KR20230129089A - 원통형 이차전지, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

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KR20230129089A
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Abstract

본 발명에 의하면, 관통 단자를 구비하여, 양극 단자와 음극 단자가 동일 방향에 위치하여 전기적 연결 구조가 단순한 원통형 이차전지를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 원통형 이차전지는, 얇은 두께의 절연 코팅층을 전지 캔 내측벽에 구비하여, 용량 증대를 도모할 수 있고 진동특성을 개선할 수 있다.

Description

원통형 이차전지, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차{Cylindrical secondary battery, and battery pack and vehicle including the same}
본 발명은, 원통형 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 양극 단자와 음극 단자가 모두 원통형 이차전지의 일 측에 배치된 구조를 갖는 원통형 이차전지로서, 전극 조립체 및 집전판과의 절연을 효율적으로 행할 수 있는 절연 코팅층이 전지 캔에 형성된 원통형 이차전지, 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
원통형 이차전지를 이용하여 배터리 팩을 제작하고자 하는 경우, 통상적으로
복수의 원통형 이차전지들을 하우징 내에 기립 배치시키고, 원통형 이차전지의 상단과 하단을 각각 양극 단자 및 음극 단자로 활용하여 복수의 원통형 이차전지들 상호 간을 전기적으로 연결시킨다.
즉, 종래의 원통형 이차전지에 있어서, 전지 캔의 바닥면이 음극 단자로서 이용되고, 전지 캔의 상단 개구부를 커버하는 탑 캡이 양극 단자로서 이용되는 것이 일반적이다.
그러나, 원통형 이차전지의 양극 단자와 음극 단자가 서로 반대 편에 위치하는 경우, 복수의 원통형 이차전지를 전기적으로 연결하기 위한 버스바 등의 전기적 연결 부품, 원통형 이차전지의 상부와 하부에 모두 적용되어야 한다. 또한, 이로 인하여, 절연을 위한 부품 및 방수성이나 밀폐성의 확보를 위한 부품 등이 배터리 팩의 상부와 하부에 개별적으로 적용되어야 하기 때문에 적용되는 부품 수의 증가 및 구조의 복잡화를 초래한다.
본 출원인은 이러한 복잡한 구조를 해소하기 위하여, 양극 단자와 음극 단자가 동일 방향에 적용된 구조의 원통형 이차전지 구조를 제안하였다.
도 1은 이러한 원통형 이차전지의 상부 구조를 단순화하여 나타낸 개략도이다.
그런데, 도 1에서는 전극 조립체(1) 또는 이와 결합되는 집전판(도시하지 않음)을 전지 캔(2)과 절연시키기 위하여 캡(CAP)형상의 인슐레이터(3)를 적용하고 있다. 즉, 상기 인슐레이터(3)는 전지 캔(2) 내측벽과 전극 조립체(1) 등을 절연시키기 위하여, 집전판과 전극 조립체(1)를 완전히 감싸는 형태로서, 상기 인슐레이터(3)는 그 양측부에 집전판/전극 조립체와 전지 캔 내측벽 사이에 개재되는 사이드부(3a)를 구비하는 형태였다. 이러한 형태는 상기 사이드부(3a)의 두께만큼 전극 조립체(1)의 부피가 작아지므로 용량이 감소된다. 또한, 상기 사이드부(3a)의 두께만큼 전극 조립체(1)와 전지 캔(2) 사이가 이격되므로, 이차전지의 진동특성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 이러한 용량 감소나 진동특성의 저하를 방지할 수 있는 절연 구조를 가지는 원통형 이차전지의 개발이 요망된다 할 것이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0041625호
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 양극 단자와 음극 단자가 동일한 방향에 적용되는 구조의 원통형 이차전지로서, 용량 감소 및 진동특성의 저하를 방지할 수 있는 절연 구조를 가지는 원통형 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지는, 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭을 구비하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하며 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전지 캔; 상기 전지 캔의 일 면을 관통하여 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 관통 단자;제1 면이 상기 제1 전극 탭과 결합되고 제2 면이 상기 관통 단자와 결합되는 제1 집전판; 상기 제1 집전판과 전지 캔 사이에 개재되는 인슐레이터; 및 상기 전지 캔의 개구부를 커버하는 캡 플레이트;를 포함하고, 상기 제1 전극 탭의 측부 및 제1 집전판의 측부와 대향하는 상기 전지 캔의 측벽 내주면을 따라 절연 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 관통 단자는, 제1 극성을 갖는 상기 제1 전극 탭과 전기적으로 연결되며, 상기 전지 캔은, 상기 제1 극성과 다른 제2 극성을 갖는 상기 제2 전극 탭과 전기적으로 연결될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 관통 단자는 상기 개구부의 반대 편에 위치하는 전지 캔의 일 면의 중심부에 위치할 수 있다.
구체적으로, 상기 관통 단자는, 상기 전지 캔의 외측으로 연장되는 단자 노출부; 및 상기 전지 캔의 상면을 관통하는 단자 삽입부;를 포함할 수 있다.
상기 관통 단자는, 상기 전지 캔의 내측 면 상에 리벳 결합될 수 있다.
