KR20110069713A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 기재는 장기간 사용 시에도 전극조립체가 초기 고정력을 유지하도록 하여 내구성을 높인 이차 전지를 제공한다. 본 기재에 따른 이차 전지는, 복수의 양극판들과, 복수의 음극판들 및 복수의 세퍼레이터들을 포함하는 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하고, 상기 복수의 세퍼레이터들의 각 세퍼레이터는, 상기 양극판들과 음극판들 중 적어도 하나와 마주보는 중앙부와, 상기 양극판들과 음극판들을 지나 연장되는 연장부를 포함하며, 상기 연장부들 각각은 인접한 연장부들에 접합되는 융착부를 포함한다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적층형 전극조립체의 세퍼레이터 마감 구조에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리 충전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차 전지는 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 또는 전력 저장용으로 사용되고 있다.
이차 전지는 기본적으로 양극판, 세퍼레이터, 및 음극판으로 구성되는 전극조립체와, 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함한다. 케이스는 원통형 또는 각형의 금속 캔으로 제조되거나, 수지 시트층과 금속 시트층을 포함하는 라미네이트 시트로 제조된다. 전극조립체는 케이스의 형태에 따라 권취형 또는 적층형으로 구성된다.
여러장의 양극판과 세퍼레이터 및 음극판을 적층한 적층형 전극조립체의 경우, 양극판과 음극판의 바깥으로 돌출된 세퍼레이터들의 가장자리를 서로 밀착시킨 후 이를 접착 테이프로 둘러싸 전극조립체의 형태를 유지하는 것이 일반적이다.
그런데 접착 테이프를 이용한 마감 구조의 이차 전지를 장기간 사용하면, 접착 테이프의 열화로 인해 세퍼레이터의 고정력이 저하된다. 그 결과, 전극조립체는 초기 고정력을 유지하지 못하고 정렬 상태가 흐트러지며, 양극판과 음극판의 고정 능력이 저하되어 이차 전지의 성능을 크게 악화시킨다.
본 발명은 장기간 사용 시에도 전극조립체가 초기 고정력을 유지하도록 하여 내구성을 높이고 장수명 특성을 확보할 수 있는 이차 전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 복수의 양극판들과, 복수의 음극판들 및 복수의 세퍼레이터들을 포함하는 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하고, 상기 복수의 세퍼레이터들의 각 세퍼레이터는, 상기 양극판들과 음극판들 중 적어도 하나와 마주보는 중앙부와, 상기 양극판들과 음극판들을 지나 연장되는 연장부를 포함하며, 상기 연장부들 각각은 인접한 연장부들에 접합되는 융착부를 포함한다.
상기 세퍼레이터들의 상기 연장부들은, 서로 접합되지 않으며, 상기 중앙부들로부터 상기 융착부들을 향해 연장하는 절곡부들을 더 포함한다.
상기 전극조립체는 단면을 가지고, 상기 절곡부들은 상기 중앙부들로부터 상기 전극조립체 단면의 중심을 향해 절곡되며, 상기 융착부들은 상기 전극조립체 단면의 중심에 위치할 수 있다.
상기 절곡부들은 상기 중앙부들로부터 상기 전극조립체의 상부면 또는 바닥면의 평면을 향해 절곡되고, 상기 융착부들은 상기 전극조립체의 상부면 또는 바닥면이 평면 위에 위치할 수 있다.
상기 융착부들은 절곡되어 형성될 수 있으며, 상기 융착부들은 상기 전극조립체의 상부면 또는 바닥면에 실질적으로 직각인 방향으로 더 절곡될 수 있다.
상기 전극조립체는 양극판들, 음극판들 및 세퍼레이터들의 적층체(stack)를 복수로 포함하고, 상기 적층체들은 상기 각 적층체의 최외곽 세퍼레이터들에 의해서 서로 접합될 수 있다.
상기 적층체들은 상기 최외곽 세퍼레이터들의 상기 융착부들에서 함께 접합될 수 있다.
