KR100589392B1 - Electrodes assembly and secondary battery using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극군의 각 부위로부터 발생된 전류를 균일하게 인출하고, 리드에 의한 집전 효율을 높여 출력 성능을 향상시킬 수 있는 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지에 관한 것으로서, 전극 조립체는, 양극판과 격리판 및 음극판이 감겨져 구성되고, 양,음극판의 일측 단부에 격리판 바깥으로 노출된 양,음극 무지부가 형성되는 전극군과; 양,음극 무지부에 각각 고정되고, 그 길이 방향이 양,음극 무지부의 길이 방향과 평행이 되도록 배치되는 양,음극 리드를 포함한다. 각각의 양,음극 무지부는 적어도 한 곳에서 서로 겹치면서 고정되어 전기적으로 연결된 접합 영역을 구비한다.The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery having the same, which is capable of uniformly drawing the current generated from each part of the electrode group and increasing the current collecting efficiency by the lead, thereby improving output performance. An electrode group formed by winding the separator and the negative electrode plate and having a positive and negative electrode uncoated portion exposed to the outside of the separator at one end of the positive and negative electrode plates; And positive and negative electrode leads fixed to the positive and negative electrode non-coated portions, respectively, the longitudinal direction thereof being parallel to the positive and negative electrode non-coated portions. Each positive and negative electrode non-coating portion has a bonding area that is fixed and overlapping each other at least in one place.

이차전지, 전극조립체, 전극군, 리드, 양극판, 음극판, 격리판, 캡조립체, 케이스Secondary Battery, Electrode Assembly, Electrode Assembly, Lead, Positive Plate, Negative Plate, Separator, Cap Assembly, Case

Description

전극 조립체와 이를 구비한 이차 전지 {ELECTRODES ASSEMBLY AND SECONDARY BATTERY USING THE SAME}Electrode assembly and secondary battery having the same {ELECTRODES ASSEMBLY AND SECONDARY BATTERY USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체의 정면도이다.1 is a front view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체의 평면도이다.2 is a plan view of an electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시한 양극 무지부와 양극 리드의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the positive electrode plain portion and the positive electrode lead shown in FIG. 2.

도 4는 도 1에 도시한 전극군의 권취 전 상태를 설명하기 위해 도시한 전극군의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of the electrode group shown in order to explain the state before the winding of the electrode group shown in FIG. 1.

도 5는 도 1에 도시한 전극 조립체의 좌측면도이다.5 is a left side view of the electrode assembly illustrated in FIG. 1.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접합 영역 구성을 설명하기 위해 도시한 전극 조립체의 좌측면도이다.FIG. 6 is a left side view of the electrode assembly illustrated to explain a junction region configuration according to another exemplary embodiment of the present disclosure.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체에서 전극군의 권취 후 상태를 도시한 평면도이다.7 is a plan view showing a state after the winding of the electrode group in the electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 부분 절개 단면도이다.8 is a partial cutaway cross-sectional view of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 전극 조립체와 이를 구비한 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상 세하게는 극판과 리드 및 외부 단자의 결합 구조를 개선한 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery having the same, and more particularly, to an electrode assembly and a secondary battery having the improved structure of the coupling structure of the pole plate and the lead and the external terminal.

일반적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리 충전과 방전이 가능한 전지로서, 전지 팩 형태로 제작되어 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 휴대용 전자기기의 전원으로 널리 사용되고 있다. 또한 최근들어 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle; HEV) 등에 장착되는 모터 구동용으로 이차 전지를 이용한 고출력 전지가 개발되고 있다.In general, a secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that cannot be charged, and is manufactured as a battery pack, and is widely used as a power source for portable electronic devices such as cellular phones, notebook computers, and camcorders. In recent years, a high output battery using a secondary battery has been developed for driving a motor mounted on a hybrid electric vehicle (HEV).

상기한 이차 전지가 실질적인 전지 형태를 취할 때에는 주로 원통형이나 사각형의 외형을 갖도록 제작된다. 이 가운데 각형의 이차 전지는 띠 모양의 양극판과 격리판 및 음극판을 적층한 상태에서 이를 감아 각형의 전극군(또는 젤리롤)을 형성하거나, 양극판과 격리판 및 음극판을 복수개로 적층하여 전극군을 형성한 후, 이를 각형의 케이스 내부에 삽입하여 구성된다.When the secondary battery takes the form of a substantial battery, the secondary battery is manufactured to have a cylindrical or rectangular outer shape. Among these, the rectangular secondary battery is wound in a state in which a strip-shaped positive electrode plate, a separator plate, and a negative electrode plate are stacked to form a rectangular electrode group (or jelly roll), or a plurality of positive electrode plates, separator plates, and negative electrode plates are laminated to form an electrode group. After forming, it is constructed by inserting it into a rectangular case.

상기 양,음극판 및 격리판이 감겨 형성된 전극군의 경우, 양,음극판에는 전지 작용시 양,음극판에서 발생된 전류를 집전하기 위한 각각의 리드(lead)가 부착되며, 이 리드는 외부 단자와 연결되는 별도의 플레이트 또는 외부 단자에 직접 용접 등으로 고정되어 양,음극판에서 발생된 전류를 외부의 양,음극 단자로 유도하게 된다.In the electrode group formed by winding the positive and negative plates and the separator, the positive and negative plates are provided with respective leads for collecting current generated from the positive and negative plates when the battery is operated, and the leads are connected to external terminals. It is fixed to a separate plate or an external terminal by direct welding or the like to induce current generated in the positive and negative plates to the external positive and negative terminals.