상기 단자 삽입부의 중심 영역은 상기 제1 집전판과 결합될 수 있다.
상기 관통 단자는, 상기 인슐레이터를 통과하여 상기 제1 집전판과 결합될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 인슐레이터는 상기 관통 단자가 통과하는 관통홀을 구비한 평판 형상으로 형성될 수 있다.
상기 절연 코팅층은, 상기 제1 전극 탭의 측부 및 제1 집전판의 측부와 대향하는 상기 전지 캔의 측벽 내주면 영역을 초과하는 상기 전지 캔의 측벽 내주면 및/또는 전지 캔의 상판 내면까지 확장되어 형성될 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 절연 코팅층은, 에폭시, 세라믹, 테프론으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
상기 원통형 이차전지는, 상기 전지 캔과 상기 관통 단자 사이에 개재되어 상기 관통 단자와 전지 캔을 절연시키는 절연 가스켓을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 절연 가스켓은, 상기 전지 캔의 외측으로 연장되는 가스켓 노출부; 및 상기 전지 캔의 상면을 관통하는 가스켓 삽입부;를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트는, 상기 전지 캔의 내부 압력이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우 파단되어 가스를 배출하도록 구성되는 벤팅부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 따른 배터리 팩은, 상기 원통형 이차전지를 복수개 포함하고, 또한 상기 복수개의 원통형 이차전지를 수용하는 팩 하우징;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 자동차는 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양극 단자와 음극 단자가 동일 방향에 위치하여 전기적 연결 구조가 단순한 원통형 이차전지를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 얇은 두께의 절연 코팅층을 구비하여, 용량 증대를 도모할 수 있고 진동특성을 개선할 수 있다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 효과는 상술한 효과들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적인 효과들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 출원인이 제안한 원통형 이차전지의 상부 구조를 단순화하여 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 외관을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 상부 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 요부인 절연 코팅층의 형성 위치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 요부인 절연 코팅층의 형성 위치의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지의 하면을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지(100)는 전극 조립체(10), 전지 캔(20), 캡 플레이트(30), 관통 단자(40), 제1 집전판(60) 및 인슐레이터(70)을 포함한다. 상술한 구성요소들 외에도 상기 원통형 이차전지(100)는, 절연 가스켓(50) 및/또는 제2 집전판(80)을 더 포함할 수도 있다.
상기 전극 조립체(10)는, 제1 극성을 갖는 제1 전극, 제2 극성을 갖는 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 상기 제1 전극은 양극 또는 음극이고, 제2 전극은 제1 전극과 반대되는 극성을 갖는 전극에 해당한다. 상기 전극 조립체(10)는, 예를 들어 젤리롤(jelly-roll) 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(10)는, 제1 전극, 분리막, 제2 전극을 순차적으로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 권취 중심(C)을 기준으로 하여 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 전극 조립체(10)의 외주면 상에는 전지 캔(20)과의 절연을 위해 추가적인 분리막이 구비될 수 있다.
상기 제1 전극은, 제1 전극 집전체의 일 면 또는 양 면상에 도포된 제1 전극 활물질을 포함한다. 상기 제1 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제1 전극 탭(11)으로서 기능한다. 상기 제1 전극 탭(11)은, 전지 캔(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 상부에 구비된다.
상기 제2 전극은, 제2 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제2 전극 활물질을 포함한다. 상기 제2 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부가 존재한다. 상기 무지부는, 제2 전극 탭(12)으로서 기능한다. 상기 제2 전극 탭(12)은, 전지 캔(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향 하부에 구비된다.
본 발명에 있어서, 양극판에 코팅되는 양극 활물질과 음극판에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
일 예에서, 양극 활물질은 일반 화학식 A[AxMy]O2+z(A는 Li, Na 및 K 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M은 Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, 및 Cr에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; x ≥ 0, 1 ≤ x+y ≤2, ­0.1 ≤ z ≤ 2; x, y, z 및 M에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨)로 표시되는 알칼리 금속 화합물을 포함할 수 있다.
바람직하게, 양극 활물질은 1차 입자 및/또는 1차 입자가 응집된 2차 입자를 포함할 수 있다.
일 예에서, 음극 활물질은 탄소재, 리튬금속 또는 리튬금속화합물, 규소 또는 규소화합물, 주석 또는 주석 화합물 등을 사용할 수 있다. 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 음극 활물질로 사용 가능하다. 탄소재로는 저결정탄소, 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다.
분리막은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있다. 다른 예시로서, 분리막은 통상적인 다공성부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있다.
분리막의 적어도 한 쪽 표면에는 무기물 입자의 코팅층을 포함할 수 있다.
또한 분리막 자체가 무기물 입자의 코팅층으로 이루어지는 것도 가능하다. 코팅층을 구성하는 입자들은 인접하는 입자 사이 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 존재하도록 바인더와 결합된 구조를 가질 수 있다.
