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KR102777678B1 - 이차 전지 - Google Patents

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KR102777678B1
KR102777678B1 KR1020170023769A KR20170023769A KR102777678B1 KR 102777678 B1 KR102777678 B1 KR 102777678B1 KR 1020170023769 A KR1020170023769 A KR 1020170023769A KR 20170023769 A KR20170023769 A KR 20170023769A KR 102777678 B1 KR102777678 B1 KR 102777678B1
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taps
tap
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plate
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김광수
김성훈
서원섭
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삼성에스디아이 주식회사
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Priority to US16/488,147 priority patent/US11469439B2/en
Priority to PCT/KR2018/001679 priority patent/WO2018155852A1/ko
Priority to CN202311439162.0A priority patent/CN117458095A/zh
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을 상호간 대칭 형태로 형성함으로써, 제1,2멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있고, 또한 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭에 절연층을 형성함으로써, 제1,2멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 케이스; 상기 케이스의 내측에 수용되고 제1멀티탭을 갖는 제1전극 조립체; 상기 케이스의 내측에 상기 제1전극 조립체와 나란히 수용되고 제2멀티탭을 갖는 제2전극 조립체; 상기 케이스를 막되, 상기 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 제1,2멀티탭은 상호간 상기 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성되고, 상기 제1,2멀티탭의 표면에 절연층이 코팅된 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장할 수 있는 우수한 에너지 밀도를 제공하는 전력 저장 시스템이다. 재충전이 불가능한 일차 전지에 비해 이차 전지는 재충전이 가능하여 스마트폰, 셀룰러폰, 노트북, 태블릿 PC 등 IT 기기에 많이 사용되고 있다. 최근에는 환경 오염 방지를 위해 전기 자동차에 대한 관심이 높아졌고, 이에 따라 전기 자동차에 고용량의 이차 전지가 채택되고 있다. 이러한 이차 전지는 고밀도, 고출력, 안정성 등의 특성이 요구되고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지를 제공한다.
일례로, 본 발명의 다양한 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을 상호간 대칭 형태로 형성함으로써, 제1,2멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
다른 예로, 본 발명의 다양한 실시예는 전극 조립체의 멀티탭에 절연층을 형성함으로써, 멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지는 케이스; 상기 케이스의 내측에 수용되고 제1멀티탭을 갖는 제1전극 조립체; 상기 케이스의 내측에 상기 제1전극 조립체와 나란히 수용되고 제2멀티탭을 갖는 제2전극 조립체; 상기 케이스를 막되, 상기 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 제1,2멀티탭은 상호간 상기 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성되며, 상기 제1,2멀티탭의 표면에 절연층이 코팅된다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역에만 형성될 수 있다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장될 수 있다. 상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 제1,2전극 조립체로부터 연장된 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 연장되어 상기 케이스에 인접하는 제2영역과, 상기 제2영역으로부터 절곡되어 상기 전극 단자에 접속된 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 제1전극 조립체는 제1권취 중심부를 포함하고, 상기 제2전극 조립체는 제2권취 중심부를 포함하며, 상기 케이스는 상기 제1전극 조립체에 밀착되는 제1장변부와 상기 제2전극 조립체에 밀착되는 제2장변부를 포함하고, 상기 제1멀티탭은 상기 제1권취 중심부와 상기 제1장변부의 사이에 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2권취 중심부와 상기 제2장변부의 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역에만 형성될 수 있다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장될 수 있다. 상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 제1,2전극 조립체로부터 연장된 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 연장되어 상기 케이스에 인접하는 제2영역과, 상기 제2영역으로부터 절곡되어 상기 전극 단자에 접속된 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 제1전극 조립체는 제1권취 중심부를 포함하고, 상기 제2전극 조립체는 제2권취 중심부를 포함하며, 상기 제1멀티탭은 상기 제1권취 중심부와 상기 상호간 경계 영역의 사이에 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2권취 중심부와 상기 상호간 경계 영역의 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역에 형성된 외측 멀티탭과, 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역에 형성된 내측 멀티탭을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 절연성 유기물을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 절연성 무기물을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 무기물 필러와 유기물 바인더를 포함할 수 있다.
상기 제1,2전극 조립체는 각각 제1집전판과, 상기 제1집전판에 코팅된 제1전기적 활물질층을 포함하는 제1전극판; 상기 제1전극판의 일측에 위치된 분리막; 및
상기 분리막의 일측에 위치된 제2집전판과, 상기 제2집전판에 코팅된 제2전기적 활물질층을 포함하는 제2전극판을 포함하고, 상기 제1멀티탭은 상기 제1전극 조립체의 제1전극판 중 제1전기적 활물질층의 외측으로 제1집전판이 연장되어 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2전극 조립체의 제1전극판 중 제1전기적 활물질층의 외측으로 제1집전판이 연장되어 형성될 수 있다.
상기 제1,2멀티탭의 각각과 상기 제2전극판의 사이에 상기 절연층 및 분리막이 개재될 수 있다.
상기 제2전기적 활물질층에 형성된 안전 기능층을 더 포함하고, 상기 제1,2멀티탭의 각각과 상기 제2전극판의 사이에 상기 절연층, 분리막 및 안전 기능층이 개재될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을 상호간 대칭 형태로 형성함으로써, 제1,2멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
일례로, 본 발명의 일 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을, 전극 단자 또는 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역(또는 밀착 영역)을 중심으로, 케이스에 인접한 영역으로부터 전극 단자까지 대칭 형태로 연장 및 절곡되도록 하여, 제1,2전극 조립체에서 제1,2멀티탭과 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g, 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다.
다른 예로, 본 발명의 일 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭을, 전극 단자 또는 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역(또는 밀착 영역)을 중심으로, 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역에 인접한 영역으로부터 전극 단자까지 대칭 형태로 연장 및 절곡되도록 하여, 제1,2전극 조립체에서 제1,2멀티탭과 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g, 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다.
또 다른 예로, 본 발명의 일 실시예는 제1,2전극 조립체의 일측 제1,2멀티탭을 케이스에 인접한 영역으로부터 전극 단자까지 대칭 형태로 연장 및 절곡되도록 하고, 타측 제1,2멀티탭을 제1,2전극 조립체의 경계 영역에 인접한 영역으로부터 전극 단자까지 대칭 형태로 연장 및 절곡되도록 함으로써, 제1,2전극 조립체와 전극 단자 사이의 결합 신뢰성을 향상시키고, 또한 제1,2멀티탭과 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g, 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 전극 조립체의 제1,2멀티탭에 절연층을 형성함으로써, 제1,2멀티탭의 절연 강도를 향상시킬 수 있는 이차 전지를 제공한다.