그런데 전술한 구조는 소용량 전지의 경우 집전 효과를 발휘할 수 있으나, 전지가 대형이고 고출력을 내야 하는 이른바 HEV용과 같은 전지에 있어서는 양,음극판의 면적이 전지의 크기에 비례하여 커지고 그에 따라 전지의 내부 저항이 증가 하게 된다. 따라서 전극군의 각 부위로부터 발생된 전류를 균일하게 인출하는데 어려움이 있으며, 더욱이 상기 리드에 의한 집전 방식을 적용하는 경우 그 효율이 떨어지게 된다.However, the above-described structure may exhibit a current collecting effect in the case of a small capacity battery, but in a battery such as a HEV battery in which the battery is large in size and high in output, the area of the positive and negative electrodes increases in proportion to the size of the battery, and thus the internal resistance of the battery. Will increase. Therefore, it is difficult to uniformly draw the current generated from each part of the electrode group, and furthermore, when the current collector by the lead is applied, its efficiency is lowered.

또한 양,음극판의 면적이 커짐에 따라 양,음극판에서 리드가 용접된 부분과 이와 멀리 떨어진 부분 사이에 전위 차가 발생하게 된다. 상기 전위 차는 충방전이 계속됨에 따라 양,음극판에서 리드가 연결된 부위의 열화를 초래하여 전지의 출력 성능과 수명을 감소시키는데, 이러한 현상은 특히 짧은 시간에 충방전이 반복되는 모터 구동용 전지의 경우 더욱 심각하게 나타난다.In addition, as the area of the positive and negative electrode plates increases, a potential difference occurs between a portion of the positive and negative electrode plates to which the lead is welded and a part far away from the lead. The potential difference decreases the output performance and the lifespan of the battery as the charge and discharge continue, leading to deterioration of the portion where the lead is connected in the positive and negative electrode plates. This phenomenon is particularly the case for a motor driving battery in which charge and discharge are repeated in a short time. More seriously.

그리고 양,음극판 및 격리판이 적층되어 전극군을 구성하는 경우, 각각의 양,음극판에는 리드가 부착되며, 양극판에 부착된 리드들이 서로 묶여 양극 단자와 연결되는 별도의 플레이트에 용접 등으로 고정되고, 음극판에 부착된 리드들이 서로 묶여 음극 단자와 연결되는 별도의 플레이트에 용접 등으로 고정되는 구조를 이루게 된다.When the positive and negative plates and the separator are stacked to form an electrode group, leads are attached to each of the positive and negative plates, and the leads attached to the positive and negative plates are bundled together and fixed by welding to a separate plate connected to the positive electrode terminal. Leads attached to the negative electrode plate are tied together to form a structure that is fixed to a separate plate connected to the negative electrode terminal by welding or the like.

상기한 구조의 이차 전지와 관련하여 일본 공개특허 1998-312824호 및 일본 공개특허 2002-260672호가 양극판과 음극판 및 격리판의 적층 구조 및 이들 극판에 부착되는 집전탭의 구성을 개시하고 있다.In connection with the secondary battery having the above-described structure, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1998-312824 and 2002-260672 disclose a laminated structure of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator plate, and a configuration of a current collector tab attached to these electrode plates.

상기 구조에서는 여러개 리드를 외부 단자와 연결되는 플레이트에 부착시킬 수 있어 전지의 내부 저항을 줄이면서 양,음극판으로부터 집전을 효율적으로 이룰 수 있는 효과를 지닌다.In the above structure, a plurality of leads can be attached to a plate connected to an external terminal, thereby reducing the internal resistance of the battery and effectively collecting current from the positive and negative electrodes.

그러나 전술한 구성의 이차 전지는 그 제조 과정에서 양극판과 음극판을 복 수개로 준비하고, 각각의 양,음극판에 리드를 부착하고, 격리판을 사이로 양,음극판을 순차적으로 적층한 후, 양극판의 리드들과 음극판의 리드들끼리 서로 묶어 연결하는 과정을 필요로 하므로, 공정수가 증가하여 작업성이 떨어지는 문제가 있다.However, in the secondary battery having the above-described configuration, a plurality of positive and negative plates may be prepared in the manufacturing process, a lead may be attached to each positive and negative electrode plate, and the positive and negative plates may be sequentially stacked between the separator plates, and then the lead of the positive electrode plate may be And the leads of the negative electrode plate are tied to each other, so that the process number is increased, there is a problem that the workability decreases.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전극군의 각 부위로부터 발생된 전류를 실질적으로 균일하게 인출하고, 리드에 의한 집전 효율을 높여 출력 성능을 향상시킬 수 있는 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to draw the current generated from each part of the electrode group substantially uniformly, improve the current collection efficiency by the lead to improve the output performance An assembly and a secondary battery having the same are provided.