전해질은 A+B--와 같은 구조를 갖는 염일 수 있다. 여기서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함한다. 그리고 B--는 F--, Cl--, Br--, I--, NO3 --, N(CN)2 --, BF4 --, ClO4 --, AlO4 --, AlCl4 --, PF6 --, SbF6 --, AsF6 --, BF2C2O4 --, BC4O8 --, (CF3)2PF4 --, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 --, (CF3)5PF--, (CF3)6P--, CF3SO3 --, C4F9SO3 --, CF3CF2SO3 --, (CF3SO2)2N--, (FSO2)2N--, CF3CF2(CF3)2CO--, (CF3SO2)2CH--, (SF5)3C--, (CF3SO2)3C--, CF3(CF2)7SO3 --, CF3CO2 --, CH3CO2 -,SCN-- 및 (CF3CF2SO2)2N--로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 음이온을 포함한다.
전해질은 또한 유기 용매에 용해시켜 사용할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 전지 캔(20)은, 하방에 개구부가 형성된 대략 원통형의 수용체로서, 예를 들어 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어진다. 개구부가 구비된 상기 전지 캔(20)의 바닥부를 개방단(opened end)이라고 칭하기로 한다. 상기 전지 캔(20)의 측면(외주면)과 상면은 일체로 형성될 수 있다. 상기 전지 캔(20)의 상면(X-Y 평면에 나란한 면)은 대략 플랫(flat)한 형태를 갖는다. 상기 개구부(또는 개방단)의 반대편에 위치하는 상면을 폐쇄단(closed end)이라고 칭하기로 한다. 상기 전지 캔(20)은, 하방에 형성된 개구부를 통해 전극 조립체(10)를 수용하며, 전해질도 함께 수용한다.
상기 전지 캔(20)은, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결된다. 상기 전지 캔(20)은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 제2 전극 탭(12)과 전기적으로 연결된다.
이 경우, 상기 전지 캔(20)은, 제2 전극 탭(12)과 동일한 극성을 갖는다.
도 3 및 도 8을 참조하면, 상기 전지 캔(20)은, 하단에 형성되는 비딩부(21) 및 크림핑부(22)를 구비할 수 있다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 외주면 둘레가 소정의 깊이로 압입된 형태를 갖는다. 상기 비딩부(21)는, 전극 조립체(10)의 하부에 형성된다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 폭과 대략 대응되는 사이즈를 가질 수 있는 전극 조립체(10)가 전지 캔(20)의 하단에 형성된 개구부를 통해 빠져나오지 않도록 하며, 캡 플레이트(30)가 안착되는 지지부로서 기능할 수 있다.
상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 하부에 형성된다. 상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 하방에 배치되는 캡 플레이트(30)의 외주면 및 하면을 감싸도록 연장 및 절곡된 형태를 갖는다.
다만, 본 발명은, 전지 캔(20)이 이러한 비딩부(21) 및/또는 크림핑부(22)를
구비하지 않는 경우를 배제하지 않는다. 본 발명에 있어서 전지 캔(20)이 비딩부(21) 및/또는 크림핑부(22)를 구비하지 않는 경우, 전극 조립체(10)의 고정 및/또는 캡 플레이트(30)의 고정 및/또는 전지 캔(20)의 밀봉은, 예를 들어 전극 조립체(10)에 대한 스토퍼로서 기능할 수 있는 부품의 추가 적용 및/또는 캡 플레이트(30)가 안착될 수 있는 구조물의 추가 적용 및/또는 전지 캔(20)과 캡 플레이트(30) 간의 용접 등을 통해 실현할 수 있다.
도 3 및 도 8을 참조하면, 상기 캡 플레이트(30)는, 강성 확보를 위해, 예를 들어 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 캡 플레이트(30)는, 전지 캔(20)의 하단에 형성된 개구부(또는 개방단)를 커버한다. 즉, 상기 캡 플레이트(30)는, 원통형 이차전지(100)의 하면을 이룬다. 본 발명의 원통형 이차전지(100)에 있어서, 상기 캡 플레이트(30)는, 전도성을 갖는 금속 재질인 경우에도, 극성을 갖지 않는다. 극성을 갖지 않는다는 것은, 상기 캡 플레이트(30)가 전지 캔(20) 및 관통 단자(40)와 전기적으로 절연되어 있음을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 캡 플레이트(30)는, 양극 단자 또는 음극 단자로서 기능하지 않는다. 따라서, 상기 캡 플레이트(30)는, 전극 조립체(10) 및 전지 캔(20)과 전기적으로 연결될 필요가 없으며, 그 재질이 반드시 전도성 금속이어야 하는 것도 아니다.