일례로, 본 발명의 일 실시예는 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭 중 양극 멀티탭의 일면 또는 양면에 유기, 무기 및/또는 유무기 복합 재질의 절연층을 형성함으로써, 양극 멀티탭과 음극판 사이에 절연층, 분리막 및/또는 안전 기능층(SFL: Safety Function layer: 음극 활물질 표면에 코팅한 세라믹층)을 포함하는 3중 절연 구조가 형성되도록 한다. 이에 따라, 양극 멀티탭이 전극 단자에 접속되기 위해 다양한 형태로 절곡된다고 해도, 양극 멀티탭과 음극판 사이의 전기적 쇼트 현상이 억제된다. 즉, 양극 멀티탭의 절연 강도가 향상된다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도, 단면도 및 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체를 도시한 평면도 및 부분 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체를 도시한 평면도 및 부분 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체를 도시한 평면도 및 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티탭의 절곡전 및 절곡후 상태를 도시한 확대 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티탭의 절곡전 및 절곡후 상태를 도시한 확대 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티탭의 확대 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 이용한 배터리 모듈의 일례를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함할 수 있다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "분리막"란 용어는 분리막과 친화성이 작은 액체 전해질을 사용하는 액체 전해질 전지에서 일반적으로 통용되는 분리막을 포함할 수 있다. 나아가, 본 명세서에서 사용되는 "분리막"은, 전해질이 분리막에 강하게 속박되어 전해질과 분리막이 동일한 것으로 인식되는 진성 고체 폴리머 전해질, 겔 고체 폴리머 전해질, 및/또는 고체 전해질을 포함하는 개념이다. 따라서, 상기 분리막은 본 명세서에서 정의하는 바에 따라 그 의미가 정의되어야 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도, 단면도 및 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는 케이스(110), 제1,2전극 조립체(120A, 120B), 캡 플레이트(130), 제1전극 단자(140) 및 제2전극 단자(150)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있으며, 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 삽입 및 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 속이 비어 있는 육면체 형태일 수 있다. 도 1b에서는, 케이스(110)와 캡 플레이트(130)가 상호간 결합된 상태로 도시되어 있으므로, 개구부가 도시되지 않았지만, 케이스(110)의 상부 부분이 실질적으로 개방된 부분일 수 있다. 한편, 케이스(110)의 내면은 절연 처리되어, 제1,2전극 조립체(120A,120B)와 절연될 수 있다. 여기서, 케이스(110)는 경우에 따라 캔으로 지칭될 수도 있다.
케이스(110)는 상대적으로 넓은 제1장변부(111)와, 제1장변부(111)를 마주보는 상대적으로 넓은 제2장변부(112)와, 제1,2장변부(111,112)의 일단을 연결하며 상대적으로 좁은 제3단변부(113)와, 제3단변부(113)를 마주보고 제1,2장변부(111,112)의 타단을 연결하며 상대적으로 좁은 제4단변부(114)와, 제1,2장변부(111,112) 및 제1,2단변부(113,114)를 연결하는 바닥부(115)를 포함할 수 있다.
제1전극 조립체(120A)는 케이스(110)의 내부에 결합된다. 특히, 제1전극 조립체(120A)의 일면은 케이스(110)의 제1장변부(111)에 밀착/접촉된 채로 케이스(110)에 결합된다. 제1전극 조립체(120A)는 각각 얇은 판형 또는 막형으로 형성된 제1전극판(121), 분리막(122), 제2전극판(123)의 적층체가 권취되거나 겹쳐서 형성될 수 있다. 여기서, 제1전극판(121)은 양극 역할을 할 수 있으며, 제2전극판(123)은 음극 역할을 할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하다. 더불어, 권취 방식으로 제1전극 조립체(120A)가 제조될 경우, 제1전극 조립체(120A)는 그 중심에 권취가 시작되는 제1권취 중심부(125A)(또는 제1권취 선단부)를 포함할 수 있다.
제1전극판(121)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일 또는 메시로 형성된 제1집전판(121a)과, 제1집전판(121a)에 전이금속산화물 등의 제1전기적 활물질이 코팅되어 형성된 제1코팅부(121b)와, 제1전기적 활물질이 코팅되지 않은 영역인 제1비코팅부(121c)(또는 제1무지부)와, 제1비코팅부(121c)로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제1전극 단자(140)에 전기적으로 연결된 제1극 제1멀티탭(161)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1극 제1멀티탭(161)은 제1전극판(121)과 제1전극 단자(140) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 멀티탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제1극 제1멀티탭(161)은 제1비코팅부(121c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다. 여기서, 제1극은 양극일 수 있다.
제2전극판(123)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일 또는 메시로 형성된 제2집전판(123a)과, 제2집전판(123a)에 흑연 또는 탄소 등의 제2전기적 활물질이 코팅되어 형성된 제2코팅부(123b)와, 제2전기적 활물질이 코팅되지 않는 영역인 제2비코팅부(123c)(제2무지부)와, 제2비코팅부(123c)로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제2전극 단자(150)에 전기적으로 연결된 제2극 제1멀티탭(171)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2극 제1멀티탭(171)은 제2전극판(123)과 제2전극 단자(150) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 멀티탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제2극 제1멀티탭(171)은 제2비코팅부(123c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다. 여기서, 제2극은 음극일 수 있다.
분리막(122)은 제1전극판(121)과 제2전극판(123) 사이에 위치되어 상호간 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명에서 상기 분리막(122)의 재질이 한정되지 않는다. 더욱이, 무기 고체 전해질이 사용될 경우, 분리막은 없을 수도 있다.
제2전극 조립체(120B)는 실질적으로 상술한 제1전극 조립체(120A)와 동일한 구조, 형태 및/또는 재질을 가질 수 있다. 따라서, 제2전극 조립체(120B)에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 제2전극 조립체(120B)의 일면은 케이스(110)의 제2장변부(112)에 밀착/접촉된 채 제2전극 조립체(120B)가 케이스(110)에 결합될 수 있다. 또한, 권취 방식으로 제2전극 조립체(120B)가 제조될 경우, 제2전극 조립체(120B)는 그 중심에 권취가 시작되는 제2권취 중심부(125B)(또는 제2권취 선단부)를 포함할 수 있다.
더욱이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 케이스(110)의 내부에서 상호간 마주보는 경계 영역 또는 상호간 밀착/접촉하는 밀착 영역(190)을 포함한다. 즉, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 상호간 밀착/접촉된 형태로 케이스(110)의 내부에 결합된다.
한편, 제2전극 조립체(120B)는 제1전극판(121)으로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제1전극 단자(140)에 전기적으로 연결된 제1극 제2멀티탭(162)을 포함할 수 있다. 이러한, 제1극 제2멀티탭(162)은 제1전극판(121)과 제1전극 단자(140) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 멀티탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제1극 제2멀티탭(162)은 제1비코팅부(121c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다.
또한, 제2전극 조립체(120B)는 제2전극판(123)으로부터 외측 방향(또는 상부 방향)으로 연장되어 제2전극 단자(150)에 전기적으로 연결된 제2극 제2멀티탭(172)을 포함할 수 있다. 이러한, 제2극 제2멀티탭(172)은 제2전극판(123)과 제2전극 단자(150) 사이의 전류 통로가 되며, 이는 다수개가 구비되어 적층된 형태를 하여 멀티탭으로 지칭된다. 더불어, 이러한 제2극 제2멀티탭(172)은 제2비코팅부(123c)가 상부 방향으로 연장/돌출되어 형성된 것일 수 있다.
한편, 이러한 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 제1,2권취 중심부(125A,125B)의 축, 즉, 권취축은 제1,2단자(140,150)가 갖는 단자축에 대략 평행 또는 대략 수평하게 형성된다. 여기서, 권취축 및 단자축은 도 1b 및 도 1c에서 상,하 방향으로 형성된 축을 의미하며, 권취축 및 단자축이 대략 평행 또는 수평하다는 것은 권취축 및 단자축을 길게 늘여도 서로 만나지 않거나, 또는 아주 길게 늘일 경우 서로 만날 수 있음을 의미한다.