본 발명의 다른 목적은 전극군과 리드의 구성을 단순화하여 제조시 작업성을 높일 수 있는 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an electrode assembly and a secondary battery having the same, which can increase workability during manufacturing by simplifying the configuration of the electrode group and the lead.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

양극판과 격리판 및 음극판이 감겨져 구성되면서 양,음극판의 일측 단부에 격리판 바깥으로 노출된 양,음극 무지부가 형성되는 전극군과, 양,음극 무지부에 각각 고정되고, 그 길이 방향이 양,음극 무지부의 길이 방향과 평행이 되도록 배치되는 양,음극 리드를 포함하는 이차 전지의 전극 조립체를 제공한다.The positive electrode plate, the separator plate and the negative electrode plate are wound and configured to be fixed to the electrode group and the positive and negative electrode non-coating portion formed in the positive and negative electrode uncoated portion exposed to the outside of the separator at one end of the positive and negative plates, respectively, its length direction is positive, Provided is an electrode assembly of a secondary battery including a positive and negative electrode leads disposed to be parallel to a length direction of a negative electrode non-coated portion.

상기 각각의 양,음극 무지부는 적어도 한 곳에서 서로 겹치면서 고정되어 전기적으로 연결된 접합 영역을 구비한다.Each of the positive and negative electrode non-coating portions has a bonding area which is fixed and overlapped with each other at least in one place.

상기 각각의 양,음극 무지부는 전극군의 중심을 향해 굽어져 서로 겹치면서 용접으로 고정될 수 있으며, 이 때 각각의 양,음극 리드는 접합 영역과 중첩되며 위치한다.Each positive and negative electrode non-coating portion may be bent toward the center of the electrode group and overlapped with each other to be fixed by welding. In this case, each positive and negative electrode lead overlaps with the junction region.

상기 각각의 양,음극 무지부는 전체가 서로 겹쳐진 상태로 고정될 수 있다. 양,음극 무지부의 폭은 전극군 두께의 3배 이하가 바람직하다.Each of the positive and negative electrode non-coating portions may be fixed in a state where the whole overlaps with each other. As for the width | variety of a positive and negative electrode plain part, 3 times or less of the electrode group thickness is preferable.

상기 격리판은 양,음극판의 길이보다 큰 길이를 가지며 형성되어 폭 방향에 따른 양측 단부에서 양,음극판과 겹치지 않는 여유분을 구비한다.The separator is formed to have a length greater than the length of the positive and negative plates, and has a margin not overlapping with the positive and negative plates at both ends along the width direction.

상기 전극 조립체는 하이브리드 전기 자동차(HEV)용으로 사용이 바람직하다.The electrode assembly is preferably used for a hybrid electric vehicle (HEV).

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In addition, the present invention, in order to achieve the above object,

양극판과 격리판 및 음극판이 감겨져 구성되고 양,음극판의 일측 단부에 격리판 바깥으로 노출된 양,음극 무지부가 형성되는 전극군과, 양,음극 무지부에 각각 고정되고 그 길이 방향이 양,음극 무지부의 길이 방향과 평행이 되도록 배치되는 양,음극 리드를 포함하는 전극 조립체와; 일단이 개방된 개구부와 더불어 그 내부에 전극 조립체를 수용하는 공간부를 갖는 케이스와; 케이스와 결합되어 이를 밀폐하고, 각각의 양,음극 리드와 전기적으로 연결되는 양,음극 단자를 구비하는 캡 조립체를 포함하며, 전극군은 그 폭 방향이 케이스의 개구부에서 공간부를 향하는 전극군의 진입 방향과 임의의 각도를 가지며 케이스 내부에 수용되는 이차 전지를 제공한다.The positive electrode plate, the separator plate and the negative electrode plate are wound, and the positive and negative electrode portions are formed in the positive and negative electrode uncoated portion exposed to the outside of the separator at one end of the positive and negative plates, and fixed to the positive and negative electrode uncoated portions, respectively, the length direction is positive and negative An electrode assembly including a positive and a negative electrode lead disposed to be parallel to a length direction of the non-coated portion; A case having a space for accommodating the electrode assembly therein, with an opening at one end thereof; A cap assembly having a positive and negative terminal electrically coupled to the positive electrode and the negative electrode lead, coupled to the case, wherein the electrode group has an entrance of the electrode group whose width direction is toward the space at the opening of the case; Provided is a secondary battery having an angle with a direction and housed inside a case.

상기 전극군은 그 폭 방향이 상기 진입 방향과 직각을 이루며 배치되고, 양,음극 리드는 그 길이 방향이 상기 진입 방향과 평행을 이루며 위치한다.The electrode group is disposed with the width direction perpendicular to the entry direction, and the positive and negative electrode leads are positioned with the length direction parallel to the entry direction.

상기 각각의 양,음극 무지부는 적어도 한 곳에서 서로 겹치면서 고정되어 전기적으로 연결된 접합 영역을 구비하며, 각각의 양,음극 리드는 상기 접합 영역과 중첩되며 위치한다.Each positive and negative electrode non-coating portion has a junction region fixedly overlapping and electrically connected to each other in at least one place, and each positive and negative electrode lead is positioned to overlap the junction region.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체의 정면도와 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 양극 무지부와 양극 리드의 단면도이다.1 and 2 are respectively a front view and a plan view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the positive electrode uncoated portion and the positive electrode lead shown in FIG.