본 발명의 전지 캔(20)이 비딩부(21)를 구비하는 경우, 상기 캡 플레이트(30)는, 전지 캔(20)에 형성된 비딩부(21) 상에 안착될 수 있다. 또한, 본 발명의 전지 캔(20)이 크림핑부(22)를 구비하는 경우, 상기 캡 플레이트(30)는, 크림핑부(22)에 의해 고정된다. 상기 캡 플레이트(30)와 전지 캔(20)의 크림핑부(22) 사이에는 전지 캔(20)의 기밀성을 확보하기 위해 기밀 가스켓(90)이 개재될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전지 캔(20)은 비딩부(21) 및/또는 크림핑부(22)를 구비하지 않을 수도 있으며, 이 경우 상기 기밀 가스켓(90)은 전지캔(20)의 기밀성 확보를 위해 전지 캔(20)의 개방부 측에 구비된 고정을 위한 구조물과 캡 플레이트(30) 사이에 개재될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 캡 플레이트(30)는, 전지 캔(20) 내부에 발생된 가스로 인해 내압이 기 설정된 수치를 넘어서 증가하는 것을 방지하기 위해 형성되는 벤팅부(31)를 더 구비할 수 있다. 상기 벤팅부(31)는, 캡 플레이트(30) 중 주변 영역과 비교하여 더 얇은 두께를 갖는 영역에 해당한다. 상기 벤팅부(31)는, 주변 영역과 비교하여 구조적으로 취약하다. 따라서, 상기 원통형 이차전지(100)에 이상이 발생하여 전지 캔(20)의 내부 압력이 일정 수준 이상으로 증가하게 되면 벤팅부(31)가 파단되어 전지 캔(20)의 내부에 생성된 가스가 배출된다. 상기 벤팅부(31)는, 예를 들어, 캡 플레이트(30)의 어느 일 면 상에 또는 양 면 상에 노칭(noching)을 하여 부분적으로 전지 캔(20)의 두께를 감소시킴으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지(100)는, 상부에 양극 단자 및 음극 단자가 모두 존재하는 구조를 가지며, 이로 인해 상부의 구조가 하부의 구조보다 더 복잡하다. 따라서, 상기 전지 캔(20)의 내부에서 발생된 가스의 원활한 배출을 위해 원통형 이차전지(100)의 하면을 이루는 캡 플레이트(30)에 벤팅부(31)가 형성될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 캡 플레이트(30)의 하단부는 전지 캔(20)의 하단부보다 더 상방에 위치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 전지 캔(20)의 하단부가 지면에 닿거나 또는 모듈이나 팩 구성을 위한 하우징의 바닥면에 닿더라도, 캡 플레이트(30)는 지면 또는 모듈이나 팩 구성을 위한 하우징의 바닥면에 닿지 않게 된다. 따라서, 상기 원통형 이차전지(100)의 무게로 인해 벤팅부(31)의 파단에 요구되는 압력이 설계치와 달라지는 현상을 방지할 수 있으며, 이에 따라 벤팅부(31)의 파단 원활성이 확보될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 관통 단자(40)는, 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어지며, 전지 캔(20)의 상면, 즉 전지 캔(20)의 개구부의 반대 측에 위치하는 면(X-Y 평면에 나란한 면)을 통과한다. 상기 관통 단자(40)는, 예를 들어 전극 조립체(10)의 제1 전극 탭(11)과 전기적으로 연결된다. 이 경우, 상기 관통 단자(40)는 제1 극성을 갖는다. 따라서, 상기 관통 단자(40)는, 본 발명의 원통형 이차전지(100)에 있어서 제1 전극 단자로서 기능할 수 있다. 상기 관통 단자(40)가 이처럼 제1 극성을 갖는 경우, 관통 단자(40)는 제2 극성을 갖는 전지 캔(20)과는 전기적으로 절연된다. 상기 관통 단자(40)와 전지 캔(20) 간의 전기적 절연은, 다양한 방식으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 상기 관통 단자(40)와 전지 캔(20) 사이에 절연 가스켓(50)을 개재시킴으로써 절연을 실현할 수 있다.
상기 관통 단자(40)는, 단자 노출부(41) 및 단자 삽입부(42)를 포함한다. 상기 단자 노출부(41)는, 전지 캔(20)의 외측으로 노출된다. 상기 단자 노출부(41)는, 전지 캔(20)의 상면의 대략 중심부에 위치할 수 있다. 상기 단자 노출부(41)의 최대 폭은 관통 단자(40)의 관통으로 인해 전지 캔(20)에 형성된 홀의 최대 폭보다 더 크게 형성될 수 있다. 상기 단자 삽입부(42)는, 전지 캔(20)의 상면의 대략 중심부를 관통하여 제1 전극 탭(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 단자 삽입부(42)의 가장자리 둘레 영역은, 전지 캔(20)의 내측 면 상에 리벳(rivet) 결합될 수 있다. 즉, 상기 단자 삽입부(42)의 가장자리 둘레 영역은, 전지 캔(20)의 내측면을 향해 휘어진 형태를 가질 수 있으며, 이로써 단자 삽입부(42)의 단부의 최대 폭은 단자 삽입부(42)의 관통에 의해 형성된 전지 캔(20)의 홀의 최대 폭보다 더 크게 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 원통형 이차전지(100)는 제1 집전판(60)을 구비하며, 상기 제1 집전판(60)의 제1 면은 제1 전극 탭(11)과 결합되고 제2 면은 상기 관통 단자(40)와 결합된다. 이 경우 상기 관통 단자(40)의 단자 삽입부(42)의 중심 영역이 상기 제1 집전판(60)의 제2 면(상부면)과 결합될 수 있다. 상기 단자 삽입부(42) 중심 영역은, 예를 들어 대략 원기둥 형태를 가질 수 있다. 상기 단자 삽입부(42) 중심 영역의 바닥면의 직경은 대략 6.2mm 로 설정될 수 있다.