또한, 상술한 바와 같이 제1,2전극 조립체(120A,120B)와 제1전극 단자(140) 사이에는 일정 길이 연장되고 절곡된 형태의 제1,2멀티탭(161,162)이 개재되고, 제1,2전극 조립체(120A,120B)와 제2전극 단자(150)의 사이에는 일정 길이 연장되고 절곡된 형태의 제1,2멀티탭(171,172)이 개재된다. 즉, 일측의 제1,2멀티탭(161,162)은 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상단으로부터 제1전극 단자(140)를 향하여 대략 대칭되는 형태로 연장 및 절곡되어 제1전극 단자(140)에 접속 또는 용접된다. 또한, 타측의 제1,2멀티탭(171,172) 역시 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상단으로부터 제2전극 단자(150)를 향하여 대략 대칭되는 형태로 연장 및 절곡되어 제2전극 단자(150)에 접속 또는 용접된다.
실질적으로, 일측의 제1,2멀티탭(161,162)은 상술한 바와 같이 제1전극판(121) 중 제1활물질이 코팅되지 않은 제1비코팅부(121c) 자체이거나, 또는 제1비코팅부(121c)에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서, 별도 부재의 재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
또한, 타측의 제1,2멀티탭(171,172)은 제2전극판(123) 중 제2활물질이 코팅되지 않은 제2비코팅부(123c) 자체이거나, 또는 제2비코팅부(123c)에 접속된 별도의 부재일 수 있다. 여기서, 별도 부재의 재질은 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 하나일 수 있다.
이와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 제1,2권취축과 제1,2단자(140,150)가 갖는 단자축이 상호간 대략 평행 또는 수평하게 형성됨으로써, 전해액 주액 방향과 권취축 방향 역시 평행 또는 수평하게 형성되어, 전해액 주입 시 제1,2전극 조립체(120A,120B))의 전해액 함침성이 우수할 뿐만 아니라, 과충전 시 내부 가스가 안전벤트(136)로 신속하게 이동하여 안전벤트(136)를 빠르게 동작시킨다.
또한, 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 제1,2멀티탭(161,171 및 162,172)(비코팅부 자체 또는 별도 부재)이 연장 및 절곡되어 제1,2단자(140,150)에 각각 직접 전기적으로 접속되어 전기적 경로가 짧아짐으로써, 이차 전지(100)의 내부 저항이 감소할 뿐만 아니라 부품 개수도 감소한다.
특히, 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 제1,2멀티탭(161,171 및 162,172)(비코팅부 자체 또는 별도 부재)이 상호간 대칭 형태로 형성된 채 제1,2단자(140,150)에 각각 직접 전기적으로 접속됨으로써, 제1,2멀티탭(161,171 및 162,172)과, 이의 반대 극성을 갖는 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역) 사이의 불필요한 전기적 쇼트 현상을 예방할 수 있다. 다르게 설명하면, 대칭형 제1,2멀티탭(161,171 및 162,172)의 구조에 의해, 제1,2멀티탭의 절연 강도가 향상된다.
이러한 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 실질적으로 전해액과 함께 케이스(110)에 수납될 수 있다. 상기 전해액은 EC, PC, DEC, EMC, DMC와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 전해액은 액체, 겔상, 또는 고체 형태일 수 있다.
캡 플레이트(130)는 길이와 폭을 갖는 대략 직사각 형태로서, 케이스(110)에 결합된다. 즉, 캡 플레이트(130)는 케이스(110)의 개구를 밀봉하며, 케이스(110)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 캡 플레이트(130)는 레이저 및/또는 초음파 용접 방식으로 케이스(110)에 결합될 수 있다. 여기서, 캡 플레이트(130)는 경우에 따라 캡 조립체로 불리기도 한다.
캡 플레이트(130)는 전해액 주입구를 막는 마개(134) 및 벤트홀을 막는 안전벤트(136)를 포함할 수 있다. 더욱이, 안전벤트(136)는 설정된 압력에서 쉽게 개방될 수 있도록 노치를 더 포함할 수 있다.
제1전극 단자(140)는 캡 플레이트(130)의 상면에 위치된 제1전극 단자 플레이트(141), 제1전극 단자 플레이트(141)와 캡 플레이트(130)의 사이에 개재된 제1상부 절연 플레이트(142), 캡 플레이트(130)의 하면에 위치된 제1하부 절연 플레이트(143), 제1하부 절연 플레이트(143)의 하면에 위치된 제1집전 플레이트(144) 및 제1전극 단자 플레이트(141)와 제1집전 플레이트(144)를 전기적으로 연결하는 제1전극 단자 기둥(145)을 포함할 수 있다. 더불어, 본 발명의 실시예는 캡 플레이트(130)와 제1전극 단자 기둥(145)을 절연시키는 제1시일(seal) 절연 가스켓(146)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 실질적으로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(161,162)은 대칭되는 형태로 상술한 제1전극 단자(140) 중 제1집전 플레이트(144)에 전기적으로 접속될 수 있다.
제2전극 단자(150)는 캡 플레이트(130)의 상면에 위치된 제2전극 단자 플레이트(151), 제2전극 단자 플레이트(151)와 캡 플레이트(130)의 사이에 개재된 제2상부 절연 플레이트(152), 캡 플레이트(130)의 하면에 위치된 제2하부 절연 플레이트(153), 제2하부 절연 플레이트(153)의 하면에 위치된 제2집전 플레이트(154) 및 제2전극 단자 플레이트(151)와 제2집전 플레이트(154)를 전기적으로 연결하는 제2전극 단자 기둥(155)을 포함할 수 있다. 더불어, 본 발명의 실시예는 캡 플레이트(130)와 제2전극 단자 기둥(155)을 절연시키는 제2시일 절연 가스켓(156)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 실질적으로 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭(171,172)은 대칭되는 형태로 상술한 제2전극 단자(150) 중 제2집전 플레이트(154)에 전기적으로 접속될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서, 제1,2전극 조립체(120A,120B), 제1,2멀티탭(161,171,162,172) 및 제1,2전극 단자(140,150)의 사이에 대략 직사각 형상의 절연판(180)이 더 개재됨으로써, 제1,2멀티탭(161,171 또는 162,172)과 반대 극성의 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다. 이러한 절연판(180)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 치수 안정성이 우수하고, 대략 220℃까지 우수한 강도 및 경도를 유지하는 PPS(Polyphenylene Sulfine)와 같은 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 제조될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(161,171,162,172)의 형상이 제1,2전극 단자(140,150) 또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(또는 밀착 영역)(190)을 중심으로 대칭 형태로 연장 및 절곡되어 형성됨으로써, 제1,2멀티탭(161,171,162,172) 및 소정 영역(e.g., 제1,2멀티탭과 극성이 다른 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역)사이에 전기적 쇼트 현상이 방지되도록 한다.
즉, 제1,2멀티탭(161,171,162,172)의 형상이 제1,2전극 단자(140,150) 또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)을 중심으로 비대칭 형상으로 형성될 경우, 제1,2멀티탭(161,171,162,172)과 이것에 극성이 반대인 케이스(110), 캡 플레이트(130) 및/또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 소정 영역 사이에 전기적 쇼트 현상이 발생할 확률이 커지나, 본 발명의 실시예에서와 같이 대칭 형태로 제1,2멀티탭(161,162)이 형성될 경우 이러한 전기적 쇼트의 확률이 작아질 수 있다.