도면을 참고하면, 본 실시예의 전극 조립체(2)는 띠 모양의 양극판(4)과 격리판(6) 및 음극판(8)이 적층된 상태에서 이들의 길이 방향을 따라 이들을 감아 형성한 젤리롤 타입의 전극군(10)을 기본 구성으로 하며, 양,음극판(4,8)의 집전체에서 활물질이 도포되지 않은 양,음극 무지부(4a,8a)가 서로 반대측에 위치하면서 격리판(6)보다 넓게 돌출되어 위치한다.Referring to the drawings, the electrode assembly 2 of the present embodiment is a jelly roll type formed by winding them along their longitudinal direction in a state in which a strip-shaped positive electrode plate 4, a separator plate 6, and a negative electrode plate 8 are stacked. The electrode group 10 having the basic configuration, the positive and negative electrode non-coating portion (4a, 8a) is not applied to the current collector of the positive and negative electrode plates (4, 8) are located on the opposite side of the separator 6 Protrude more widely.

그리고 양,음극 무지부(4a,8a)는 여러겹의 무지부가 전기적으로 연결되도록 적어도 한 곳에서 서로 겹치면서 고정되어 접합 영역(4A,8A)을 형성하며, 각각의 양,음극 리드(12,14)가 접합 영역(4A,8A)과 중첩되면서 양,음극 무지부(4a,8a)의 최외곽에 고정된다. 이 때, 양,음극 리드(12,14)는 그 길이 방향이 양,음극 무지부(4a,8a)의 길이 방향과 평행하도록 배치된다.The positive and negative electrode uncoated parts 4a and 8a are overlapped and fixed at least in one place so that a plurality of uncoated non-coated parts are electrically connected to each other to form the junction regions 4A and 8A, and the positive and negative electrode leads 12 and 14 respectively. ) Is fixed to the outermost part of the positive and negative electrode plain portions 4a and 8a while overlapping the junction regions 4A and 8A. At this time, the positive and negative electrode leads 12 and 14 are arranged such that their longitudinal direction is parallel to the longitudinal direction of the positive and negative electrode uncoated portions 4a and 8a.

도 4는 도 1에 도시한 전극군의 권취 전 상태를 설명하기 위해 도시한 전극군의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of the electrode group shown in order to explain the state before the winding of the electrode group shown in FIG. 1.

도면을 참고하면, 양,음극판(4,8)은 해당 극판의 집전체(4b,8b)에서 활물질이 도포되지 않은 양,음극 무지부(4a,8a)를 길이 방향에 따른 좌,우측 단부 가운데 서로 반대측에 형성한다. 그리고 격리판(6)은 양,음극 무지부(4a,8a)를 제외한 양, 음극 집전체(4b,8b)의 폭과 동일한 폭 또는 상기 폭에서 소정의 여유분을 더한 폭을 갖도록 형성되며, 양,음극 무지부(4a,8a)가 격리판(6) 바깥으로 노출되도록 양,음극판(4,8) 사이에서 양,음극 무지부(4a,8a)를 제외한 양,음극 집전체(4b,8b)와 겹치도록 배치된다.Referring to the drawings, the positive and negative electrode plates 4 and 8 have the positive and negative electrode non-coating portions 4a and 8a in which the active materials are not coated on the current collectors 4b and 8b of the corresponding positive electrode plates. It is formed on the opposite side of each other. The separator 6 is formed to have a width excluding the positive and negative electrode portions 4a and 8a, a width equal to the width of the negative electrode current collectors 4b and 8b, or a width obtained by adding a predetermined margin to the width. Positive and negative electrode current collectors 4b and 8b except positive and negative electrode non-coating portions 4a and 8a between the positive and negative electrode plates 4 and 8 so that the negative electrode negative portions 4a and 8a are exposed to the outside of the separator 6. ) So that they overlap.

이 때, 격리판(6)은 양,음극판(4,8) 사이의 전기적 쇼트를 예방할 수 있도록 양,음극판(4,8)의 길이보다 큰 길이를 갖도록 형성되어 상기 전극군(10)의 폭 방향(D2)에 따른 양측 단부에서 양,음극판(4,8)과 겹치지 않는 여유분(6a)을 갖는 것이 바람직하다.At this time, the separator 6 is formed to have a length greater than the length of the positive and negative electrode plates 4 and 8 so as to prevent electrical short between the positive and negative electrode plates 4 and 8. It is preferable to have the margin 6a which does not overlap with the positive and negative electrode plates 4 and 8 at both end portions along the direction D2.

이와 같이 격리판(6)을 사이에 두고 적층된 양,음극판(4,8)은 이들 극판의 길이 방향을 따라 권취되어 젤리롤 타입의 전극군(10)을 형성하는데, 이 전극군(10)의 중심에는 전극군(10)의 권취를 용이하게 하는 권심(도시하지 않음)이 위치할 수 있다. 이로써 전극군(10)의 일측 단부에는 양극판(4)이 수회 감기면서 여러겹의 양극 무지부(4a)가 배치되고, 전극군(10)의 타측 단부에는 음극판(8)이 수회 감기면서 여러겹의 음극 무지부(8a)가 배치된다.The positive and negative electrode plates 4 and 8 stacked in this way with the separator 6 interposed therebetween are wound along the longitudinal direction of these electrode plates to form a jelly roll type electrode group 10, which is the electrode group 10. In the center of the winding core (not shown) to facilitate the winding of the electrode group 10 may be located. Thus, the positive electrode plate 4 is wound several times at one end of the electrode group 10, and a plurality of positive electrode plain portions 4a are disposed, and the negative electrode plate 8 is wound several times at the other end of the electrode group 10. The cathode uncoated portion 8a is arranged.

