폴리타이렌(oriented polystyrene, OPS) 중 적어도 하나를 포함하는 멤브레인 형태의 다공성 막으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 격벽(120)은 박막 또는 필름 형태로 이루어지기는 하지만, 전해액을 함침한 상태에서 두께가 팽창되어 있으므로, 셀 간의 공차를 최소화할 수 있다.
이와 같이 상기 격벽(120)은, 수용공간 간에 전해액을 공유하되 전자의 이동을 차단하도록 구성됨으로써, 수용공간 간의 전해액 고갈 유의차에 따라 셀 특성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
상기 격벽(120)의 가장자리부에는 제1 오링 또는 가스켓(121)이 결합될 수 있다. 상기 제1 오링 또는 가스켓(121)은 수용공간 간의 불필요한 전해액 공유를 방지하기 위하여 상기 격벽(120)과 상기 케이스(100) 사이 그리고, 상기 격벽(120)과 상기 캡 조립체(300) 사이를 각각 밀폐하는 역할을 할 수 있다.
또한, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1 내부층(111)에는 제1 삽입홈(111a)이 형성되며, 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이 캡 플레이트(310)의 하면에는 제2 삽입홈(310a)이 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 삽입홈(111a, 310a)은 상기 격벽(120)의 가장자리부와 대응하는 형태로 형성될 수 있다. 상기 격벽(120)의 가장자리부는 상기 제1 오링 또는 가스켓(121)과 함께 상기 제1 및 제2 삽입홈(111a, 310a)에 삽입됨으로써 결합될 수 있다. 상기 제1 삽입홈(111a)에는 상기 격벽(120)의 측부 및 하부 가장자리부가 삽입되고, 상기 제2 삽입홈(310a)에는 상기 격벽(120)의 상부 가장자리부가 삽입될 수 있다. 이에 따라 상기 격벽(120)은 상기 케이스(100)에 보다 견고히 결합될 수 있다. 또한, 상기 격벽(120)이 상기 케이스(100)에 좀 더 용이하게 설치될 수도 있다.
상기 전극 조립체(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 내지 제5 전극 조립체(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)를 포함할 수 있으며, 상기 케이스(100) 내에 전해액과 함께 수용될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 내지 제5 수용공간(S1, S2, S3, S4, S5)에는 제1 내지 제5 전극 조립체(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)가 각각 하나씩 수용될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 제1 전극 조립체(200a)는 상기 제1 수용공간(S1)에 수용되고, 상기 제2 전극 조립체(200b)는 상기 제2 수용공간(S2)에 수용되고, 상기 제3 전극 조립체(200c)는 상기 제3 수용공간(S3)에 수용되고, 상기 제4 전극 조립체(200d)는 상기 제4 수용공간(S4)에 수용되며, 상기 제5 전극 조립체(200e)는 상기 제5 수용공간(S5)에 수용될 수 있다.
상기 제1 내지 제5 전극 조립체(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 제1 전극판, 제2 전극판 및 세퍼레이터가 권취 또는 적층된 일반적인 구성으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 내지 제5 전극 조립체(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)는 상기 제1 전극판과 전기적으로 연결된 제1 전극탭(211a, 211b, 211c, 211d, 211e) 및 상기 제2 전극판과 전기적으로 연결된 제2 전극탭(212a, 212b, 212c, 212d, 212e)을 가질 수 있다.
상기 제1 전극탭(211a, 211b, 211c, 211d, 211e)과 제2 전극탭(212a, 212b, 212c, 212d, 212e)은 상기 캡 플레이트(330)를 관통하여 상기 캡 플레이트(330)의 상부로 노출될 수 있다.
상기 캡 조립체(300)는 상기 캡 플레이트(310), 다수의 제1 연결탭(321), 커버(330), 제1 전극단자(341) 및 제2 전극단자(342)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(310)는 상기 케이스(100)의 개방된 상부를 밀봉할 수 있다. 따라서, 상기 캡 플레이트(310)는 상기 케이스(100)의 상부와 대응되는 크기와 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(310)는 직사각형의 플레이트 형태로 이루어질 수 있다.
상기 캡 플레이트(310)의 하면에는 상기 격벽(120)의 상부 가장자리부를 삽입하기 위한 상기 제2 삽입홈(310a)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(310)에서 상기 제1 전극탭(211a, 211b, 211c, 211d, 211e)과 제2 전극탭(212a, 212b, 212c, 212d, 212e)에 대응되는 부분에는 각각의 전극탭이 관통되는 다수의 탭홀(310b)이 형성될 수 있다. 상기 탭홀(310b)에는 제3 가스켓(313)이 조립되어 상기 탭홀(310b)이 보다 견고히 밀봉될 수 있다.
