KR102106455B1 - 2차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양극 멀티 탭 구조의 2차 전지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전극집합체를 수용하는 캔부재, 상기 캔부재의 개구부를 마감하는 탑캡 조립체 및 상기 전극집합체와 상기 탑캡 조립체를 전기적으로 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2차 전지{SECONDARY BATTERY}

본 발명은 2차 전지에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 양극 멀티 탭 구조의 2차 전지에 관한 것이다.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.

한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극 집합를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0132492호에는 종래의 이차 전지 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.

이와 같은 종래의 이차 전지는 고출력을 위해 양극 탭을 2개 이상의 멀티 탭으로 형성할 수 있다.

그런데 멀티 탭은 용접 시 멀티 탭의 형성 위치에 따라 용접을 위해 별도의 형태로 변형하거나 용접 위치를 조정해야 하기 때문에 작업이 번거롭고 어렵다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 양극 멀티 탭들의 연결과 탑캡 조립체와의 조립을 쉽게 하는 2차 전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 2차 전지는 전극집합체를 수용하는 캔부재, 상기 캔부재의 개구부를 마감하는 탑캡 조립체 및 상기 전극집합체와 상기 탑캡 조립체를 전기적으로 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부재는 상기 전극집합체의 전극 탭에 연결되는 일측부와 상기 탑캡 조립체에 연결되는 타측부를 포함할 수 있다.

상기 일측부는 링(ring) 형상 또는 용수철 형상일 수 있다.

상기 타측부는 상기 일측부로부터 상기 탑캡 조립체 측으로 연장될 수 있다.

본 발명에 따르면, 멀티 전극 탭들의 설치 위치에 관계없이 멀티 전극 탭과 탑캡 조립체를 쉽게 연결할 수 있어 2차 전지의 조립을 쉽게하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 멀티 전극 탭들의 설치 위치에 관계없이 멀티 전극 탭과 탑캡 조립체를 연결할 수 있어 2차 전지 설계가 자유로운 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 주요부를 나타내기 위해 내부가 보이도록 일부 절개하여 정면에서 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 분해도이다.
도 3은 도 1에서 전극집합체와 연결부재만을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에서 연결부재만을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 연결부재가 전극집합체와 연결된 것을 평면에서 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지의 연결부재가 전극집합체와 연결된 것을 평면에서 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차 전지의 연결부재가 전극집합체와 연결된 것을 평면에서 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차 전지에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 주요부를 나타내기 위해 내부가 보이도록 일부 절개하여 정면에서 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지는 전극집합체(1)를 수용하는 캔부재(10), 상기 캔부재(10)의 개구부를 마감하는 탑캡 조립체(20) 및 상기 전극집합체(1)와 상기 탑캡 조립체(20)를 전기적으로 연결하는 연결부재(30)를 포함한다.

캔부재(10)는 원형 리튬이온 2차 전지에서 대략 원통형의 위쪽이 개방된 형상을 가진 금속재질의 용기이며, 일반적으로 가볍고 부식에 대처가 용이한 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용된다.

캔부재(10)는 전극집합체(1)와 전해액(미도시)의 용기가 되고, 전극집합체(1)가 캔부재(10)의 개방된 상단, 즉, 상단개구부를 통해 캔부재(10)에 삽입된 뒤 캔부재(10)의 상단개구부는 탑캡 조립체(20)에 의해 봉해진다.

탑캡 조립체(20)는 적어도 캔부재(10)의 상단개구부와 대응되는 크기와 형상을 가져 캔부재(10)의 상단개구부를 밀봉하게 결합된다.

도 2는 도 1의 분해도이고, 도 3은 도 1에서 전극집합체와 연결부재만을 도시한 도면이고, 도 4는 도 1에서 연결부재만을 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 연결부재(30)는 연결부재(30)의 일측부(31)가 전극집합체(1)의 전극 탭(21)과 연결되고, 연결부재(30)의 타측부(33)가 탑캡 조립체(20)와 연결된다.

연결부재(30)의 일측부(31)는 링형의 도전체로 형성되어 젤리롤(jelly roll) 형으로 권취된 전극집합체(1)로부터 돌출되는 복수 개의 전극 탭(21)에 접촉된다.

이러한 연결부재(30)는 일 실시예로 동, 알루미늄, 은, 철 등 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로 연결부재(30)의 일측부(31)는 스프링 형상으로 이루어져 탑캡 조립체(20)로부터 전달되는 가압력을 완충하게 할 수도 있다.

전극 탭(21)은 양극 또는 음극일 수 있는데, 본 발명에서는 양극의 탭을 일실시예를 들어 설명한다.

연결부재(30)의 타측부(33)는 연결부재(30)의 일측부(31)로부터 탑캡 조립체(20)를 향해서 연장되게 형성되어 탑캡 조립체(20)와 접촉하는데, 탑캡 조립체(20)와의 접촉 면적을 확보하기 위해서 연결부재(30)의 타측부(33)의 단부가 절곡될 수 있다.

본 발명의 연결부재(30)가 전극집합체(1)와 연결되는 것을 도 5 내지 도 6에 도시된 실시예들과 함께 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지의 연결부재가 전극집합체와 연결된 것을 평면에서 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차 전지의 연결부재가 전극집합체와 연결된 것을 평면에서 도시한 도면이다.