이 때, 본 실시예의 전극 조립체(2)는 도 5에 도시한 바와 같이 여러겹의 양극 무지부(4a)가 적어도 한 곳에서 서로 겹치면서 고정되어 이들이 서로 전기적으로 연결된 접합 영역(4A)을 형성할 수 있고, 도 6에 도시한 바와 같이 여러겹의 양극 무지부(4a)가 모두 겹쳐진 상태로 고정되면서 이들이 서로 전기적으로 연결된 접합 영역(4B)을 형성할 수 있다. 이 접합 영역(4A,4B)이 형성된 양극 무지부(4a) 외면에는 양극 리드(12)가 부착된다.At this time, the electrode assembly 2 of this embodiment, as shown in FIG. 5, is secured by overlapping and securing a plurality of anode uncoated portions 4a in at least one place to form a junction region 4A in which they are electrically connected to each other. As shown in FIG. 6, a plurality of anode uncoated portions 4a may be fixed in an overlapping state to form a junction region 4B electrically connected to each other. A positive electrode lead 12 is attached to the outer surface of the positive electrode uncoated portion 4a on which the junction regions 4A and 4B are formed.

상기한 양극 무지부(4a)와 양극 리드(12)는, 전극군(10)의 중심을 향해 모아지는 힘을 받아 서로 밀착된 후, 외부에서 가해진 열에 의해 서로 녹아 붙으면서 상기한 접합 영역(4A,4B)을 이룰 수 있다. 이러한 작업에는 공지의 초음파 용접 또는 저항 용접이 적용될 수 있다.The positive electrode uncoated portion 4a and the positive electrode lead 12 are brought into close contact with each other by a force gathered toward the center of the electrode group 10, and then melted together by heat applied from the outside, and thus the bonding region 4A described above. 4B). For this operation, known ultrasonic welding or resistance welding can be applied.

상기 음극 무지부(8a)와 음극 리드(14)의 결합 구조는 전술한 양극 무지부(4a)와 양극 리드(12)의 결합 구조와 동일하며, 음극 무지부(8a)와 음극 리드(14) 또한 공지의 초음파 용접 또는 저항 용접 등에 의해 서로 겹치면서 고정되어 이들이 서로 전기적으로 연결된 접합 영역(8A)을 이룰 수 있다.The coupling structure of the negative electrode uncoated portion 8a and the negative electrode lead 14 is the same as that of the combination of the positive electrode uncoated portion 4a and the positive electrode lead 12, and the negative electrode uncoated portion 8a and the negative electrode lead 14 are separated. In addition, it is possible to form a joining region 8A in which they are fixed while overlapping each other by known ultrasonic welding or resistance welding or the like.

이 때, 도 2에 도시한 바와 같이 격리판(6) 바깥으로 노출되는 양,음극 무지부(4a,8a)의 폭(Wn,Wp)은 전극군(10) 두께(t)의 3배 이하, 더욱 바람직하게는 2배 이하로 이루어질 수 있다. 또한 도 7에 도시한 바와 같이 전극군(10')을 감은 다음 양,음극 무지부(4a,8a)에 양,음극 리드(12,14)를 용접하기 전 단계에서 양,음극 무지부(4a,8a)의 폭을 W라 하고, 양,음극 리드(12,14)의 폭을 a라 할 때, 양,음극 무지부(4a,8a)의 폭(W)은 다음의 수식 조건을 만족하는 것이 바람직하다.At this time, as shown in FIG. 2, the widths Wn and Wp of the positive and negative electrode uncoated portions 4a and 8a exposed to the outside of the separator 6 are three times or less the thickness t of the electrode group 10. More preferably 2 times or less. In addition, as shown in FIG. 7, the positive electrode and the negative electrode non-coating portion 4a are wound at the step of winding the electrode group 10 ′ and then welding the positive and negative electrode leads 12 and 14 to the positive and negative electrode non-coating portions 4a and 8a. When the width of 8a) is W and the width of the positive and negative electrode leads 12 and 14 is a, the width W of the positive and negative electrode uncoated parts 4a and 8a satisfies the following expression condition. It is preferable.

Figure 112004012873346-pat00001
Figure 112004012873346-pat00001

이는 양,음극 무지부(4a,8a)에 양,음극 리드(12,14)가 부착될 수 있는 최소한의 여유 폭을 제공하면서 활물질을 보유하는 전극군(10)의 용량을 늘려 이차 전지의 대용량화 및 고출력 성능을 얻기 위한 것이다.This increases the capacity of the electrode group 10 having the active material while providing a minimum allowable width for attaching the positive and negative electrode leads 12 and 14 to the positive and negative electrode uncoated portions 4a and 8a. And high output performance.