예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대칭 형태의 양극 제1,2멀티탭(161,162)과 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 음극 무지부(123c) 사이의 쇼트 확률은 비대칭 형태의 양극 제1,2멀티탭과 제1,2전극 조립체의 음극 무지부 사이의 쇼트 확률보다 작다. 또한, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대칭 형태의 음극 제1,2멀티탭(171,172)과 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 양극 무지부(121c) 사이의 쇼트 확률은 비대칭 형태의 음극 제1,2멀티탭과 제1,2전극 조립체의 양극 무지부 사이의 쇼트 확률보다 작다.
다르게 설명하면, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(161,171, 162,172)이 대칭 형태로 형성될 경우, 반대 극성의 케이스, 캡 플레이트 및/또는 전극 조립체의 소정 영역 사이의 전기적 쇼트 현상을 예방하기 위한 관리 영역의 개수 또는 면적이 상대적으로 작아, 그만큼 제1,2멀티탭(161,171,162,172)과 반대 극성의 영역 사이의 전기적 쇼트 현상을 예방하기 쉽다. 그러나, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭이 비대칭 형태로 형성될 경우, 반대 극성의 영역과 전기적 쇼트 현상을 예방하기 위한 관리 영역의 개수 또는 면적이 상대적으로 커서, 그만큼 제1,2멀티탭과 반대 극성의 영역 사이의 전기적 쇼트 현상을 예방하기 어렵다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체의 평면도 및 부분 단면도가 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1전극 조립체(120A)는 권취가 시작되는 제1권취 중심부(125A)(또는 제1권취 선단부)를 포함할 수 있고, 제2전극 조립체(120B) 역시 권취가 시작되는 제2권취 중심부(125B)(또는 제2권취 선단부)를 포함할 수 있다. 또한, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 상호간 경계 영역 또는 밀착 영역(190)을 가질 수 있다.
이하의 설명에서, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역이란 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)으로부터 이격되어 케이스(110)의 제1,2장변부(111 또는 112)에 더 가까운 영역을 의미하고, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역이란 케이스(110)의 제1,2장변부(111 또는 112)로부터 이격되어 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)에 더 가까운 영역을 의미한다. 또한, 이하의 설명에서, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역이란 제1,2권취 중심부(125A 또는 125B)로부터 케이스(110)의 제1,2장변부(111 또는 112)까지의 영역을 의미하고, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역이란 제1,2권취 중심부(125A 또는 125B)로부터 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)까지의 영역을 의미한다. 이러한 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역 및 내측 영역에 대한 정의는 본 발명의 모든 실시예에서 공유될 수 있음을 이해해야 한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 상호간의 경계 영역(190)을 중심으로 상호간 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역에 형성된 제1,2멀티탭(161,162 또는 171,172)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1멀티탭(161,171)은 제1전극 조립체(120A)의 외측 영역에만 형성(즉, 제1멀티탭(161,171)은 제1전극 조립체(120A)의 내측 영역에 형성되지 않음)되고, 제2멀티탭(162,172) 역시 제2전극 조립체(120B)의 외측 영역에만 형성(즉, 제2멀티탭(162,172)은 제2전극 조립체(120B)의 내측 영역에 형성되지 않음)될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1멀티탭(161,171)은 제1전극 조립체(120A)중 제1권취 중심부(125A)의 대략 상부 영역(즉, 케이스의 제1장변부(111)에 인접한 영역)에만 형성되고, 제2멀티탭(162,172)은 제2전극 조립체(120B)중 제2권취 중심부(125B)의 대략 하부 영역(즉, 케이스의 제2장변부(112)에 인접한 영역)에만 형성될 수 있다. 따라서, 제1,2멀티탭(161,162 또는 171,172)의 상호간 최대 이격 거리는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 합친 최대 폭(또는 두께)과 같거나 약간 작을 수 있다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는, 상호간의 경계 영역(190) 또는 전극 단자(140)를 중심으로, 상호간 대칭 형태로 외측 영역으로부터 연장 및 절곡된 제1,2멀티탭(161,162)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1,2멀티탭(161,162)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 상호간 대칭되는 형태로 연장 및 절곡될 수 있다. 다르게 설명하면, 제1,2멀티탭(161,162)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상호간 경계 영역(190)보다 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)에 더 가까운 영역으로부터 전극 단자까지 연장 및 절곡될 수 있다.
또 다르게 설명하면, 제1,2멀티탭(161,162)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역으로부터 연장된 제1영역(161a,162a)과, 제1영역(161a,162a)으로부터 연장되어 상기 케이스(110)에 인접하는 제2영역(161b,162b)과, 제2영역(161b,162b)으로부터 절곡되어 전극 단자(140)에 전기적으로 접속된 제3영역(161c,162c)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1영역(161a,162a)은 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)로부터 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상호간 경계 영역(190)에 가까워질 수록 절곡 각도가 더욱 커진다. 또한, 제2영역(161b,162b)은 케이스(110)(즉, 제1장변부 또는 제2장변부)의 길이 방향에 대략 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 제3영역(161c,162c)은 제2영역(161b,162b)으로부터 대략 직각으로 절곡된 채 전극 단자(140)에 접속된다.
더불어, 제1,2전극 조립체(120A,120B), 제1,2멀티탭(161,162) 및 전극 단자(140)의 사이에 절연판(180)이 더 개재됨으로써, 제1,2멀티탭(161,162)과 반대 극성의 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역 사이에 상호간 전기적 쇼트 현상이 발생하지 않도록 한다. 특히, 절연판(180)은 대체로 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 갖는 분리막(122) 위에 안착된 형태를 한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에서, 제1,2멀티탭(161,162)이 전극 단자(140) 또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)을 중심으로 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 연장 및 절곡되어 형성됨으로써, 제1,2멀티탭(161,162)과 반대 극성의 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체의 소정 영역) 사이의 쇼트 현상이 감소된다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체의 평면도 및 부분 단면도가 도시되어 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는 상호간의 경계 영역(190)을 중심으로 상호간 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역에 형성된 제1,2멀티탭(261,262 또는 271,272)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1멀티탭(261,271)은 제1전극 조립체(120A)의 내측 영역에만 형성(즉, 제1멀티탭(261,271)은 제1전극 조립체(120A)의 외측 영역에 형성되지 않음)되고, 제2멀티탭(262,272) 역시 제2전극 조립체(120B)의 내측 영역에만 형성(즉, 제2멀티탭(262,272)은 제2전극 조립체(120B)의 외측 영역에 형성되지 않음)될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1멀티탭(261,271)은 제1전극 조립체(120A)중 제1권취 중심부(125A)의 대략 하부 영역(즉, 경계 영역(190)에 인접한 영역)에만 형성되고, 제2멀티탭(262,272)은 제2전극 조립체(120B)중 제2권취 중심부(125B)의 대략 상부 영역(즉, 경계 영역(190)에 인접한 영역)에만 형성될 수 있다. 따라서, 제1,2멀티탭(261,262 또는 271,272)의 상호간 최대 이격 거리는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 최소 이격 거리와 같거나 약간 클 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 조립체(120A,120B)는, 상호간의 경계 영역(190) 또는 전극 단자(140)를 중심으로, 상호간 대칭 형태로 내측 영역으로부터 연장 및 절곡된 제1,2멀티탭(261,262)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1,2멀티탭(261,262)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 상호간 대칭되는 형태로 연장 및 절곡될 수 있다. 다르게 설명하면, 제1,2멀티탭(261,262)은 각각 케이스(110)의 제1장변부(111) 또는 제2장변부(112)보다 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상호간 경계 영역(190)에 더 가까운 영역으로부터 전극 단자(140)까지 연장 및 절곡될 수 있다.