상기 전극조립체는 제1 적층체와 제2 적층체를 포함하고, 상기 제1 적층체의 상기 절곡부는 상기 중앙부들로부터 상기 제1 적층체의 상부면을 향해 절곡되며, 상기 제2 적층체의 상기 절곡부는 상기 중앙부들로부터 상기 제2 적층체의 바닥면을 향해 절곡되고, 상기 제1 적층체와 제2 적층체는, 상기 융착부들이 상기 전극조립체 단면의 중심에 위치하도록 서로 접합될 수 있다.
동일한 극성을 갖는 각각의 전극판은 한 쌍의 상기 세퍼레이터들 사이에 개재되고, 반대 극성을 갖는 각각의 전극판은 인접한 쌍의 상기 세퍼레이터들 사이에 개재되며, 상기 각 쌍의 세퍼레이터들에 속하는 세퍼레이터들은 상기 연장부들에서 예비융착부를 따라 서로 접합되고, 상기 인접한 쌍의 세퍼레이터들은 서로 접합되어 상기 융착부들을 형성할 수 있다.
상기 세퍼레이터들의 융착부들은, 상기 중앙부들로부터 상기 연장부들의 가장자리를 향하는 방향으로의 길이에 있어, 상기 예비융착부들보다 더 작게 형성될 수 있다.
상기 전극조립체의 반대쪽 변부(side)들에서 상기 전극조립체와 연결되는 전극 단자들을 더 포함하고, 상기 세퍼레이터들의 상기 융착부들은 상기 전극 단자들의 연장이 시작되는 쪽에 인접한 상기 전극조립체의 반대쪽 변부들로부터 연장될 수 있다.
상기 전극조립체의 반대쪽 변부들에서 상기 전극조립체와 연결되는 전극 단자들을 더 포함하고, 상기 세퍼레이터들의 융착부들은 상기 전극 단자들의 연장이 시작되는 영역을 제외한 상기 전극조립체의 모든 쪽 변부들로부터 연장될 수 있다.
상기 융착부들은 상기 전극조립체의 반대쪽 변부들의 전체 길이에 걸쳐서 연장될 수 있다.
상기 연장부들은 상기 전극조립체의 반대쪽 변부들의 전체 길이에 걸쳐서 연장되고, 상기 융착부들은 상기 전극조립체의 각 반대쪽 변부들의 길이의 일부에만 걸쳐서 연장될 수 있다.
상기 융착부들은 상기 전극조립체의 각 반대쪽 변부의 중심에 위치할 수 있으며, 상기 전극조립체의 각 반대쪽 변부의 단부들에 위치할 수도 있다.
상기 전극조립체의 각 반대쪽 변부의 길이 전체에 걸쳐, 상기 융착부들은 접합되지 않는 연장부들과 교번하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조방법은, 복수의 양극판들, 복수의 음극판들, 복수의 세퍼레이터들을 포함하는 전극조립체를 제공하고, 상기 전극조립체를 케이스로 감싸는 단계를 포함하고, 상기 복수의 세퍼레이터들 중 각 세퍼레이터는 적어도 하나의 양극판과 음극판들을 마주하는 중앙부와, 상기 양극판과 음극판들을 지나 연장하는 연장부를 포함하며, 상기 연장부들 각각은 인접한 연장부들에 접합되는 융착부를 포함한다.
상기 융착부들은 열융착 또는 초음파 융착에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적층된 세퍼레이터의 연장부들을 융착하여 융착부를 형성함으로써 세퍼레이터의 마감 공정을 단순화하면서 전극조립체를 강하게 결합시킬 수 있다. 따라서 이차 전지는 장기간 사용 후에도 양극판과 음극판의 고정력을 유지하여 정렬이 흐트러지는 것을 방지할 수 있으며, 높은 구조적 안정성과 견고성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 이차 전지 중 전극극과 전극 단자의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제9 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 부분 절개 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 이차 전지 중 전극극과 전극 단자의 사시도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 이차 전지(100)는 양극판(11)과 세퍼레이터(20) 및 음극판(12)을 구비하는 전극조립체(10)와, 전극조립체(10)를 수용하는 케이스(30)와, 전극조립체(10)에 연결되며 케이스(30)의 외부로 인출되는 전극 단자(41, 42)를 포함한다.