상기 단자 삽입부(42) 중심 영역의 바닥면과 제1 집전판(60) 간의 결합은, 예를 들어 레이저 용접 또는 초음파 용접에 의해 이루어질 수 있다.
상기 레이저 용접은, 전극 조립체(10)의 권취 중심(C)에 형성된 홀을 통해 레이저를 조사하여 제1 집전판(60)의 일 면 상에 레이저 용접 라인을 형성함으로써 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전지 캔(20)의 상면과 상기 전지 캔(20)의 외측으로 노출된 관통 단자(40)는 서로 반대의 극성을 가지고 서로 동일한 방향을 향한다. 또한, 상기 관통 단자(40)와 전지 캔(20)의 상면 사이에는 단차가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지 캔(20)의 상면 전체가 플랫한 형상을 갖거나 그 중심부에서 상방으로 돌출된 형상을 갖는 경우에는 관통 단자(40)의 단자 노출부(41)가 전지 캔(20)의 상면보다 상부로 더 돌출될 수 있다. 이와는 반대로, 상기 전지 캔(20)의 상면이 그 중심부에서 하방으로, 즉 전극 조립체(10)를 향하는 방향으로 오목하게 만입된 형상을 갖는 경우에는, 전지 캔(20)의 상면이 전극 단자(40)의 단자 노출부(41)보다 상부로 더 돌출될 수 있다.
한편, 상기 전지 캔(20)의 상면이 그 중심부에서 하방으로, 즉 전극 조립체(10)를 향하는 방향으로 오목하게 만입된 형상을 갖는 경우에 있어서, 만입된 깊이 및 전극 단자(40)의 단자 노출부(41)가 갖는 두께에 따라 전지 캔(20)의 상면과 단자 노출부(41)의 상면이 동일 평면을 이룰 수 있다. 이 경우에는, 상기 전지 캔(20)의 상면과 단자 노출부(41) 간에 단차가 형성되지 않을 수 있다.
상기 절연 가스켓(50)은, 전지 캔(20)과 관통 단자(40) 사이에 개재되어 서로 반대 극성을 갖는 전지 캔(20) 과 관통 단자(40)가 서로 접촉되는 것을 방지한다. 이로써 대략 플랫한 형상을 갖는 전지 캔(20)의 상면이 원통형 이차전지(100)의 제2 전극 단자로서 기능할 수 있다.
상기 절연 가스켓(50)은, 가스켓 노출부(51) 및 가스켓 삽입부(52)를 포함한다. 상기 가스켓 노출부(51)는 관통 단자(40)의 단자 노출부(41)와 전지 캔(20) 사이에 개재된다. 상기 가스켓 삽입부(52)는 관통 단자(40)의 단자 삽입부(42)와 전지 캔(20) 사이에 개재된다. 상기 가스켓 삽입부(52)는, 단자 삽입부(42)의 리벳팅(reveting) 시에 함께 변형되어 전지 캔(20)의 내측 면에 밀착될 수 있다. 상기절연 가스켓(50)은, 예를 들어 절연성을 갖는 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 절연 가스켓(50)이 수지 재질로 이루어지는 경우에 있어서, 절연 가스켓(50)은 열 융착에 의해 상기 전지 캔(20) 및 관통 단자(40)와 결합될 수 있다.
이 경우, 절연 가스켓(50)과 관통 단자(40)의 결합 계면 및 절연 가스켓(50)과 전지 캔(20)의 결합 계면에서의 기밀성이 강화될 수 있다.
상기 전지 캔(20)의 상면 중에서 상기 관통 단자(40) 및 상기 절연 가스켓(50)이 차지하는 영역을 제외한 나머지 영역 전체가 상기 관통 단자(40)와 반대 극성을 갖는 제2 전극 단자(20a)에 해당한다.