또 다르게 설명하면, 제1,2멀티탭(261,262)은 각각 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역으로부터 연장된 제1영역(261a,262a)과, 제1영역(261a,262a)으로부터 연장되어 상기 케이스(110)에 인접하는 제2영역(261b,262b)과, 제2영역(261b,262b)으로부터 절곡되어 전극 단자(140)에 접속된 제3영역(261c,262c)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1영역(261a,262a)은 케이스(110)로부터 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 상호간 경계 영역(190)에 가까워질 수록 절곡 각도가 더욱 커진다. 또한, 제2영역(261b,262b)은 케이스(110)의 길이 방향에 대략 평행하게 형성될 수 있다. 또한, 제3영역(261c,262c)은 제2영역(261b,262b)으로부터 대략 직각으로 절곡된 채 전극 단자(140)에 접속된다.
더불어, 제1,2전극 조립체(120A,120B), 제1,2멀티탭(261,262) 및 전극 단자(140)의 사이에 절연판(180)이 더 개재됨으로써, 제1,2멀티탭(261,262)과 반대 극성의 케이스(110), 캡 플레이트(130), 제1,2전극 조립체(120A,120B) 등과 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다. 특히, 절연판(180)은 대체로 제1,2멀티탭(261,262)의 제1영역(261a,262a) 위에 안착된 형태를 한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에서, 제1,2멀티탭(261,262)이 전극 단자(140) 또는 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 경계 영역(190)을 중심으로 대칭 형태로 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역으로부터 전극 단자(140)까지 연장 및 절곡되어 형성됨으로써, 제1,2멀티탭(261,262)과 반대 극성의 소정 영역(e.g., 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체) 사이의 쇼트 현상이 감소된다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 중에서 제1,2전극 조립체의 평면도 및 사시도가 도시되어 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 상술한 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역에 형성된 제1,2멀티탭(361,362)(외측 멀티탭) 및 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역에 형성된 제1,2멀티탭(371,372)(내측 멀티탭)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 도면에서, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 대략 좌측에 있는 제1,2멀티탭(361,362)은 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 외측 영역(즉, 제1장변부 또는 제2장변부에 인접한 영역)에 대칭 형태로 형성될 수 있고, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 대략 우측에 있는 제1,2멀티탭(371,372)은 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 내측 영역(즉, 경계 영역에 인접한 영역)에 대칭 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 좌측의 제1,2멀티탭(361,362)은 양극탭일 수 있고, 우측의 제1,2멀티탭(371,372)은 음극탭일 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 제1전극 조립체(120A)의 경우 좌측의 제1멀티탭(361)(양극)은 외측 영역에 형성되고, 우측의 제1멀티탭(371)(음극)은 내측 영역에 형성될 수 있다. 또한, 제2전극 조립체(120B)의 경우 좌측의 제1멀티탭(362)(양극)은 외측 영역에 형성되고, 우측의 제1멀티탭(372)(음극)은 내측 영역에 형성될 수 있다.
또 다르게 설명하면, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(361,362)이 대칭 형태로 형성될 뿐만 아니라, 제1전극 조립체(120A)의 경우 좌측의 제1멀티탭(361)(양극)과 우측의 제1멀티탭(371)(음극)이 대칭 형태로 연장 및 절곡되어 제1,2전극 단자(140,150)에 각각 결합될 수 있다. 또한, 제1,2전극 조립체(120A,120B)의 제1,2멀티탭(371,372)이 대칭 형태로 형성될 뿐만 아니라, 제2전극 조립체(120B)의 경우 좌측의 제2멀티탭(362)(양극)과 우측의 제2멀티탭(372)(음극)이 대칭 형태로 연장 및 절곡되어 제1,2전극 단자(140,150)에 각각 결합될 수 있다.
따라서, 제1전극 조립체(120A)는 양극 제1멀티탭(361) 및 음극 제1멀티탭(371)이 대칭 형태로 제1,2전극 단자(140,150)에 각각 결합되고, 제2전극 조립체(120B)는 양극 제2멀티탭(362) 및 음극 제2멀티탭(372)이 대칭 형태로 제1,2전극 단자(140,150)에 각각 결합됨으로써, 제1,2전극 조립체(120A,120B)와 제1,2전극 단자(140,150) 사이의 결합 강도, 결합 강성 및 결합 신뢰성이 향상된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티탭의 절곡전 및 절곡후 상태를 도시한 확대 단면도이다. 여기서, 도 5a는 전극 조립체(120A)의 멀티탭(161)을 절곡하기 전의 상태를 도시한 것으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 멀티탭(161)이 직선 형태로 곧장 연장됨을 볼 수 있다. 또한, 도 5b는 전극 조립체(120A)의 멀티탭(161)이 전극 단자(140)에 접속됨으로써, 멀티탭(161)이 절곡된 이후의 상태를 도시한 것으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 멀티탭(161)이 대략 L자 형태로 절곡됨을 볼 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시되고, 위에서 이미 설명한 바와 같이, 전극 조립체(120A)는 제1전극판(121), 분리막(122) 및 제2전극판(123)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1전극판(121)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 양극의 극성을 가질 수 있으며, 이는 대략 평평한 제1면(121d)과, 제1면(121d)의 반대면으로서 대략 평평한 제2면(121e)을 갖는 제1집전판(121a)을 포함할 수 있다. 더욱이, 제1전극판(121)은 제1집전판(121a)의 제1면(121d) 및/또는 제2면(121e)에 코팅된 제1전기적 활물질층(121b)을 더 포함할 수 있다.
멀티탭(161)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1전극판(121) 중 제1전기적 활물질층(121b)의 외측으로 제1집전판(121a) 또는 무지부(121c, 도 1c 참조)가 상부 방향으로 길게 연장되어 형성된 것일 수 있다. 따라서, 멀티탭(161) 역시 대략 평평한 제1면(161d)과, 제1면(161d)의 반대면인 대략 평평한 제2면(161e)을 포함한다. 더욱이, 제1집전판(121a)의 제1면(121d)과 멀티탭(161)의 제1면(161d)은 대략 동일 평면을 이루고, 또한 제1집전판(121a)의 제2면(121e)과 멀티탭(161)의 제2면(161e) 역시 대략 동일 평면을 이룰 수 있다. 더욱이, 제1집전판(121a)의 두께와 멀티탭(161)의 두께는 대략 동일할 수 있다. 물론, 이러한 구조 이외에도, 멀티탭(161)은 제1전기적 활물질층(121b)의 외측으로 연장된 제1집전판(121a) 또는 무지부(121c)에 별도의 기재가 부착되어 형성된 것일 수도 있다.
분리막(122)은 제1전극판(121)과 제2전극판(123)의 사이에 개재된다. 이러한 분리막(122)의 길이(또는 높이)는 제1전극판(121) 및/또는 제2전극판(123)의 길이(또는 높이)보다 상대적으로 클 수 있다. 즉, 분리막(122)의 상단은 제1전극판(121) 및/또는 제2전극판(123)의 상단보다 높을 수 있다.
제2전극판(123)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 음극의 극성을 가질 수 있다. 제2전극판(123)은 분리막(122)의 일측에 위치되며, 이는 대략 평평한 제1면(123d)과, 제1면(123d)의 반대면으로서 대략 평평한 제2면(123e)을 갖는 제2집전판(123a)과, 제2집전판(123a)의 제1면(123d) 및/또는 제2면(123e)에 코팅된 제2전기적 활물질층(123b)을 포함할 수 있다. 또한, 제2전기적 활물질층(123b)의 표면에는 리튬 이온을 통과시키나 전자의 이동을 차단하는 안전 기능층(123f)이 더 형성될 수 있다. 이러한 안전 기능층(123f)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 세라믹과 같은 무기 재료에 의해 형성될 수 있으며, 이에 의해 전자의 이동이 방지됨으로써, 이에 의한 전해질의 분해 현상이 억제될 수 있다.