도 5 내지 도 6에서 복수 개의 전극 탭(21)은 설명의 편의를 위해 하나의 전극 탭(21a)과 다른 하나의 전극 탭(21b)으로 구분하여 설명한다.

하지만, 본 발명에서 복수 개의 전극 탭(21)은 두 개의 전극 탭으로 한정되는 것은 아니고 두 개 이상의 전극 탭으로 이루어질 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 전극집합체(1)의 일단부에는 하나의 전극 탭(21a)과 다른 하나의 전극 탭(21b)이 서로 마주보게 형성되고 본 발명의 다른 실시예에 따르면 하나의 전극 탭(21a)과 다른 하나의 전극 탭(21b)이 서로 사각 방향에 형성된다.

그리고 링형으로 형성된 연결부재(30)의 일측부(31)를 전극집합체(1)의 일단부에 설치하면 상기 일 실시예와 같이 서로 마주보게 형성된 하나의 전극 탭(21a)과 다른 하나의 전극 탭(21b)이 모두 연결부재(30)의 일측부(31) 둘레에 모두 접촉하여 서로 떨어져 있는 복수 개의 전극 탭(21)을 쉽게 연결할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예와 같이 서로 사각에 형성되는 하나의 전극 탭(21a)과 다른 하나의 전극 탭(21b)도 링형의 연결부재(30)의 둘레에 모두 접촉하여 서로 떨어져 있는 복수 개의 전극 탭(21)을 쉽게 연결할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2차 전지의 연결부재가 전극집합체와 연결된 것을 평면에서 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전극집합체(1)의 하나의 전극 탭(21a)이 전극집합체(1)의 권취 중심측에 형성되고, 전극집합체(1)의 다른 하나의 전극 탭(21b)이 상기 하나의 전극 탭(21a)보다 전극집합체(1)의 권취 중심으로부터 외측에 형성된다.

그리고 링형으로 형성된 연결부재(30)의 일측부(31)를 전극집합체(1)의 일단부에 설치하면 상기 하나의 전극 탭(21a)은 상기 일측부(31)의 내측면에 접촉하고 상기 다른 하나의 전극 탭(21b)은 상기 일측부(31)의 외측면에 접촉하여 복수 개의 전극 탭(21)을 쉽게 연결할 수 있다.

본 발명에 따른 2차 전지의 제작 방법을 상세히 설명한다.

복수 개의 양극 전극 탭(21)이 형성된 전극집합체(1)를 제작하여 젤리롤(jelly roll) 형으로 권취한다.

젤리롤 형으로 권취된 전극집합체(1)를 전해액과 함께 캔부재(10)의 상단개구부를 통해 캔부재(10)에 내장한다.

전극집합체(1)의 복수 개의 양극 전극 탭(21)에 연결부재(30)의 일측부가 모두 접촉하도록 연결부재(30)를 전극집합체(1)에 설치한다.

캔부재(10)의 상단개구부를 밀봉하도록 탑캡 조립체(20)를 캔부재(10)의 상단개구부에 설치하면서 연결부재(30)의 타측부(33)를 탑캡 조립체(20)에 접촉시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명의 2차 전지는 복수 개의 전극 탭(21)의 설치 위치에 관계없이 복수 개의 적극 탭(21)과 탑캡 조립체(20)를 연결부재(30)에 의해 쉽게 전기적으로 연결할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 멀티 전극 탭들의 설치 위치에 관계없이 멀티 전극 탭과 탑캡 조립체를 쉽게 연결할 수 있어 2차 전지의 조립을 쉽게하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 멀티 전극 탭들의 설치 위치에 관계없이 멀티 전극 탭과 탑캡 조립체를 연결할 수 있어 2차 전지 설계가 자유로운 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 2차 전지를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 전극집합체
10: 캔부재
20: 탑캡 조립체
21: 전극 탭
30: 연결부재
31: 일측부
33: 타측부

Claims (4)

1. 전극집합체(1)를 수용하는 캔부재(10);
   상기 캔부재(10)의 개구부를 마감하는 탑캡 조립체(20); 및
   상기 전극집합체(1)와 상기 탑캡 조립체(20)를 전기적으로 연결하는 연결부재(30); 를 포함하고,
   상기 연결부재(30)는, 상기 전극집합체(1)의 전극 탭에 연결되는 일측부(31)와, 상기 탑캡 조립체(20)에 연결되는 타측부(33)를 포함하되, 상기 전극 탭은 상기 전극집합체로부터 수직으로 돌출된 하나의 전극 탭(21a)과 다른 하나의 전극 탭(21b)을 구비하며,
   상기 일측부(31)는 링(ring) 형상으로 형성되고,
   링형으로 형성된 연결부재(30)의 일측부(31)를 전극집합체(1)의 일단부에 설치하되, 상기 일측부의 내측면은 전극집합체(1)로부터 수직으로 돌출된 하나의 전극 탭(21a)에 접촉되고, 상기 일측부의 외측면은 전극집합체(1)로부터 수직으로 돌출된 다른 하나의 전극탭에 접촉되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 타측부(33)는 상기 일측부(31)로부터 상기 탑캡 조립체(20) 측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 2차 전지.

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