상기 전지 캔(20)의 원통형 측벽은, 제2 전극 단자(20a)와의 사이에 불연속되는 부분이 없도록 제2 전극 단자(20a)와 원피스(one piece)로 형성될 수 있다. 상기 전지 캔(20)의 측벽으로부터 제2 전극 단자(20a)로의 연결은 부드러운 곡선일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 연결부위는 소정 각도를 갖는 모서리를 적어도 하나 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 집전판(60)은, 전극 조립체(10)의 상부에 결합된다. 상기 제1 집전판(60)은 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어지며, 제1 전극 탭(11)과 연결된다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 상기 제1 집전판(60)은, 그 하면에 방사상으로 형성된 복수의 요철을 구비할 수 있다. 상기 요철이 형성된 경우, 제1 집전판(60)을 눌러서 요철을 제1 전극 탭(11)에 압입시킬 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 제1 집전판(60)은, 제1 전극 탭(11)의 단부가 제1 집전판(60)과 나란한 방향으로 절곡되어 형성된 결합 면 상에 결합될 수 있다. 상기 제1 전극 탭(11)의 절곡 방향은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심(C)을 향하는 방향일 수 있다. 상기 제1 전극 탭(11)이 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 제1 전극 탭(11)이 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 제1 전극 탭(11)과 제1 집전판(60) 간의 결합 면적의 증가로 인해 결합력 향상 및 저항 감소 효과를 가져올 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 인슐레이터(70)는, 전극 조립체(10)의 상부에 결합된 제1 집전판(60)과 전지 캔(20)의 내측 면 사이에 구비된다. 상기 인슐레이터(70)는, 제1 집전판(60)과 전지 캔(20) 사이의 접촉을 방지한다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 인슐레이터를, 전극 조립체 외주면의 상단과 전지 캔의 내측 면 사이에 개재되는 사이드부(3a)를 구비한 캡 형상으로 형성하는 경우, 제1 전극 탭과 전지 캔 사이의 접촉까지 방지할 수 있다. 그러나, 이 경우 상기 사이드부에 의한 인슐레이터의 측병 두께로 인하여 용량이 감소되고 진동특성이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 인슐레이터를 사이드부를 구비하지 않은 예컨대 평판 형상으로 형성하여 제1 집전판(60)과 전지 캔(20) 사이의 접촉만을 방지하고 있다
제1 집전판(60)은, 전극 조립체(10)의 외주면 상단을 완전히 가로질러 연장되는 플레이트일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 집전판(60)은 전극 조립체(10)의 외주면 상단을 부분적으로만 가로질러 연장되도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지(100)에 있어서, 상기 관통 단자(40)의 단자 삽입부(42)는 인슐레이터(70)를 통과하여 제1 집전판(6011)과 결합될 수 있다. 상기 인슐레이터(70)는, 권취 중심(C)에 인접한 개구를 구비할 수 있다. 상기 개구를 통하여 상기 관통 단자(40)의 단자 삽입부(42)가 제1 집전판(60)과 직접 접촉할 수 있게 된다.
본 발명에서는, 용량을 증대하고 진동특성을 개선하기 위하여, 상기 제1 전극 탭(11)의 측부 및 제1 집전판(60)의 측부와 대향하는 상기 전지 캔(20)의 측벽 내주면을 따라 절연 코팅층(23)이 형성된다. 즉 도 1과 같이, 두꺼운 인슐레이터의 사이드부가 전지 캔과 제1 전극 탭의 측부 및 제1 집전판의 측부와 대향하도록 하지 않고, 전지 캔에 얇은 두께의 절연 코팅층(23)을 형성함으로써, 캡 형상 인슐레이터의 절연 기능을 대체하고 있다. 예컨대, 도 1의 인슐레이터의 사이드부(3a) 두께는 0.3t(0.3mm)이며, 양측의 사이드부의 두께를 합하면 0.6mm나 된다. 즉, 이러한 두께만큼 원통형 이차전지(100) 내의 전극 조립체의 폭이 감소하므로 전지 용량이 감소하게 된다. 또한, 두꺼운 사이드부(3a)가 전극 조립체와 전지 캔 사이에 개재되므로, 진동이 가해질 경우 진동이 증가하는 등 진동특성도 열화된다.
반면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 절연 코팅층(23)을 상기 제1 전극 탭(11)의 측부 및 제1 집전판(60)의 측부와 대향하는 상기 전지 캔(20)의 측벽 내주면 영역에 형성하는 경우, 상기 절연 코팅층(23)의 두께는 대략 3~100㎛의 범위에서 결정할 수 있다. 이와 같이, 절연 코팅층(23)은 도 1의 인슐레이터에 비하여, 훨씬 얇은 두께를 가지므로, 그만큼 더 전극 조립체(10)의 폭을 크게 할 수 있기 때문에 전지 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 원통형 이차전지(100)의 진동특성도 더욱 개선된다.
상기 절연 코팅층(23)은, 에폭시, 세라믹, 테프론으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 그 이상을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 금속 전지 캔 내에서 다른 금속체와 전기적 절연을 위하여 사용될 수 있는 다른 재료들을 이용하여 절연 코팅층(23)을 형성할 수 있다.
이러한 절연 코팅층(23)은 예컨대 스프레이 방식으로 전지 캔 내벽에 도포할 수 있으며, 다른 적절한 코팅방법도 적용 가능하다.
도 5는 본 발명의 요부인 절연 코팅층의 형성 위치를 나타내는 부분 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 요부인 절연 코팅층의 형성 위치의 다른 예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5 내지 도 7에는 절연 코팅층의 형성 위치를 명확히 나타내기 위하여, 인슐레이터, 제1 집전판 및 전극 조립체의 도시를 생략하였다.