여기서, 제2전극판(123)의 길이(또는 높이)는 제1전극판(121)의 길이(또는 높이)보다 큼으로써, 전극 조립체(120A)의 내부(특히, 제2전기적 활물질층의 표면)에 리튬 이온 또는 금속 리튬이 과도하게 존재하지 않도록 한다. 더불어, 분리막(122)의 길이(또는 높이)가 가장 크고, 멀티탭(161)을 제외한 제1전극판(121)의 길이(높이)가 가장 작다.
또한, 멀티탭(161)과 제2전극판(123) 사이에 분리막(122)이 개재된 형태를 하여, 멀티탭(161)이 전극 단자(140)에 접속되기 위해 절곡된다고 해도, 멀티탭(161)이 직접 제2전극판(123)(e.g.,제2집전판(123a) 또는 제2전기적 활물질층(123b))에 전기적으로 쇼트되지 않도록 하고 있다.
더욱이, 본 발명의 실시예에서 이러한 전기적 쇼트 현상을 더욱 적극적으로 억제하기 위해, 멀티탭(161)의 표면에 절연층(280)이 코팅된다. 즉, 멀티탭(161)의 제1면(121d) 및/또는 제2면(121e)에 절연층(280)이 코팅될 수 있다. 이러한 절연층(280)은 제1전기적 활물질층(121b)에 접촉된 채, 멀티탭(161)의 제1면(161d) 및/또는 제2면(161e)에 코팅되어 형성될 수 있다. 더욱이, 이러한 절연층(280)의 최상단 높이는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 분리막(122)의 최상단 높이와 동일할 수 있다. 절연층(280)의 최상단 높이가 분리막(122)의 최상단 높이보다 작을 경우, 멀티탭(161)의 절곡 시 멀티탭(161)이 직접 제2전극판(123)(e.g., 제2집전판(123a), 제2전기적 활물질층(123b) 등)에 접촉될 위험이 있다. 또한, 절연층(280)의 최상단 높이가 분리막(122)의 최상단 높이보다 클 경우 멀티탭(161)의 절연 강도가 향상되는 하지만, 멀티탭(161)과 제2전극판(123) 사이의 절연 성능이 더 이상 향상되지는 않는다.
이러한 절연층(280)의 두께는 제1전기적 활물질층(121b)의 두께보다는 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 제1전기적 활물질층(121b)의 두께는 대략 100㎛ 내지 600㎛인 반면, 절연층(280)의 두께는 대략 0.1㎛ 내지 100㎛, 바람직하기로 대략 1㎛ 내지 50㎛, 더욱 바람직하기로 대략 3㎛ 내지 8㎛일 수 있다. 절연층(280)의 두께가 제1전기적 활물질층(121b)의 두께보다 클 경우, 절연층(280)과 대응하는 전극 조립체(120A)의 전체 두께가 두꺼워질 수 있고, 또한 멀티탭(161)의 절곡이 잘 되지 않거나, 멀티탭(161)의 절곡시 절연층(280)이 분리될 수 있다.
이와 같이 하여, 멀티탭(161)과 제2전극판(123) 사이에 절연층(280) 및 분리막(122)을 포함하는 2중 절연 구조가 개재되어, 멀티탭(161)과 제2전극판(123) 사이의 전기적 쇼트 현상이 방지된다. 즉, 멀티탭(161)의 절연 강도가 향상된다.
더욱이, 멀티탭(161)과 제2전극판(123) 사이에 절연층(280), 분리막(122) 및 안전 기능층(123f)을 포함하는 3중 절연 구조가 개재되어, 멀티탭(161)과 제2전극판(123) 사이의 전기적 쇼트 현상이 더욱 효율적으로 방지된다. 즉, 멀티탭(161)의 절연 강도가 더욱 향상된다.
이러한 절연층(280)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 유기 재료, 무기 재료 또는 유무기 복합(또는 하이브리드) 재료로 형성될 수 있으며, 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 코팅(coating), 딥 코팅(dip coating), 닥터 블레이드(doctor blade), 건식 디핑(dry dipping), 수열(hydro thermal) 반응, 졸겔(sol-gel)법, 스프레이법(spraying), 에어로졸 데포지션(aerosol deposition), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition), 물리적 기상 증착(physical vapor deposition),롤투롤(roll to roll), 캐스팅(casting), 이온빔 증착법(ion beam deposition) 및 그 등가 방법 중에서 선택된 하나 또는 혼합 공정을 통해 형성될 수 있다.
또한, 상술한 유기 재료(또는 바인더)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, PI(Polyimide), PA(Poly Amideimide), PVdF(Polyvinylidene fluoride), PU(Polyurethane), Polyurea, PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terephthalate), PMMA(Polymethyl Methacrylat), PBT(Polybutylene terephthalate), PVA(Polyvinyl alcohol), PVB(Polyvinyl butyral) 및 그 등가물 중에서 선택된 하나 또는 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 무기 재료는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 알파 알루미나(α-Al2O3), 알루미나(Al2O3), 수산화알루미늄(Al(OH)3,보헤마이트), 티탄산지르콘납(Pb(Zr,Ti)O3(PZT)), 이산화티탄(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 이트리아(Y2O3), 이트리아-지르코니아(YSZ, Yttria stabilized Zirconia), 디스프로시아(Dy2O3), 가돌리니아(Gd2O3), 세리아(CeO2), 가돌리니아-세리아(GDC, Gadolinia doped Ceria), 마그네시아(MgO), 티탄산 바륨(BaTiO3), 니켈 망가네이트(NiMn2O4), 포타슘 소듐 니오베이트(KNaNbO3), 비스무스 포타슘 티타네이트(BiKTiO3), 비스무스 소듐 티타네이트(BiNaTiO3), 비스무스 페라이트(BiFeO3), 비스무스 징크 니오베이트(Bi1.5Zn1Nb1.5O7), 산화텅스텐(WO), 산화주석(SnO2), 란타늄-스트론튬-망간 산화물(LSMO), 란타늄-스트론튬-철-코발트산화물(LSFC), 질화알루미늄(AlN), 질화실리카(SiN), 산화실리카(SiO2), 산화아연(ZnO), 하프니아(HfO2), 질화티탄(TiN), 탄화실리카(SiC), 탄화티탄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 붕화마그네슘(MgB), 붕화티탄(TiB), 산화칼슘(CaO), 아철산코발트(CoFe2O4), 아철산니켈(NiFe2O4), 아철산바륨(BaFe2O4), 아철산니켈아연(NiZnFe2O4), 아철산아연(ZnFe2O4), MnxCo3-xO4(여기서, x는 3 이하의 양의 실수), 금속산화물과 금속질화물혼합체, 금속산화물과 금속탄화물혼합체, 세라믹과 고분자의 혼합체, 세라믹과 금속의 혼합체 및 그 등가물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종의 혼합물일 수 있다.