상기 캡 플레이트(310)의 가장자리부에는 제2 오링 또는 가스켓(311)이 결합되어 상기 케이스(100)의 상부가 보다 견고히 밀봉될 수 있다.
상기 캡 플레이트(310)는 상기 연장부(110B) 내에 삽입되고 상기 몸체부(110A)의 상단에 안착됨으로써 상기 케이스(100)에 결합될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상기 몸체부(110A)의 상단에는 상기 연장부(110B)에 의해 단차부(110a)가 형성되며, 상기 캡 플레이트(310)는 상기 단차부(110a) 상에 결합될 수 있다.
상기 제1 연결탭(321)은 상기 제1 전극탭(211a, 211b, 211c, 211d, 211e)과 제2 전극탭(212a, 212b, 212c, 212d, 212e)을 통해 상기 제1 내지 제5 전극 조립체(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)를 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 상기 다수의 제1 연결탭(321)은 상기 제1 전극 조립체(200a)의 제2 전극탭(212a)과 상기 제2 전극 조립체(200b)의 제1 전극탭(211b) 사이, 상기 제2 전극 조립체(200b)의 제2 전극탭(212b)과 상기 제3 전극 조립체(200c)의 제1 전극탭(211c) 사이, 상기 제3 전극 조립체(200c)의 제2 전극탭(212c)과 상기 제4 전극 조립체(200b)의 제1 전극탭(211d) 사이, 그리고 상기 제4 전극 조립체(200d)의 제2 전극탭(212d)과 상기 제5 전극 조립체(200e)의 제1 전극탭(211e) 사이를 연결함으로써, 상기 제1 내지 제5 전극 조립체(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)를 서로 직렬 연결할 수 있다.
상기 커버(330)는, 하부가 개방된 대략 직육면체 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 커버(330)의 개방된 하부가 상기 케이스(100)의 개방된 상부와 대향하도록 상기 케이스(100)의 상단에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(330)의 하단부가 상기 케이스(100)의 연장부(110B) 내에 삽입된 상태에서 상기 연장부(110B)와 함께 용접될 수 있다.
상기 커버(330)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2 내부층(331), 제2 기능층(332) 및 제1 외부층(333)을 포함할 수 있다.
상기 제2 내부층(331)은 상기 커버(330)의 가장 안쪽의 구조를 이루는 층으로 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 기능층(332)은 상기 제1 내부층(331)과 상기 제1 외부층(333) 사이에 개재된 층으로, 금속 재질과 무기 복합계 물질 중 적어도 하나의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 기능층(332)은 상기 제1 내부층(331)과 제1 외부층(333) 사이에서 금속-무기 복합계 박막 형태 또는 금속 포일 또는 시트 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 기능층(332)이 금속-무기 복합계 박막으로 이루어지는 경우, CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition) 및 도금 공법 등을 통해 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 기능층(332)이 금속 포일 또는 시트로 이루어지는 경우, 다중 사출 금형을 이용하여 상기 금속 포일 또는 시트를 상기 제1 내부층(331)과 제1 외부층(333) 사이에 개재함으로써 형성될 수 있다.
상기 제1 외부층(333)은 상기 몸체부(110A)의 가장 바깥쪽의 구조를 이루는 층으로 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 외부층(333)은 상기 케이스(100) 내부에 수용된 전해액과 반응성이 없으며, 절연성을 갖는 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 기능층(332)은 수분 및 가스류를 차단하는 역할을 할 수 있다. 그리고, 상기 제1 내부층(331)과 제1 외부층(333)은 상기 제1 기능층(332)을 지지하는 역할을 할 수 있다.
상기 커버(330)에는 다수의 단자홀(330a)이 형성될 수 있다. 상기 단자홀(330a)에는 상기 제1 전극단자(341)와 제2 전극단자(342)가 관통되며, 제4 가스켓(334)이 조립되어 상기 커버(330)가 보다 견고히 밀봉될 수 있다.
상기 제1 전극단자(341)는 상기 제1 전극 조립체(200a)의 제1 전극탭(211a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극단자(342)는 상기 제5 전극 조립체(200e)의 제2 전극탭(212e)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극 조립체(200a)의 제1 전극탭(211a)은 직렬 연결된 상기 제1 내지 제5 전극 조립체(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)에서 전압 레벨이 가장 높은 단자부분이며, 상기 제5 전극 조립체(200e)의 제2 전극탭(212e)은 상기 제1 내지 제5 전극 조립체(200a, 200b, 200c, 200d, 200e)에서 전압 레벨이 가장 낮은 단자부분일 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 나타낸 평면도이다.