도 5를 참조하면, 상기 절연 코팅층(23)은 기본적으로 제1 전극 탭(11)의 측부 및 제1 집전판(60)의 측부와 대향하는 영역에 형성된다. 즉, 인슐레이터(70)가 상기 제1 집전판(60)의 상부와 전지 캔(20) 간을 절연한다면, 상기 절연 코팅층(23)이 제1 집전판(60)의 측부와 전지 캔(20) 간을 절연한다. 따라서, 상기 절연 코팅층(23)의 상부 영역은 적어도 상기 제1 집전판(60)의 측부를 포함한 영역이어야 한다. 제1 집전판(60)과 전지 캔(20) 간의 절연을 보다 확실하게 하기 위하여, 도 6과 같이 상기 제1 집전판(60)과 대향하는 영역을 초과하여 상기 절연 코팅층(23)을 확장하여 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 절연 코팅층(23)은 제1 전극 탭(11)의 측부(제1 전극 탭의 외주부)와 전지 캔(20) 간을 절연하기 위하여, 상기 제1 전극 탭(11)의 측부와 대향하는 전지 캔 측벽 내주면을 따라 코팅된다. 따라서, 상기 절연 코팅층(23)의 하부 영역은 적어도 상기 제1 전극 탭(11)의 측부를 포함한 영역이어야 한다. 제1 전극 탭(11)과 전지 캔(20) 간의 절연을 보다 확실하게 하기 위하여, 기본적으로 상기 절연 코팅층(23)의 하부 영역은 상기 제1 전극 탭(11)과 대향하는 영역을 초과하여 형성시키는 것이 바람직하다(도 4 및 도 5 참조).
한편, 제1 집전판(60)과 전지 캔(20)과의 절연을 보다 확실하게 하기 위하여, 도 7과 같이 상기 전지 캔(20)의 측벽 내주면 영역을 초과하는 전지 캔의 상판 내측면까지 확장하여 상기 절연 코팅층(23)을 형성하는 것도 가능하다. 다만, 이 경우 관통 단자(40)의 리벳 결합부에는 용접을 하여야 하므로, 이 리벳 결합부를 제외한 전지 캔(20) 내측면에만 절연 코팅층을 형성할 필요가 있다.
상기 절연 코팅층(23)의 높이는 전지의 크기, 집전판, 전극 탭의 높이에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 하나의 실시예로서 상기 절연 코팅층(23)의 높이는 5mm 이하의 범위에서 결정할 수 있다. 다만, 절연 효과를 얻기 위하여 상기 절연 코팅층(23) 높이는 2mm 이상인 것이 바람직하다.
도 5 내지 도 7과 같이, 전지 캔(20) 내측벽의 소정 위치에 절연 코팅층(23)을 미리 도포한 상태에서, 상술한 전극 조립체(10), 제1 집전판(60), 관통 단자(40) 등을 전지 캔(20)에 결합하면, 본 발명의 원통형 이차전지(100)를 간편하게 제조할 수 있다.
도 3 및 도 8을 참조하면, 제2 집전판(80)이, 전극 조립체(10)의 하부에 결합된다. 상기 제2 집전판(80)은 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어지며 제2 전극 탭(12)과 연결된다. 또한, 상기 제2 집전판(80)은, 전지 캔(20)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2 집전판(80)은, 도 8에 도시된 바와 같이 전지 캔(20)의 내측 면과 실링 가스켓(90) 사이에 개재되어 고정될 수 있다. 이와는 달리, 상기 제2 집전판(80)은, 전지 캔(20)의 내벽 면에 용접될 수도 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 제2 집전판(80)은, 제2 전극 탭(12)의 단부가 제2 집전 플레이트(80)와 나란한 방향으로 절곡되어 형성된 결합 면 상에 결합될 수 있다. 상기 제2 전극 탭(12)의 절곡 방향은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심(C)을 향하는 방향일 수 있다. 상기 제2 전극 탭(12)이 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 제2 전극 탭(12)이 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 제2 전극 탭(12)과 제2 집전판(80) 간의 결합 면적의 증가로 인해 결합력 향상 및 저항 감소 효과를 가져올 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지(100)는, 그 길이 방향(Z축에 나란한 방향) 일 측에 제1 극성을 갖는 관통 단자(40) 및 관통 단자(40)와 전기적으로 절연되며 제2 극성을 갖는 제2 전극 단자(20a)가 함께 구비된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지(100)는, 한 쌍의 전극 단자(30, 20a)가 동일 방향에 위치하므로, 복수 개의 원통형 이차전지(100)를 전기적으로 연결시키는 경우에 있어서, 버스바 등의 전기적 연결 부품을 원통형 이차전지(100)의 일 측에만 배치시키는 것이 가능하다. 이는, 배터리 팩 구조의 단순화 및 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다.
또한, 상기 원통형 이차전지(100)는, 대략 플랫한 형태를 갖는 전지 캔(20)의 일 면을 제2 전극 단자(20a)로 이용할 수 있는 구조를 가짐으로써 버스바 등의 전기적 연결 부품을 제2 전극 단자(20a)에 접합시키는데 있어서 충분한 접합 면적을 확보할 수 있다. 이에 따라, 상기 원통형 이차전지(100)는, 전기적 연결 부품과 제2 전극 단자(20a) 간의 충분한 접합 강도를 확보할 수 있으며, 접합 부위에서의 저항을 바람직한 수준으로 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 원통형 이차전지(100)는 전지 캔 내측벽에 얇은 두께의 절연 코팅층(23)을 형성하여, 이에 대향하는 전극 조립체(10)의 폭을 증가시킬 수 있으므로, 전지 용량을 증대시킬 수 있으며, 진동특성의 저하를 방지할 수 있다는 효과를 가진다.