전극조립체(10)는 세퍼레이터(20), 양극판(11), 세퍼레이터(20), 음극판(12), 및 세퍼레이터(20)의 순서로 이들을 반복하여 적층한 구조로 이루어진다. 이 순서에서 양극판(11)은 음극판(12)으로 대체되고, 음극판(12)은 양극판(11)으로 대체될 수 있다. 2장의 세퍼레이터(20)가 겹치는 일 없이 양극판(11)과 음극판(12) 사이에 한 장의 세퍼레이터(20)가 위치한다.
전극 단자(41, 42)는 양극판들(11)에 연결되는 양극 단자(41)와, 음극판들(12)에 연결되는 음극 단자(42)를 포함한다. 양극판들(11)과 음극판들(12)은 각각 세퍼레이터(20)의 외측으로 돌출되는 집전부(13, 14)를 형성하며, 이 집전부(13, 14)는 가압에 의해 서로 밀착된다. 그리고 양극 단자(41)와 음극 단자(42)가 각각 양극판들(11)의 집전부(13) 및 음극판들(12)의 집전부(14)에 연결된다.
양극 단자(41)와 음극 단자(42)는 케이스(30)의 한쪽으로 인출되거나, 케이스(30)의 양쪽으로 나뉘어 인출될 수 있다. 도 1과 도 2에서는 양극판들(11)의 집전부(13)와 음극판들(12)의 집전부(14)가 반대쪽에 형성되어 양극 단자(41)와 음극 단자(42)가 케이스(30)의 양쪽으로 나뉘어 인출되는 경우를 도시하였다.
케이스(30)는 중앙이 오목하게 형성된 상부 케이스(31)와 하부 케이스(32)를 포함한다. 상부 및 하부 케이스(31, 32)는 라미네이트 시트로 제조될 수 있으며, 전해액이 함침된 상태의 전극조립체(10)를 내부 공간에 수용한 후 가장자리가 열 융착에 의해 일체로 접합되어 전극조립체(10)를 밀폐시킨다. 케이스(30)의 형상과 재질 등은 전술한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.
전극조립체(10)는 대략 직육면체 형상으로 이루어진다. 전극조립체(10)는 제1 방향(y축 방향)을 따라 마주하는 한 쌍의 제1 변부(101)와, 제1 방향과 직교하는 제2 방향(x축 방향)을 따라 마주하는 한 쌍의 제2 변부(102)를 포함한다. 집전부(13, 14)와 전극 단자(41, 42)는 한 쌍의 제1 변부(101) 중 적어도 하나의 제1 변부(101)에 위치한다. 제1 변부(101)가 전극조립체(10)의 단변부이고, 제2 변부(102)가 전극조립체(10)의 장변부일 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 세퍼레이터들(20) 각각은 양극판(11)과 음극판(12) 중 적어도 하나와 마주하며 이와 중첩되는 중앙부(21)와, 중앙부(21)로부터 양극판(11)과 음극판(12)의 외측으로 연장되는 한 쌍의 연장부를 포함하고, 상기 연장부들은 절곡부들(22)과 융착부들(23)을 포함한다. 절곡부들(22)과 융착부들(23)을 각각 포함하는 한 쌍의 연장부는 집전부(13, 14)와 전극 단자(41, 42)가 위치하지 않는 제2 변부(102)에 위치한다.