더불어, 이러한 무기 재료는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 평균 입경이 대략 0.1㎛ 내지 100㎛, 바람직하기로 0.3㎛ 내지 10㎛, 더욱 바람직하기로 0.5㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
한편, 멀티탭(161)이 전극 단자(140)에 전기적으로 접속되기 위해, 또는 멀티탭(161)이 전극 단자(140)에 접속된 이후, 멀티탭(161)은 대략 L자 형태로 절곡된다. 이때, 멀티탭(161)은 상호간 밀착된 채 절곡되기 때문에, 멀티탭(161)뿐만 아니라 분리막(122) 및/또는 제2전극판(123)까지 일정 각도로 절곡될 수 있다. 특히, 멀티탭(161)과 함께 분리막(122)이, 도 5b에 도시된 바와 같이, 절곡된다. 이때, 멀티탭(161)의 표면에는 상술한 바와 같이 절연층(280)이 코팅되어 있음으로써, 절연층(280) 역시 절곡된다.
따라서, 멀티탭(161) 및 절연층(280)이 절곡된 채로 분리막(122)에 접촉/밀착된다. 비록, 도 5b에서 멀티탭(161), 분리막(122) 및 제2전극판(123)이 이격된 것으로 도시되어 있으나, 이들은 실질적으로 상호간 접촉/밀착될 수 있다. 이때, 멀티탭(161)과 제2전극판(123) 사이에 절연층(280) 및 분리막(122)의 2중 절연 구조, 또는 절연층(280), 분리막(122) 및 안전 기능층(123f)의 3중 절연 구조에 의해, 멀티탭(161)과 제2전극판(123)(제2집전판(123a) 및/또는 제2전기적 활물질층(123b)) 사이의 전기적 쇼트 현상이 방지된다.
여기서, 절연 성능을 더욱 향상시키기 위해, 제2전기적 활물질층(123b)을 통해 노출된 제2집전판(123a)의 표면에도 상술한 것과 동일한 절연층(280)이 형성될 수 있다. 따라서, 멀티탭(161)과 제2집전판(123a)의 사이에 절연층(280), 분리막(122) 및 절연층(280)을 포함하는 3중 절연 구조가 구비될 수 있고, 이에 따라 멀티탭(161)과 제2집전판(123a) 사이의 절연 성능이 향상된다.
한편, 상술한 멀티탭(161)에 형성된 절연층(280), 제1전극판(121), 분리막(122) 및 제2전극판(123)의 사이의 상호 관계, 재료, 형태, 구조 등은 본 발명의 모든 실시예에서 공유될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티탭의 절곡전 및 절곡후 상태를 도시한 확대 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 멀티탭(161)의 표면에 형성된 절연층(380)은 제1전기적 활물질층(121b)으로부터 일정 거리 이격될 수 있다. 즉, 절연층(380)이 제1전기적 활물질층(121b)에 직접 접촉할 필요없이, 절연 성능이 필요한 영역에만 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 절연층(380)은 제1전기적 활물질층(121b)과 이격된 제2전극판(123)의 상단과 마주보는(대응하는) 멀티탭(161)의 소정 영역에만 형성될 수 있다. 즉, 멀티탭(161)이 절곡되었을 때, 멀티탭(161)의 절곡 영역이 분리막(122)을 뚫는다고 해도 제2전극판(123)과 전기적으로 쇼트되지 않도록 하는 멀티탭(161)의 소정 영역(절곡 영역)에만 절연층(380)이 형성될 수 있다.
일례로, 한정하는 것은 아니지만, 절연층(380)은 제1전기적 활물질층(121b)으로부터 대략 0.1mm 내지 3mm 이격되어 형성될 수 있다.
이와 같이 하여, 절연층(380)이 제1전기적 활물질층(121b)으로부터 이격된 멀티탭(161)의 소정 영역에만 형성됨으로써, 멀티탭(161)의 형성 공정이 용이해질 수 있다. 즉, 전극판의 무지부에 절연층(380)을 형성한 이후, 레이저 빔 또는 금형을 이용한 노칭 공정에 의해, 멀티탭(161)을 형성하게 되는데, 상술한 바와 같이 일부 영역에만 절연층(380)이 형성됨으로써, 레이저 빔이나 금형을 이용한 노칭 공정에서 전기적/기계적 부하가 줄어들어 그만큼 제조 공정이 용이해진다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티탭의 확대 단면도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 멀티탭(161)은 대략 평평한 제1면(161d)과, 제1면(161d)의 반대면인 대략 평평한 제2면(161e)과, 제1,2면(161d,161e)의 일단을 연결하는 제3면(161f)과, 제1,2면(161d,161e)의 타단을 연결하며 제3면(161f)의 반대면인 제4면(161g)을 포함하는데, 절연층(280)은 상대적으로 넓은 면인 제1,2면(161d,161e)에만 형성될 수 있다. 즉, 멀티탭(161)의 제3,4면(161f,161g)은 외부로 노출될 수 있다.
이는 무지부의 제1,2면에 절연층(280)을 형성하고, 이후 레이저 빔을 통한 노칭 공정(또는 컷팅 공정) 또는 금형을 통한 노칭 공정(또는 펀칭 공정)에 의해 멀티탭(161)을 형성함으로써, 상술한 바와 같이 멀티탭(161)의 제3,4면(161f,161g)에는 절연층(280)이 형성되지 않고 외측으로 노출될 수 있다. 즉 절연층(280)의 일면과 제3면(161f)이 동일한 평면을 이루고, 절연층(280)의 타면과 제4면(161g)이 동일한 평면을 이룰 수 있다.
한편, 도 7b에 도시된 바와 같이, 절연층(280)은 상대적으로 넓은 면인 제1,2면(161d,161e)뿐만 아니라, 상대적으로 좁은 제3,4면(161f,161g)에도 형성될 수 있다. 즉, 멀티탭(161)의 제1,2,3,4면(161d,161e,161f,161g)중 절연층(280)을 통해 외부로 노출되는 영역은 없다.
이는 무지부의 제1,2면에 절연층(280)을 형성하고, 이후 금형을 통한 노칭 공정(또는 펀칭 공정)에 의해 멀티탭(161)을 형성함으로써, 상술한 바와 같이 제1,2면(161d,161e)뿐만 아니라 제3,4면(161f,161g)에도 절연층(280)이 형성된다. 즉, 금형을 통한 노칭 공정중, 금형에 의해 제1면(161d) 또는 제2면(161e)에 형성된 절연층(280)의 일부가 제3,4면(161f,161g)까지 밀려 움직임으로써, 제3,4면(161f,161g)도 절연층(280)으로 감싸인 형태가 된다. 이러한 공정에 의해, 멀티탭(161)의 제3,4면(161f,161g)과 제2전극판(123) 사이의 전기적 쇼트 현상도, 제3,4면(161f,161g)에 형성된 절연층(280)으로 인해 예방된다.