더욱이 상기한 전극 조립체(2)에서 양,음극 리드(12,14)는 그 길이 방향이 전극군(10)의 폭 방향(D2)에 대응하지 않고 전극군(10)의 권취 방향(D1)에 대응하도록 배치되는데, 이러한 양,음극 리드(12,14)의 배치는 전극 조립체(2)를 이용하여 이차 전지를 구성할 때, 전극 조립체(2)에서 활물질을 보유하지 않는 부분, 특히 양,음극 리드(12,14)가 차지하는 면적을 최소화하여 이차 전지의 대용량화를 실현하기 위한 것이다.Furthermore, in the electrode assembly 2 described above, the positive and negative electrode leads 12 and 14 do not have a lengthwise direction corresponding to the width direction D2 of the electrode group 10, but are in the winding direction D1 of the electrode group 10. The positive and negative electrode leads 12 and 14 are arranged to correspond to a portion of the electrode assembly 2 that does not have an active material, particularly a positive and negative electrode, when the secondary battery is configured using the electrode assembly 2. The purpose of this invention is to minimize the area occupied by the leads 12 and 14 and to realize a large capacity of the secondary battery.

따라서 본 실시예에 의한 전극 조립체(2)는 양,음극 무지부(4a,8a)의 어느 한 부위에 리드가 고정되지 않고, 여러겹으로 감겨진 양,음극 무지부(4a,8a)가 서로 겹쳐 전기적으로 연결되면서 해당 극판의 리드와 전기적으로 연결됨으로써 전극군(10)의 각 부위로부터 생성된 전류가 양,음극 리드(12,14)를 통해 외부 단자(도시하지 않음)으로 유도될 때, 전지의 내부 저항을 최소화하면서 이의 집전 효율을 높일 수 있다.Therefore, in the electrode assembly 2 according to the present embodiment, the lead is not fixed to any part of the positive and negative electrode non-coating portions 4a and 8a, and the positive and negative electrode non-coating portions 4a and 8a wound in multiple layers are mutually different. When the current generated from each part of the electrode group 10 is induced to the external terminal (not shown) through the positive and negative electrode leads 12 and 14 by being electrically connected to the lead of the corresponding electrode plate while being electrically connected to each other. The current collecting efficiency can be increased while minimizing the internal resistance of the battery.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 부분 절개 단면도이다.8 is a partial cutaway cross-sectional view of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참고하면, 이차 전지는 전술한 전극군(10)과 양,음극 리드(12,14)로 구성되는 전극 조립체(2)와, 일단이 개방된 개구부(16a)와 더불어 그 내부에 상기한 전극 조립체(2)를 다수로 수용하는 공간부를 갖는 케이스(16)와, 상기 개구부(16a)에 결합되어 케이스(16)를 밀폐하는 캡 조립체(22)를 포함한다.Referring to the drawings, the secondary battery includes the electrode assembly 2 composed of the above-described electrode group 10 and the positive and negative electrode leads 12 and 14, and the opening 16a having one end open. A case 16 having a space portion for accommodating a plurality of electrode assemblies 2, and a cap assembly 22 coupled to the opening 16a to seal the case 16.

이 때, 상기 전극군(10)은 그 폭 방향(D2)이 케이스(16)의 개구부(16a)에서 공간부를 향한 전극 조립체(2)의 진입 방향(D3)과 일치하지 않고 이와 임의의 각도를 가지면서 위치하는데, 예를 들어 전극군(10)은 그 폭 방향(D2)이 상기 진입 방 향(D3)과 수직이 되도록 위치한다. 이로써 양,음극 리드(12,14)는 그 길이 방향이 상기 진입 방향(D3)과 일치하도록 배치된다.At this time, the electrode group 10 has an arbitrary angle with the width direction D2 of which is not coincident with the entry direction D3 of the electrode assembly 2 toward the space portion from the opening 16a of the case 16. For example, the electrode group 10 is positioned such that its width direction D2 is perpendicular to the entry direction D3. As a result, the positive and negative electrode leads 12 and 14 are arranged such that the length direction thereof coincides with the entry direction D3.

상기 케이스(16)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 제작되며, 그 형상은 전극 조립체(2)가 위치하는 공간부를 가진 육면체 또는 그 이외의 형상으로 이루어질 수 있다. 도면에서는 일례로 육면체 형상을 갖는 각형 케이스(16)에 각형으로 감겨진 전극군(10)이 위치하는 경우를 도시하였다.The case 16 is made of a conductive metal such as aluminum, an aluminum alloy or nickel plated steel, and the shape thereof may be a hexahedron having a space portion in which the electrode assembly 2 is located or other shapes. In the figure, the case where the electrode group 10 wound by the square was located in the square case 16 which has a hexahedron shape as an example is shown.

상기 캡 조립체(22)는 개구부(16a)에 고정되어 케이스(16)를 밀폐하는 베이스 플레이트(24)와, 베이스 플레이트(24)를 관통하여 고정됨과 아울러 전극 조립체(2)의 양,음극 리드(12,14)와 각각 전기적으로 연결되는 양,음극 단자(18,20)를 포함한다. 베이스 플레이트(24)와 양,음극 단자(18,20) 사이에는 절연부재(28)가 위치할 수 있으며, 전지의 내압 상승시 파단되어 가스를 배출하는 안전 밴트(26)가 베이스 플레이트(24) 중앙에 설치될 수 있다.The cap assembly 22 is fixed to the opening 16a to seal the case 16 and the base plate 24 to be fixed through the base plate 24 and the positive and negative lead of the electrode assembly 2 ( 12 and 14, the positive and negative terminals 18 and 20 are electrically connected, respectively. An insulating member 28 may be positioned between the base plate 24 and the positive and negative electrode terminals 18 and 20, and a safety van 26 for breaking gas when the internal pressure of the battery rises may be discharged to the base plate 24. Can be installed centrally.