제2 변부(102)에서 중첩된 연장부들은 서로 밀착하도록 집결된 후 가장자리가 융착에 의해 일체로 접합되어 융착부(23)를 형성한다. 융착부(23)는 열 융착 또는 초음파 융착 등에 의해 세퍼레이터들(20)의 표면이 용해 및 접착된 형태로서, 강한 결합력을 제공하여 세퍼레이터(20)의 중앙부들(21) 사이에 양극판(11)과 음극판(12)을 안정적으로 고정시킨다.
융착부(23)는 전극조립체(10)에 구비된 모든 세퍼레이터들(20)의 절곡부들(22)과 연결되어 이들을 하나로 접합시킨다. 즉, 전극조립체(10)의 두께 방향(z축 방향)을 따라 여러개의 융착부가 아닌 단일 융착부(23)가 형성된다. 따라서 융착에 의한 세퍼레이터(20)의 마감 공정을 단순화하면서 전극조립체(10) 전체에 강한 결합력을 제공한다. 융착부(23)는 접착 강도와 기밀성이 매우 우수하여 장기간 사용 후에도 연장부들이 서로 분리되지 않으므로 이차 전지(100)의 내구성을 효과적으로 향상시킨다.
연장부들은 전극조립체(10)의 두께 방향(z축 방향)을 따라 대칭을 이루며 집결되어 융착부(23)가 전극조립체(10)의 두께 방향(z축 방향)을 따라 전극조립체(10)의 중앙에 위치할 수 있다. 이 경우, 연장부들에 균일한 압력을 가하면서 융착부(23)를 형성할 수 있으며, 전극조립체(10)의 형상 안정성을 높일 수 있다.
융착부(23)는 제1 변부(101)보다 큰 길이를 가지는 제2 변부(102)에 제공된다. 이로써 전극조립체(10)의 가장자리를 따라 보다 긴 접합 영역을 확보할 수 있으므로 전극조립체(10)의 고정력을 향상시킨다. 특히 융착부(23)는 제2 변부(102)와 같은 길이로 형성되어 전극조립체(10)의 고정력을 극대화할 수 있다.
이와 같이 제1 실시예의 이차 전지(100)에서 전극조립체(10)는 한 쌍의 제2 변부(102) 전체에서 세퍼레이터들(20)의 연장부들을 융착부(23)로 단단하게 접합시킨다. 따라서 이차 전지(100)는 장기간 사용 후에도 양극판(11)과 음극판(12)의 고정력을 유지하여 정렬이 흐트러지는 것을 방지할 수 있으며, 높은 구조적 안정성과 견고성을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 4를 참고하면, 제2 실시예의 이차 전지는 절곡부들(221)과 융착부들(231)을 포함하는 연장부들이 전극조립체(110)의 두께 방향(z축 방향)을 따라 비대칭을 이루며 집결되어 융착부(231)가 전극조립체(110)의 두께 방향(z축 방향)을 따라 전극조립체(110)의 한쪽으로 치우쳐 위치하는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예의 이차 전지와 동일한 구성으로 이루어진다.
도 4에서 201은 세퍼레이터, 211은 세퍼레이터의 중앙부를 나타낸다. 세퍼레이터를 제외한 나머지 부재에 대해서는 제1 실시예의 이차 전지와 같은 인용 부호를 사용한다.
제2 실시예에서 연장부들은 가장 외측에 위치하는 어느 하나의 연장부를 향해 집결하여 융착부(231)가 전극조립체(110)의 윗면 또는 아랫면의 연장선 상에 위치한다. 도 4에서는 융착부(231)가 전극조립체(110) 아랫면의 연장선 상에 위치하는 경우를 도시하였다.