도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 상술한 일 실시예와 달리, 하나의 수용공간에 다수의 전극 조립체가 수용되는 경우로, 하나의 수용공간 내에 수용된 전극 조립체 간은 병렬로 연결되며, 수용공간 간의 전극 조립체는 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 일 실시예와 비교하여 제2_1 연결탭(322)과 제2_2 연결탭(323)이 추가될 수 있다.
상기 제2_1 연결탭(322)은 하나의 수용공간 내에 수용된 전극조립체들의 제1 전극탭 간을 연결할 수 있으며, 상기 제2_2 연결탭(323)은 하나의 수용공간 내에 수용된 전극조립체들의 제2 전극탭 간을 연결할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1_1 내지 제1_3 전극 조립체(200a1, 200a2, 200a3)는, 제1_1 전극 조립체(200a1)의 제1 전극탭(211a1), 제1_2 전극 조립체(200a2)의 제1 전극탭(211a2)와 제1_3 전극 조립체(200a3)의 제1 전극탭(211a3)은 상기 제2_1 연결탭(322)에 의해 서로 연결되고, 상기 제1_1 전극 조립체(200a1)의 제1 전극탭(212a1), 상기 제1_2 전극 조립체(200a2)의 제1 전극탭(212a2)와 상기 제1_3 전극 조립체(200a3)의 제1 전극탭(212a3)은 상기 제2_2 연결탭(323)에 의해 서로 연결됨으로써, 서로 병렬 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배터리 셀과 팩이 일체화되는 구조에 있어서, 셀 사이를 분리하는 격벽을 수용공간 간에 전해액을 공유하되 전자의 이동을 차단하도록 구성함으로써, 수용공간 간의 전해액 고갈 유의차에 따라 셀 특성이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 외부 케이스를 플라스틱 케이스 내에 금속 물질 또는/및 무기 복합계 물질의 기능층이 삽입된 형태로 형성함으로써, 기존의 금속 케이스와 비교하여 형상의 자유도, 경량화 및 제조비용 측면에서 유리하며, 동일한 강도, 내투습성, 내화학성, 스웰링 제어, 내마모성 및 방열 특성을 구현할 수 있다.
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.
1000: 이차전지 100: 케이스
110A: 몸체부 110a: 단차부
111: 제1 내부층 112: 제1 기능층
113: 제1 외부층 111a: 제1 삽입홈
110B: 연장부 120: 격벽
121: 제1 오링/가스켓
200a, 200b, 200c, 200d, 200e: 제 1 내지 제5 전극조립체
211a, 211b, 211c, 211d, 211e: 제1 전극탭
212a, 212b, 212c, 212d, 212e: 제2 전극탭
300: 캡 조립체 310: 캡 플레이트
310a: 제2 삽입홈 310b: 탭홀
311: 제2 오링/가스켓 313: 제3 가스켓
321: 제1 연결탭 322: 제2_1 연결탭
323: 제2_2 연결탭 330: 커버
330a: 단자홀 331: 제2 내부층
332: 제2 기능층 333: 제2 외부층
334: 제 4 가스켓 341: 제1 전극단자
342: 제2 전극단자

Claims (19)

  1. 다수의 수용공간이 형성되도록 적어도 하나의 격벽이 설치된 케이스;
    상기 수용공간에 전해액과 함께 각각 수용되고, 전극탭을 갖는 다수의 전극조립체; 및
    상기 케이스의 상부를 밀봉하고 상기 전극탭이 각각 인출되는 캡 플레이트 및 상기 전극탭을 통해 상기 다수의 전극조립체 사이를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭을 포함하는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 격벽은, 상기 전해액을 함침하고, 함침된 전해액을 상기 수용공간으로 제공하며,
    상기 캡 조립체는, 상기 캡 플레이트를 커버하도록 상기 케이스의 상단에 결합된 커버, 및 상기 전극탭과 전기적으로 연결되고 상기 커버를 관통하여 외부로 노출된 전극단자를 더 포함하며,
    상기 격벽은 폴리우레탄(polyurethane) 및 연신폴리타이렌(oriented polystyrene, OPS) 중 적어도 하나를 포함하는 멤브레인 형태의 다공성 막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은, 상기 수용공간 간에 전자의 이동을 차단하되, 상기 함침된 전해액의 용매와 염을 상기 다수의 수용공간 중 인접한 수용공간으로 전달하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스는, 상기 다수의 전극조립체를 수용하기 위한 몸체부와, 상기 몸체부의 상단 외곽에서부터 연장되어 상기 몸체부의 상단보다 높게 돌출된 연장부를 포함하고,
    상기 케이스는 제1 내부층, 제1 외부층, 및 상기 제1 내부층과 상기 제1 외부층 사이에 개재된 제1 기능층으로 이루어지고,
    상기 제1 내부층과 상기 제1 외부층은 플라스틱 물질을 포함하고,