상기한 구성의 이차 전지에 있어서, 양,음극 리드(12,14)는 그 길이 방향이 케이스(16)의 개구부(16a)에서 공간부를 향한 전극 조립체(2)의 진입 방향(D3)과 일치하도록 배치되며, 그 일단이 해당 양,음극 단자(18,20)의 하단에 고정된다. 이러한 양,음극 리드(12,14)의 배치는 양,음극 리드(12,14)가 그 길이 확대를 최소화하면서 양,음극판(4,8)과 해당 양,음극 단자(18,20)를 연결하도록 하며, 그 결과 전극군(10)에서 양,음극 단자(18,20)를 향한 전류 흐름 경로를 단축시킬 수 있다.In the secondary battery of the above-described configuration, the positive and negative electrode leads 12 and 14 have their longitudinal directions coincident with the entrance direction D3 of the electrode assembly 2 toward the space portion in the opening 16a of the case 16. One end thereof is fixed to the lower ends of the positive and negative terminals 18 and 20. The arrangement of the positive and negative electrode leads 12 and 14 connects the positive and negative electrode plates 4 and 8 to the positive and negative electrode terminals 18 and 20 while minimizing the length of the positive and negative electrode leads 12 and 14. As a result, the current flow path from the electrode group 10 toward the positive and negative terminals 18 and 20 can be shortened.

전술한 양,음극 리드(12,14)의 배치로 인한 효과는, 양,음극 무지부(4a,8a) 와 해당 양,음극 리드(12,14)의 결합 구조와 함께 이차 전지의 내부 저항을 낮추는 작용을 하여 HEV용과 같은 이차 전지의 출력 성능을 높이는 결과로 이어진다.The effect of the arrangement of the positive and negative electrode leads 12 and 14 described above, together with the coupling structure of the positive and negative electrode uncoated parts 4a and 8a and the positive and negative electrode leads 12 and 14, increases the internal resistance of the secondary battery. The lowering action results in a higher output performance of the secondary battery such as for HEV.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to

이와 같이 본 실시예에 따르면, 전술한 양,음극 무지부와 양,음극 리드 및 양,음극 단자의 결합 구조를 통해 전극군의 각 부위로부터 생성된 전류를 양,음극 단자로 유도할 때 전지의 내부 저항을 최소화하고, 전극군에서 발생된 전류를 보다 균일하게 인출하며, 양,음극 리드의 집전 효율을 높일 수 있다. 따라서 본 실시예의 이차 전지는 출력 성능이 높아져 모터 구동용과 같은 고출력 전지에 더욱 적합하며, 전극군과 리드의 구성이 단순화되어 제조시 작업성을 높일 수 있다.As described above, according to the present embodiment, when the current generated from each part of the electrode group is led to the positive and negative terminals through the combination structure of the positive and negative electrode uncoated parts and the positive and negative leads and the positive and negative terminals, The internal resistance can be minimized, the current generated in the electrode group can be drawn more uniformly, and the current collecting efficiency of the positive and negative electrode leads can be improved. Therefore, the secondary battery of this embodiment is more suitable for high output batteries, such as for driving a motor, the output performance is increased, the configuration of the electrode group and the lead can be simplified to improve workability during manufacturing.

Claims (19)