이상의 설명에서 비록 절연층(280)이 멀티탭(161)의 표면에 형성된 것을 중심으로 설명하였으나, 당업자라면 이러한 절연층(280)이 상술한 제1,2멀티탭(161,171 및/또는 162,172)의 표면에 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 당업자라면 이러한 특징이 본원 발명의 모든 실시예에서 공유될 수 있음을 이해해야 한다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 제조 방법이 도시되어 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(130)에 구비된 제1전극 단자(140) 즉, 제1집전 플레이트(144)와 제2전극 단자(150) 즉, 제2집전 플레이트(154)에 제1전극 조립체(120A)의 제1극 제1멀티탭(161) 및 제2극 제1멀티탭(171)을 용접하고, 또한 제2전극 조립체(120B)의 제1극 제2멀티탭(162) 및 제2극 제2멀티탭(172)을 용접한다. 이때, 제1전극 조립체(120A)의 제1극 제1멀티탭(161) 및 제2극 제1멀티탭(171)과, 제2전극 조립체(120B)의 제1극 제2멀티탭(162) 및 제2극 제2멀티탭(172)은 아직 절곡된 상태가 아니다. 또한, 상술한 용접 공정이 완료되면, 캡 플레이트(130) 위에 절연판(180)을 위치시킨다. 즉, 제1집전 플레이트(144) 위의 제1극 제1멀티탭(161)과 제1극 제2멀티탭(162), 그리고 제2집전 플레이트(154) 위의 제2극 제1멀티탭(171)과 제2극 제2멀티탭(172) 위에 절연판(180)을 위치시킨다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(130)로부터 제1,2전극 조립체(120A,120B)를 대략 직각 방향으로 절곡한다. 이에 따라 제1,2전극 조립체(120A,120B)에 구비된 제1,2멀티탭(161,162)은 각각 제1영역(161a,162a), 제2영역(161b,162b) 및 제3영역(161c,162c)을 가지며 절곡된다. 또한, 이러한 절곡 공정에 의해 절연판(180)이 제1,2전극 조립체(120A,120B), 제1,2멀티탭(161,162) 및 캡 플레이트(130)에 의해 대략 감싸인 형태를 한다. 더불어, 이러한 절곡 공정에 의해 제1,2전극 조립체(120A,120B)가 상호간 평행하게 밀착된다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 상호간 밀착된 제1,2전극 조립체(120A,120B)를 케이스(110)에 끼워 넣는다. 즉, 캡 플레이트(130)가 케이스(110)를 닫을 때까지 제1,2전극 조립체(120A,120B) 및 캡 플레이트(130)를 케이스(110)쪽으로 밀어 넣는다.
이후, 캡 플레이트(130)를 케이스(110)에 용접하여 고정하고, 이어서 주액구를 통해 전해액을 케이스(110)에 주입한다. 물론, 전해액이 필요없는 고체 전지일 경우, 이러한 공정은 생략될 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예는 제1,2전극 조립체(120A,120B)중 제1,2멀티탭(161,162)이 외측 영역(또는 내측 영역)에만 형성됨으로써, 상술한 절곡 공정 이후 제1,2멀티탭(161,162)이 대칭 형태로 절곡된 형태를 하게 된다. 따라서, 이차 전지(100)의 제조 공정 중 또는 제조 공정 이후에도, 제1,2멀티탭(161,162)과, 이의 반대 극성인 케이스, 캡 플레이트 및/또는 제1,2전극 조립체 사이의 전기적 쇼트가 예방된다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)를 이용한 배터리 모듈의 일례가 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 이차 전지(100)가 일렬로 배치되고, 이와 같이 일렬로 배치된 이차 전지(100)에는 다수의 버스바(510)가 결합됨으로써, 하나의 배터리 모듈(1000)이 완성될 수 있다. 예를 들면, 어느 한 이차 전지(100)의 제1전극 단자(140)와, 이와 인접한 다른 이차 전지(100)의 제2전극 단자(150)가 버스바(510)로 용접됨으로써, 다수의 이차 전지(100)가 직렬로 연결된 배터리 모듈(1000)이 제공될 수 있다. 여기서, 버스바(510)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있으며, 이때 제1전극 단자(140)의 제1단자 플레이트(131), 제2전극 단자(150)의 제2단자 플레이트(141) 역시 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어짐으로써, 버스바(510)는 제1전극 단자(140)) 및 제2전극 단자(150)에 용이하게 용접될 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.
100; 이차 전지 110; 케이스
111; 제1장변부 112; 제2장변부
113; 제1단변부 114; 제2단변부
115; 바닥부 120A,120B; 제1,2전극 조립체
125A; 제1권취 중심부 125B; 제2권취 중심부
130; 캡 플레이트 140; 제1전극 단자
150; 제2전극 단자 161,171; 제1멀티탭
162,172; 제2멀티탭 161a,162a; 제1영역
161b,162b; 제2영역 161c,162c; 제3영역
180; 절연판 190; 경계 영역
280; 절연층

Claims (15)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 내측에 수용되고 제1멀티탭을 갖는 제1전극 조립체;
    상기 케이스의 내측에 상기 제1전극 조립체와 나란히 수용되고 제2멀티탭을 갖는 제2전극 조립체;
    상기 케이스를 막되, 상기 제1,2전극 조립체의 제1,2멀티탭과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 갖는 캡 플레이트를 포함하고,
    상기 제1,2멀티탭은 상호간 상기 제1,2전극 조립체의 상호간 경계 영역을 중심으로 대칭되는 형태로 형성되고,
    상기 제1,2멀티탭의 표면에 절연층이 코팅되고, 상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 제1,2전극 조립체로부터 연장된 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 연장되어 상기 케이스에 인접하는 제2영역과, 상기 제2영역으로부터 절곡되어 상기 전극 단자에 접속된 제3영역을 포함하며, 상기 제1,2전극 조립체의 상단에 위치된 절연판을 포함하되, 상기 절연판의 측면 및 상면은 각각 상기 제1,2멀티탭의 제2영역 및 제3영역에 감싸인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역에만 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극 조립체는 제1권취 중심부를 포함하고, 상기 제2전극 조립체는 제2권취 중심부를 포함하며, 상기 케이스는 상기 제1전극 조립체에 밀착되는 제1장변부와 상기 제2전극 조립체에 밀착되는 제2장변부를 포함하고,
    상기 제1멀티탭은 상기 제1권취 중심부와 상기 제1장변부의 사이에 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2권취 중심부와 상기 제2장변부의 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역에만 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역으로부터 상기 전극 단자까지 연장된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극 조립체는 제1권취 중심부를 포함하고, 상기 제2전극 조립체는 제2권취 중심부를 포함하며,
    상기 제1멀티탭은 상기 제1권취 중심부와 상기 상호간 경계 영역의 사이에 형성되고, 상기 제2멀티탭은 상기 제2권취 중심부와 상기 상호간 경계 영역의 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭은 각각 상기 상호간 경계 영역보다 상기 케이스에 더 가까운 영역에 형성된 외측 멀티탭과, 각각 상기 케이스보다 상기 상호간 경계 영역에 더 가까운 영역에 형성된 내측 멀티탭을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 절연성 유기물을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 절연성 무기물을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 무기물 필러와 유기물 바인더를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2전극 조립체는 각각
    제1집전판과, 상기 제1집전판에 코팅된 제1전기적 활물질층을 포함하는 제1전극판;
    상기 제1전극판의 일측에 위치된 분리막; 및
    상기 분리막의 일측에 위치된 제2집전판과, 상기 제2집전판에 코팅된 제2전기적 활물질층을 포함하는 제2전극판을 포함하고,
    상기 제1멀티탭은 상기 제1전극 조립체의 제1전극판 중 제1전기적 활물질층의 외측으로 제1집전판이 연장되어 형성되고,
    상기 제2멀티탭은 상기 제2전극 조립체의 제1전극판 중 제1전기적 활물질층의 외측으로 제1집전판이 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1,2멀티탭의 각각과 상기 제2전극판의 사이에 상기 절연층 및 분리막이 개재됨을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2전기적 활물질층에 형성된 안전 기능층을 더 포함하고,
    상기 제1,2멀티탭의 각각과 상기 제2전극판의 사이에 상기 절연층, 분리막 및 안전 기능층이 개재됨을 특징으로 하는 이차 전지.
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