바람직하게, 원통형 배터리 셀은, 예를 들어 폼 팩터의 비(원통형 배터리 셀의 직경을 높이로 나눈 값, 즉 높이(H) 대비 직경(Φ)의 비로 정의됨)가 대략 0.4보다 큰 원통형 배터리 셀일 수 있다.
여기서, 폼 팩터란, 원통형 배터리 셀의 직경 및 높이를 나타내는 값을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리 셀은, 예를 들어 46110 셀, 48750 셀, 48110 셀, 48800 셀, 46800 셀일 수 있다. 폼 팩터를 나타내는 수치에서, 앞의 숫자 2개는 셀의 직경을 나타내고, 그 다음 숫자 2개는 셀의 높이를 나타내고, 마지막 숫자 0은 셀의 단면이 원형임을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.418인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 75mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.640인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.418인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.600인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.575인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
종래에는, 폼 팩터의 비가 대략 0.4 이하인 배터리 셀들이 이용되었다. 즉, 종래에는, 예를 들어 18650 셀, 21700 셀 등이 이용되었다. 18650셀의 경우, 그 직경이 대략 18mm이고, 그 높이는 대략 65mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.277이다.
21700 셀의 경우, 그 직경이 대략 21mm이고, 그 높이는 대략 70mm이고, 폼 팩터의 비는 대략 0.300이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)은, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원통형 이차전지(100)가 전기적으로 연결된 이차전지 집합체 및 이를 수용하는 팩 하우징(200)을 포함한다. 본 발명의 도면에서는, 도면 도시의 편의상 전기적 연결을 위한 버스바, 냉각 유닛, 전력 단자 등의 부품은 생략되었다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(500)는, 예를 들어 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)을 포함한다. 상기 자동차(500)는, 4륜 자동차 및 2륜 자동차를 포함한다. 상기 자동차(500)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(300)으로부터 전력을 공급 받아 동작한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 전극 조립체
C: 권취 중심
11: 제1 전극 탭
12: 제2 전극 탭
20: 전지 캔
21: 비딩부
22: 크림핑부
23: 절연 코팅층
30: 캡 플레이트
31: 벤팅부
40: 관통 단자
41: 단자부
42: 삽입부
50: 절연 가스켓
60: 제1 집전판
70: 인슐레이터
80: 제2 집전판
90: 기밀 가스켓
100: 원통형 이차전지
200: 팩 하우징
300: 배터리 팩
500: 자동차

Claims (15)

  1. 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭을 구비하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하며 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전지 캔;
    상기 전지 캔의 일 면을 관통하여 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 관통 단자;
    제1 면이 상기 제1 전극 탭과 결합되고 제2 면이 상기 관통 단자와 결합되는 제1 집전판;
    상기 제1 집전판과 전지 캔 사이에 개재되는 인슐레이터; 및
    상기 전지 캔의 개구부를 커버하는 캡 플레이트;를 포함하고,
    상기 제1 전극 탭의 측부 및 제1 집전판의 측부와 대향하는 상기 전지 캔의 측벽 내주면을 따라 절연 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통 단자는, 제1 극성을 갖는 상기 제1 전극 탭과 전기적으로 연결되며,
    상기 전지 캔은, 상기 제1 극성과 다른 제2 극성을 갖는 상기 제2 전극 탭과
    전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관통 단자는 상기 개구부의 반대 편에 위치하는 전지 캔의 일 면의 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관통 단자는,
    상기 전지 캔의 외측으로 연장되는 단자 노출부; 및
    상기 전지 캔의 상면을 관통하는 단자 삽입부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관통 단자는,
    상기 전지 캔의 내측 면 상에 리벳 결합되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 단자 삽입부의 중심 영역은 상기 제1 집전판과 결합되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 관통 단자는,
    상기 인슐레이터를 통과하여 상기 제1 집전판과 결합되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인슐레이터는 상기 관통 단자가 통과하는 관통홀을 구비한 평판 형상으로 형성되는 원통형 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연 코팅층은, 상기 제1 전극 탭의 측부 및 제1 집전판의 측부와 대향하는 상기 전지 캔의 측벽 내주면 영역을 초과하는 상기 전지 캔의 측벽 내주면 및/또는 전지 캔의 상판 내면까지 확장되어 형성되는 원통형 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 절연 코팅층은, 에폭시, 세라믹, 테프론으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 그 이상을 포함하는 원통형 이차전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 이차전지는,
    상기 전지 캔과 상기 관통 단자 사이에 개재되어 상기 관통 단자와 전지 캔을 절연시키는 절연 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연 가스켓은,
    상기 전지 캔의 외측으로 연장되는 가스켓 노출부; 및
    상기 전지 캔의 상면을 관통하는 가스켓 삽입부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 캡 플레이트는,
    상기 전지 캔의 내부 압력이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우 파단되어 가스를 배출하도록 구성되는 벤팅부를 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 복수개의 원통형 이차전지; 및
    상기 복수개의 원통형 이차전지를 수용하는 팩 하우징;
    을 포함하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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