연장부들은 융착기에 구비된 한 쌍의 가열판(도시하지 않음) 사이에 배치되고, 가열판에 의해 가압 융착되어 융착부(231)를 형성하게 된다. 이 과정에서 제1 실시예의 경우 한 쌍의 가열판을 동시에 움직여 융착부(23)를 형성하지만, 제2 실시예의 경우 하나의 가열판을 고정시킨 상태에서 다른 하나의 가열판만 움직여 융착부(231)를 형성할 수 있으므로 양산에 보다 적합한 구조라 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 5를 참고하면, 제3 실시예의 이차 전지는 융착부(232)가 전극조립체(120)의 두께 방향(z축 방향)을 따라 전극조립체(120)의 한쪽(예를 들어 도 5를 기준으로 아래쪽)으로 치우쳐 위치함과 동시에 융착부(232)가 전극조립체(120)의 다른쪽(예를 들어 도 5를 기준으로 위쪽)으로 접혀 융착부(232)의 단부에 접힘부(24)를 형성한 것을 제외하고 전술한 제2 실시예의 이차 전지와 동일한 구성으로 이루어진다.
도 5에서 202는 세퍼레이터, 212는 세퍼레이터의 중앙부, 222는 세퍼레이터의 연장부의 절곡부를 나타낸다. 세퍼레이터를 제외한 나머지 부재에 대해서는 제2 실시예의 이차 전지와 같은 인용 부호를 사용한다.
융착부(232)의 폭이 클수록 연장부들(222)의 접합 면적을 확대시켜 세퍼레이터(202)의 고정력을 높일 수 있다. 그러나 융착부(232)는 전극조립체(120) 가운데 전지 반응에 기여하지 않는 부분이므로, 동일한 케이스(30) 용량 대비 융착부(232)의 폭이 클수록 전극 용량을 줄여야 한다.
따라서 융착부(232)를 접어 전극조립체(10)의 두께 방향(z축 방향)과 나란한 접힘부(24)를 형성한 구조에서는 융착부(232)의 폭을 넓혀 세퍼레이터(202)의 고정력을 높이면서도 동일한 동일한 케이스(30) 용량 대비 양극판(11)과 음극판(12)의 크기를 확대시킬 수 있으므로 전지 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 6을 참고하면, 제4 실시예의 이차 전지는 전극조립체(130)가 적어도 하나의 양극판(11)과 적어도 하나의 음극판(12) 및 예비 융착부(25)를 가지는 제1 적층체(131)와, 적어도 하나의 양극판(11)과 적어도 하나의 음극판(12) 및 예비 융착부(25)를 가지는 제2 적층체(132)의 적층 구조로 형성되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예의 이차 전지와 동일한 구성으로 이루어진다. 제1 적층체(131)의 예비 융착부(25)와 제2 적층체(132)의 예비 융착부(25)는 다시 융착되어 융착부(233)를 형성한다.
도 6에서는 전극조립체(130)이 2개의 분할된 적층체(131, 132)를 포함하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 제4 실시예의 이차 전지는 각자의 예비 융착부(25)를 가지는 3개 이상의 분할된 적층체를 포함할 수 있으며, 이들 분할된 적층체들의 예비 융착부(25)는 다시 융착되어 융착부(233)를 형성한다.
도 6에서 203은 세퍼레이터, 213은 세퍼레이터의 중앙부, 223은 세퍼레이터의 연장부의 절곡부를 나타낸다. 세퍼레이터(203)를 제외한 나머지 부재에 대해서는 제1 실시예의 이차 전지와 같은 인용 부호를 사용한다.
제1 적층체(131)와 제2 적층체(132) 각각에 대해 세퍼레이터(203)의 가장자리를 융착하여 예비 융착부(25)를 형성하고, 제1 적층체(131)와 제2 적층체(132)를 적층한 다음 두 예비 융착부(25)를 융착하여 융착부(233)를 형성한다. 이 경우, 제1 적층체(131)와 제2 적층체(132)가 접하는 부분에서 2개의 세퍼레이터(203)가 적층된다. 즉, 각 적층체의 최외곽 세퍼레이터는 다른 적층체의 최외곽 세퍼레이터와 겹친다.