한 장의 양극판과 한 장의 격리판 및 한 장의 음극판이 감겨져 구성되고, 양극판의 길이 방향에 따른 일측 단부와 음극판의 길이 방향에 따른 반대편 일측 단부에 각각 양극 무지부와 음극 무지부가 형성되며, 양극 무지부와 음극 무지부가 격리판 바깥으로 노출되는 전극군과;One positive electrode plate, one separator plate and one negative electrode plate are wound, and the positive and negative electrode portions are formed at one end along the longitudinal direction of the positive electrode plate and one opposite side along the longitudinal direction of the negative electrode plate, respectively. An electrode group in which the negative electrode non-coating portion is exposed to the outside of the separator; 상기 양극 무지부에 자신의 길이 방향이 양극 무지부의 길이 방향과 평행이 되도록 고정되는 양극 리드; 및A positive electrode lead fixed to the positive electrode non-coating part so that its longitudinal direction is parallel to the longitudinal direction of the positive electrode non-coating part; And 상기 음극 무지부에 자신의 길이 방향이 음극 무지부의 길이 방향과 평행이 되도록 고정되는 음극 리드A negative electrode lead is fixed so that its longitudinal direction is parallel to the negative direction of the negative electrode uncoated portion 를 포함하는 이차 전지의 전극 조립체.Electrode assembly of a secondary battery comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각각의 양,음극 무지부가 적어도 한 곳에서 서로 겹치면서 고정되어 전기적으로 연결된 접합 영역을 구비하는 이차 전지의 전극 조립체.And each of the positive and negative electrode non-coating portions overlapping each other in at least one place and having a junction region electrically connected thereto. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 각각의 양,음극 무지부가 상기 전극군의 중심을 향해 굽어져 서로 겹치면서 용접으로 고정되는 이차 전지의 전극 조립체.And each of the positive and negative electrode non-coating portions is bent toward the center of the electrode group and overlapped with each other to be fixed by welding. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 각각의 양,음극 리드가 상기 접합 영역과 중첩되며 위치하는 이차 전지의 전극 조립체.And each of the positive and negative lead overlaps with the junction region. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 각각의 양,음극 무지부는 전체가 모두 겹쳐진 상태로 고정되는 이차 전지의 전극 조립체.Each of the positive and negative electrode non-coating portion is an electrode assembly of the secondary battery is fixed in a state where all the overlap. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각각의 양,음극 무지부는 그 폭이 상기 전극군 두께의 3배 이하로 형성되는 이차 전지의 전극 조립체.And each of the positive and negative electrode non-coating portions is formed to have a width less than or equal to three times the thickness of the electrode group. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양,음극 무지부의 폭을 각각 W라 하고, 양,음극 리드의 폭을 각각 a라 할 때, 다음의 조건을 만족하는 이차 전지의 전극 조립체.An electrode assembly of a secondary battery satisfying the following conditions when the widths of the positive and negative electrode non-coating portions are respectively W and the widths of the positive and negative electrode leads are each a.
Figure 112004012873346-pat00002
Figure 112004012873346-pat00002
 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 격리판이 양,음극판의 길이보다 큰 길이를 가지며 형성되어 폭 방향에 따른 양측 단부에서 양,음극판과 겹치지 않는 여유분을 구비하는 이차 전지의 전극 조립체.The separator has a length greater than the length of the positive and negative plates, the electrode assembly of the secondary battery having a margin that does not overlap with the positive and negative plates at both ends along the width direction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극 조립체가 하이브리드 전기 자동차(HEV)용인 이차 전지의 전극 조립체.An electrode assembly of a secondary battery, wherein the electrode assembly is for a hybrid electric vehicle (HEV). 양극판과 격리판 및 음극판이 감겨져 구성되고 양,음극판의 일측 단부에 격리판 바깥으로 노출된 양,음극 무지부가 형성되는 전극군과, 양,음극 무지부에 각각 고정되고 그 길이 방향이 양,음극 무지부의 길이 방향과 평행이 되도록 배치되는 양,음극 리드를 포함하는 전극 조립체와;The positive electrode plate, the separator plate and the negative electrode plate are wound, and the positive and negative electrode portions are formed in the positive and negative electrode uncoated portion exposed to the outside of the separator at one end of the positive and negative plates, and fixed to the positive and negative electrode uncoated portions, respectively, the length direction is positive and negative An electrode assembly including a positive and a negative electrode lead disposed to be parallel to a length direction of the non-coated portion; 일단이 개방된 개구부와 더불어 그 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 공간부를 갖는 케이스; 및A case having an opening at one end thereof and a space part accommodating the electrode assembly therein; And 상기 케이스와 결합되어 이를 밀폐하고, 상기 각각의 양,음극 리드와 전기적으로 연결되는 양,음극 단자를 구비하는 캡 조립체A cap assembly coupled to the case to seal it and having a positive and negative terminal electrically connected to the respective positive and negative lead 를 포함하며,Including; 상기 전극군은 그 폭 방향이 상기 케이스의 개구부에서 공간부를 향하는 전극군의 진입 방향과 임의의 각도를 가지며 케이스 내부에 수용되는 이차 전지.The electrode group has a width direction of the secondary battery is accommodated in the case at an angle with an entrance direction of the electrode group toward the space portion from the opening of the case. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 전극군은 그 폭 방향이 상기 진입 방향과 직각을 이루며 배치되는 이차 전지.The electrode group is a secondary battery, the width direction is disposed at right angles to the entry direction. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 양,음극 리드는 그 길이 방향이 상기 진입 방향과 평행을 이루며 위치하는 이차 전지.The positive and negative lead of the secondary battery is located in the longitudinal direction parallel to the entry direction. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 각각의 양,음극 무지부는 적어도 한 곳에서 서로 겹치면서 고정되어 전기적으로 연결된 접합 영역을 구비하는 이차 전지.And each of the positive and negative electrode non-coating portions has a junction region fixedly overlapping and electrically connected to each other at least one place. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 각각의 양,음극 무지부가 상기 전극군의 중심을 향해 굽어져 서로 겹치면서 용접으로 고정되는 이차 전지.The secondary battery, wherein the positive and negative electrode non-coating portions are bent toward the center of the electrode group to overlap each other and are fixed by welding. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 각각의 양,음극 리드가 상기 접합 영역과 중첩되며 위치하는 이차 전지.And each of the positive and negative lead portions overlapping the junction region. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 각각의 양,음극 무지부는 전체가 모두 겹쳐진 상태로 고정되는 이차 전지.Each of the positive and negative electrode non-coated portion is a secondary battery is fixed in a state where all the overlap. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 각각의 양,음극 무지부는 그 폭이 상기 전극군 두께의 3배 이하로 형성되는 이차 전지.Each of the positive and negative electrode non-coating portions is a secondary battery, the width of which is formed less than three times the thickness of the electrode group. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 양,음극 무지부의 폭을 각각 W라 하고, 양,음극 리드의 폭을 각각 a라 할 때, 다음의 조건을 만족하는 이차 전지.A secondary battery satisfies the following conditions when the widths of the positive and negative electrode non-coating portions are respectively W and the widths of the positive and negative electrode leads are each a.
Figure 112004012873346-pat00003
Figure 112004012873346-pat00003
 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 이차 전지가 하이브리드 전기 자동차(HEV)용인 이차 전지.A secondary battery, wherein the secondary battery is for a hybrid electric vehicle (HEV).
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