    상기 제1 기능층은 금속 및 무기복합계 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 몸체부의 상단에는 상기 연장부에 의해 단차부가 형성되고,
    상기 캡 플레이트의 가장자리부에는 오링 또는 가스켓이 결합되고,
    상기 캡 플레이트는 상기 오링 또는 상기 가스켓과 함께 상기 단차부에 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스의 내측면과 상기 캡 플레이트의 하면에는 상기 격벽의 가장자리부와 대응하는 다수의 삽입홈이 형성되고,
    상기 격벽의 가장자리부에는 오링 또는 가스켓이 결합되고,
    상기 격벽은 상기 오링 또는 상기 가스켓과 함께 상기 삽입홈에 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 전극조립체 중 상기 수용공간 간의 전극조립체들은 상기 제1 연결탭에 의해 서로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 캡 조립체는 제2 연결탭을 더 포함하고,
    상기 수용공간 각각에 다수의 전극조립체가 수용된 경우, 상기 수용공간각각의 전극조립체들은 상기 제2 연결탭에 의해 서로 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 다수의 수용공간이 형성되도록 적어도 하나의 격벽이 설치된 케이스;
    상기 수용공간에 전해액과 함께 각각 수용되고, 전극탭을 갖는 다수의 전극조립체; 및
    상기 케이스의 상부를 밀봉하고 상기 전극탭이 각각 인출되는 캡 플레이트 및 상기 전극탭을 통해 상기 다수의 전극조립체 사이를 전기적으로 연결하는 제1 연결탭을 포함하는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 격벽은, 상기 전해액을 함침하고, 함침된 전해액을 상기 수용공간으로 제공하며,
    상기 격벽은 폴리우레탄(polyurethane) 및 연신폴리타이렌(oriented polystyrene, OPS) 중 적어도 하나를 포함하는 멤브레인 형태의 다공성 막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 격벽은, 상기 수용공간 간에 전자의 이동을 차단하되, 상기 함침된 전해액의 용매와 염을 상기 다수의 수용공간 중 인접한 수용공간으로 전달하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 케이스는, 상기 다수의 전극조립체를 수용하기 위한 몸체부와, 상기 몸체부의 상단 외곽에서부터 연장되어 상기 몸체부의 상단보다 높게 돌출된 연장부를 포함하고,
    상기 케이스는 제1 내부층, 제1 외부층, 및 상기 제1 내부층과 상기 제1 외부층 사이에 개재된 제1 기능층으로 이루어지고,
    상기 제1 내부층과 상기 제1 외부층은 플라스틱 물질을 포함하고,
    상기 제1 기능층은 금속 및 무기복합계 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 캡 조립체는, 상기 캡 플레이트를 커버하도록 상기 케이스의 상단에 결합된 커버, 및 상기 전극탭과 전기적으로 연결되고 상기 커버를 관통하여 외부로 노출된 전극단자를 더 포함하고,
    상기 커버는 제2 내부층, 제2 외부층, 및 상기 제2 내부층과 상기 제2 외부층 사이에 개재된 제2 기능층을 포함하고,
    상기 제2 내부층과 상기 제2 외부층은 플라스틱 물질을 포함하고,
    상기 제2 기능층은 금속 및 무기 복합계 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 케이스와 상기 커버는 상기 연장부와 상기 커버의 하부가 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 몸체부의 상단에는 상기 연장부에 의해 단차부가 형성되고,
    상기 캡 플레이트의 가장자리부에는 오링 또는 가스켓이 결합되고,
    상기 캡 플레이트는 상기 오링 또는 상기 가스켓과 함께 상기 단차부에 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 케이스의 내측면과 상기 캡 플레이트의 하면에는 상기 격벽의 가장자리부와 대응하는 다수의 삽입홈이 형성되고,
    상기 격벽의 가장자리부에는 오링 또는 가스켓이 결합되고,
    상기 격벽은 상기 오링 또는 상기 가스켓과 함께 상기 삽입홈에 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 다수의 전극조립체 중 상기 수용공간 간의 전극조립체들은 상기 제1 연결탭에 의해 서로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 캡 조립체는 제2 연결탭을 더 포함하고,
    상기 수용공간 각각에 다수의 전극조립체가 수용된 경우, 상기 수용공간각각의 전극조립체들은 상기 제2 연결탭에 의해 서로 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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