이와 같이 전극조립체(130)를 2개 이상으로 분할하여 예비 융착부(25)를 미리 형성하면, 융착시 전극조립체의 틀어짐이나 융착 불량을 효과적으로 억제할 수 있으므로 전극조립체(130)의 제조 품질을 높일 수 있다. 도 6에서는 제1 적층체(131)와 제2 적층체(132)가 6매의 세퍼레이터(203)를 구비한 경우를 도시하였으나, 각 적층체가 구비하는 세퍼레이터(203)의 개수는 도시한 예에 한정되지 않는다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 7을 참고하면, 제5 실시예의 이차 전지는 전극조립체(140)가 하나의 양극판(11)(또는 음극판(12))과 2장의 세퍼레이터(204) 및 예비 융착부(251)를 가지는 복수의 조립체(141)와, 조립체들(141) 사이에서 조립체들(141)에 밀착되는 복수의 음극판(12)(또는 양극판(11))의 적층 구조로 형성되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예의 이차 전지와 동일한 구성으로 이루어진다. 조립체(141)의 개수만큼 적층된 예비 융착부들(251)은 다시 융착되어 융착부(234)를 형성한다.
도 7에서 214는 세퍼레이터의 중앙부, 224는 세퍼레이터의 연장부를 나타낸다. 세퍼레이터(204)를 제외한 나머지 부재에 대해서는 제1 실시예의 이차 전지와 같은 인용 부호를 사용한다.
2장의 세퍼레이터(204) 사이에 양극판(11)(또는 음극판(12))을 배치하고, 두 세퍼레이터 연장부(224)의 가장자리를 융착하여 예비 융착부(251)를 만든다. 이 방법으로 복수의 조립체(141)를 제조한 다음, 복수의 조립체(141)와 복수의 음극판(12)(또는 양극판(11))을 차례로 적층한다. 그리고 적층된 예비 융착부들(251)을 다시 융착하여 융착부(234)를 형성한다. 이 경우, 각각의 조립체(141)에서 측정되는 예비 융착부(251)의 길이(L1)는 전체 전극조립체(140)에서 측정되는 융착부(234)의 길이(L2)보다 클 수 있다.
이와 같이 복수의 조립체(141)를 이용하여 전극조립체(140)을 제작하면, 전술한 제4 실시예와 마찬가지로 융착시 전극조립체(140)의 틀어짐이나 융착 불량을 억제하여 전극조립체(140)의 제조 품질을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 사시도이다.
도 8을 참고하면, 제6 실시예의 이차 전지는 전극조립체(150)의 제2 변부(102)와 더불어 집전부(13, 14)를 제외한 전극조립체(150)의 제1 변부(101)에도 연장부들(22)을 형성하고, 이 연장부들(22)의 가장자리에 융착부(23)를 형성한 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예 중 어느 한 실시예의 이차 전지와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 8에서는 일례로 제1 실시예의 구조에 제6 실시예의 특성이 조합된 경우를 도시하였다.
제6 실시예에서 융착부(23)는 집전부(13, 14)를 제외한 제1 변부(101)와 제2 변부(102) 전체에 형성된다. 따라서 전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예보다 전극조립체(150)의 가장자리를 따라 보다 긴 접합 영역을 제공하여 가장 우수한 구조적 안정성 및 견고성을 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 사시도이다.
도 9를 참고하면, 제7 실시예의 이차 전지는 융착부(235)가 제2 변부(102)보다 작은 길이를 가지면서 제2 변부(102)의 중앙에 위치하는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예 중 어느 한 실시예의 이차 전지와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 9에서는 일례로 제1 실시예의 구조에 제7 실시예의 특성이 조합된 경우를 도시하였다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 사시도이다.
도 10을 참고하면, 제8 실시예의 이차 전지는 각각의 제2 변부(102)에서 2개의 융착부(236)가 서로간 거리를 두고 배치되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예 중 어느 한 실시예의 이차 전지와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 10에서는 일례로 제1 실시예의 구조에 제8 실시예의 특성이 조합된 경우를 도시하였다.
제7 실시예 및 제8 실시예의 전극조립체(160, 170)에서, 연장부들(22)은 융착부(235, 236)를 제외한 나머지 제2 변부(102)에서 가압에 의해 서로 집결된 형태는 유지하지만 융착이 되지 않음에 따라 적층된 연장부들(22) 사이에 소정의 틈이 존재한다.
이와 같이 융착부(235, 236)가 제2 변부(102)보다 작은 길이를 가짐에 따라, 제7 실시예 및 제8 실시예의 이차 전지는 제1 실시예 내지 제6 실시예의 이차 전지보다 전극조립체(160, 170)의 견고성은 저하되지만 연장부들(22) 사이에 형성된 틈을 통해 전극조립체(160, 170) 내부로 전해액을 보다 쉽게 함침시킬 수 있으므로 전해액 함침 특성을 높일 수 있다.
도 11은 본 발명의 제9 실시예에 따른 이차 전지 중 전극조립체의 사시도이다.
도 11을 참고하면, 제9 실시예의 이차 전지는 각각의 제2 변부(102)에서 3개 또는 그 이상의 융착부(237)가 서로간 거리를 두고 배치되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제5 실시예 중 어느 한 실시예의 이차 전지와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 11에서는 일례로 제1 실시예의 구조에 제9 실시예의 특성이 조합된 경우를 도시하였다.
제9 실시예의 전극조립체(180)에서도 연장부들(22)은 융착부를 제외한 나머지 제2 변부(102)에서 가압에 의해 집결된 형태는 유지하지만 융착이 되지 않음에 따라 적층된 연장부들(22) 사이에 소정의 틈이 존재한다.
3개 또는 그 이상의 융착부(237)가 서로간 거리를 두고 배치됨에 따라, 제2 변부(102)의 길이 방향을 따라 균일한 고정력을 유지함과 동시에 적층된 연장부들(22) 사이의 틈을 통해 전극조립체(180) 내부로 전해액을 균일하게 함침시킬 수 있다. 따라서 제9 실시예의 이차 전지는 제1 실시예 내지 제6 실시예의 장점인 우수한 견고성과, 제7 실시예 및 제8 실시예의 장점인 우수한 전해액 함침 특성을 적절하게 구현할 수 있다.
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.
10 : 전극조립체 11 : 양극판
12 : 음극판 13, 14 : 집전부
20 : 세퍼레이터 21 : 중앙부
22 : 절곡부 23 : 융착부
30 : 케이스 41, 42 : 전극 단자
100 : 이차 전지

Claims (20)

  1. 복수의 양극판들과, 복수의 음극판들 및 복수의 세퍼레이터들을 포함하는 전극조립체; 및
    상기 전극조립체를 수용하는 케이스;
    를 포함하고,
    상기 복수의 세퍼레이터들의 각 세퍼레이터는, 상기 양극판들과 음극판들 중 적어도 하나와 마주보는 중앙부와, 상기 양극판들과 음극판들을 지나 연장되는 연장부를 포함하고,
    상기 연장부들 각각은 인접한 연장부들에 접합되는 융착부를 포함하는, 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터들의 상기 연장부들은, 서로 접합되지 않으며, 상기 중앙부들로부터 상기 융착부들을 향해 연장하는 절곡부들을 더 포함하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극조립체는 단면을 가지고,상기 절곡부들은 상기 중앙부들로부터 상기 전극조립체 단면의 중심을 향해 절곡되며,
    상기 융착부들은 상기 전극조립체 단면의 중심에 위치하는 이차 전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 절곡부들은 상기 중앙부들로부터 상기 전극조립체의 상부면 또는 바닥면의 평면을 향해 절곡되고, 상기 융착부들은 상기 전극조립체의 상부면 또는 바닥면이 평면 위에 위치하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 융착부들은 절곡되어 형성되는 이차 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 융착부들은 상기 전극조립체의 상부면 또는 바닥면에 실질적으로 직각인 방향으로 더 절곡된 이차 전지.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 전극조립체는 양극판들, 음극판들 및 세퍼레이터들의 적층체(stack)를 복수로 포함하고, 상기 적층체들은 상기 각 적층체의 최외곽 세퍼레이터들에 의해서 서로 접합되는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적층체들은 상기 최외곽 세퍼레이터들의 상기 융착부들에서 함께 접합되는 이차 전지.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극조립체는 제1 적층체와 제2 적층체를 포함하고,
    상기 제1 적층체의 상기 절곡부는 상기 중앙부들로부터 상기 제1 적층체의 상부면을 향해 절곡되고,
    상기 제2 적층체의 상기 절곡부는 상기 중앙부들로부터 상기 제2 적층체의 바닥면을 향해 절곡되며,
    상기 제1 적층체와 제2 적층체는, 상기 융착부들이 상기 전극조립체 단면의 중심에 위치하도록 서로 접합된 이차 전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    동일한 극성을 갖는 각각의 전극판은 한 쌍의 상기 세퍼레이터들 사이에 개재되고, 반대 극성을 갖는 각각의 전극판은 인접한 쌍의 상기 세퍼레이터들 사이에 개재되며,
    상기 각 쌍의 세퍼레이터들에 속하는 세퍼레이터들은 상기 연장부들에서 예비융착부를 따라 서로 접합되고, 상기 인접한 쌍의 세퍼레이터들은 서로 접합되어 상기 융착부들을 형성하는 이차 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터들의 융착부들은, 상기 중앙부들로부터 상기 연장부들의 가장자리를 향하는 방향으로의 길이에 있어, 상기 예비융착부들보다 더 작은 이차 전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극조립체의 반대쪽 변부(side)들에서 상기 전극조립체와 연결되는 전극 단자들을 더 포함하고,
    상기 세퍼레이터들의 상기 융착부들은 상기 전극 단자들의 연장이 시작되는 쪽에 인접한 상기 전극조립체의 반대쪽 변부들로부터 연장하는 이차 전지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극조립체의 반대쪽 변부들에서 상기 전극조립체와 연결되는 전극 단자들을 더 포함하고, 상기 세퍼레이터들의 융착부들은 상기 전극 단자들의 연장이 시작되는 영역을 제외한 상기 전극조립체의 모든 쪽 변부들로부터 연장되는 이차 전지.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 융착부들은 상기 전극조립체의 반대쪽 변부들의 전체 길이에 걸쳐서 연장되는 이차 전지.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장부들은 상기 전극조립체의 반대쪽 변부들의 전체 길이에 걸쳐서 연장되고, 상기 융착부들은 상기 전극조립체의 각 반대쪽 변부들의 길이의 일부에만 걸쳐서 연장되는 이차 전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 융착부들은 상기 전극조립체의 각 반대쪽 변부의 중심에 위치하는 이차 전지.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 융착부들은 상기 전극조립체의 각 반대쪽 변부의 단부들에 위치하는 이차 전지.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 전극조립체의 각 반대쪽 변부의 길이 전체에 걸쳐, 상기 융착부들은 접합되지 않는 연장부들과 교번하는 이차 전지.
  19. 복수의 양극판들, 복수의 음극판들, 복수의 세퍼레이터들을 포함하는 전극조립체를 제공하고,
    상기 전극조립체를 케이스로 감싸며,
    상기 복수의 세퍼레이터들 중 각 세퍼레이터는 적어도 하나의 양극판과 음극판들을 마주하는 중앙부와, 상기 양극판과 음극판들을 지나 연장하는 연장부를 포함하고,
    상기 연장부들 각각은 인접한 연장부들에 접합되는 융착부를 포함하는, 이차 전지 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 융착부들은 열융착 또는 초음파 융착에 의해 형성되는 이차 전지 제조방법.
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