WO2022039369A1 - 이차전지 - Google Patents
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Definitions
- An embodiment of the present invention relates to a cylindrical secondary battery having an improved current collecting structure.
- a cylindrical secondary battery includes a cylindrical electrode assembly, a cylindrical can for accommodating the electrode assembly and electrolyte, and a cap coupled to the upper opening of the can to seal the can and flow current generated from the electrode assembly to an external device. Includes assembly.
- a method of collecting a plurality of substrates protruding from the electrode plate and connecting them with conductive wires is mainly used in order to reduce the resistance of the electrode assembly.
- this structure unlike the portion to which the active material is applied, there are many empty spaces in the portion where the substrate protrudes, so that the protruding substrate may be bent or compacted when vibration occurs.
- the flow amount of the electrode assembly increases and the stress transferred to the welding point between the substrate and the current collector plate increases, so that the current collecting structure itself is vulnerable to vibration.
- An object of the present invention is to provide a cylindrical secondary battery having improved vibration resistance and current collecting structure.
- a secondary battery includes a cylindrical can having an open end; A first electrode plate, a separator, and a second electrode plate are stacked and wound in a cylindrical shape, and the first electrode uncoated portion of the first electrode plate protrudes from one end in the longitudinal direction, and the second electrode uncoated portion of the second electrode plate is disposed on the other end in the longitudinal direction.
- an electrode assembly protruding and accommodated in the can a cap assembly closing the open end of the can while the electrode assembly is accommodated in the can;
- a plurality of substrate current collectors inserted into one end in the longitudinal direction of the electrode assembly, protruding from the plate surface and electrically connected to the first electrode uncoated region, and a can connection portion spaced apart from the substrate current collector and electrically connected to the can and a first electrode current collecting plate having an elastic portion elastically deformed in a longitudinal direction of the electrode assembly; and a plurality of substrate current collectors inserted into the other end in the longitudinal direction of the electrode assembly, protruding from the plate surface and electrically connected to the second electrode uncoated region, spaced apart from the substrate current collector and electrically connected to the cap assembly and a second electrode current collecting plate having a can connection part and an elastic part elastically deformed in a longitudinal direction of the electrode assembly.
- the first electrode current collector plate and the second electrode current collector plate have the same shape but are arranged to be symmetrical to each other.
- the first electrode current collector plate and the second electrode current collector plate are characterized in that the elastic part is integrally formed on the plate surface.
- the first electrode current collector plate and the second electrode current collector plate are characterized in that the separated elastic portion is coupled to the plate surface.
- the first electrode current collector plate and the second electrode current collector plate have a disk shape, and a plurality of base material current collectors protrude in a radial direction.
- the elastic part is a portion of the plate surface is cut to form a concave-convex shape, characterized in that it is arranged to be spaced apart from the base material current collector.
- the elastic part is formed by cutting a portion of the base current collecting part arranged in a straight line among the base current collecting parts and bending it a plurality of times, and the cut end of the elastic part is the can connection part.
- the elastic part is characterized in that a portion of the substrate current collector arranged in a straight line is cut out to form a concave-convex shape, and the cut end of the elastic part is the can connection part.
- the base material current collector has a width greater than the width of the elastic portion.
- the elastic part is a plate spring having the same or smaller diameter as the first electrode current collector plate and the second electrode current collector plate.
- One end of the elastic part is physically and electrically connected to the first electrode collector plate or the second electrode collector plate, and the other end is physically and electrically connected to the can or the cap assembly.
- the elastic part is characterized in that the conductive material.
- a protruding direction of the base current collector of the first electrode current collecting plate is toward the first electrode uncoated region, and a protruding direction of the base current collecting portion of the second electrode current collecting plate is toward the second electrode uncoated region.
- the base current collector of the first electrode current collecting plate includes a welding surface that is welded to the first electrode uncoated region
- the substrate current collector of the second electrode current collector includes a welding surface that is welded to the second electrode uncoated region.
- an elastic part integral with or separate from the current collecting plate is provided, thereby absorbing an impact caused by external vibration. Accordingly, it is possible to minimize the problem that the substrate of the electrode assembly is pressed or compacted.
- FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a perspective view illustrating a current collector plate according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a partial perspective view of the current collector plate according to FIG. 2 .
- FIG. 4 is a perspective view illustrating a current collecting plate and a current collecting structure according to FIG. 2 .
- FIG. 5 is a perspective view illustrating a current collector plate according to a second embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a partial perspective view of the current collector plate according to FIG. 5 .
- FIG. 7 is a perspective view illustrating a current collector plate according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a partial perspective view illustrating a current collecting plate and a current collecting structure according to FIG. 7 .
- FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating a current collector plate according to a fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a side cross-sectional view illustrating the current collector plate according to FIG. 9 .
- first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers, and/or parts are limited by these terms so that they It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer, or portion described below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
- Space-related terms such as “beneath”, “below”, “lower”, “above”, and “upper” refer to an element or feature shown in the drawing It may be used to facilitate understanding of other elements or features. These space-related terms are for easy understanding of the present invention according to various process conditions or usage conditions of the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a figure is turned over, an element or feature described as “below” or “below” becomes “above” or “above”. Accordingly, “lower” is a concept encompassing “upper” or "below”.
- FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.
- a cylindrical secondary battery 10 includes a cylindrical can 110 , an electrode assembly 130 inserted into the can 110 , and the can 110 .
- the can 110 may include a cap assembly 150 coupled to one end of the , and a first electrode collector plate 170 and a second electrode collector plate 190 electrically connecting the electrode assembly 130 to the cap assembly 150 . .
- the can 110 includes a circular bottom portion 110 and a side portion 130 extending upwardly from the bottom portion 110 , and has a cylindrical shape (hereinafter, referred to as an opening) with an open top of the side portion 130 .
- the electrode assembly 300 is inserted into the can 100 together with the electrolyte through the opening of the can 100 .
- the electrode assembly 130 is electrically connected to the can 110 and the cap assembly 150 by the first electrode plate 132 and the second electrode plate 134 .
- the can 100 may be formed of steel, a steel alloy, nickel-plated steel, nickel-plated steel alloy, aluminum, an aluminum alloy, or an equivalent thereof, but the material thereof is not limited herein.
- the cap assembly 150 is inserted into the opening to close the opening.
- the electrode assembly 130 includes a first electrode plate 132 that is a negative electrode plate coated with a negative electrode active material (eg, graphite, carbon, etc.), and a positive electrode active material (eg, transition metal oxide (LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, etc.)).
- the second electrode plate 134 which is the applied positive electrode plate, and a separator 136 disposed between the first electrode plate 132 and the second electrode plate 134 to prevent short circuit and enable only movement of lithium ions.
- the first electrode plate 132 , the second electrode plate 134 , and the separator 136 may be wound in a substantially cylindrical shape to be accommodated in the can 100 .
- the first electrode plate 132 may be copper (Cu) or nickel (Ni) foil
- the second electrode plate 134 may be aluminum (Al) foil
- the separator 136 may be polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
- PE polyethylene
- PP polypropylene
- An uncoated region to which an active material is not applied may be formed on the first electrode plate 132 and the second electrode plate 134 .
- the first electrode plate 132 which is the negative electrode plate
- the second electrode plate 134 which is a positive electrode plate
- the uncoated second electrode uncoated region 134a may be provided.
- a first electrode current collector plate 170 and a second electrode current collector plate 190 which will be described later, are respectively connected to the first electrode uncoated region 132a and the second electrode uncoated region 134a, so that the can 110 and the electrode assembly 130 are connected to each other. ) is electrically connected.
- the cap assembly 150 is coupled to the upper opening of the can 110 to seal the can 110 .
- the cap assembly 150 includes a cap up 151 disposed at the outermost portion, a safety vent 152 coupled to a lower portion of the cap up 151 , a cap down 153 coupled to a lower portion of the safety vent 152 , and safety It may include an insulator 154 inserted between the vent 152 and the cap down 153 , an insulating gasket 156 inserted between the cap assembly 150 and the can 110 , and the like.
- the cap-up 151 has a terminal portion protruding upward to be electrically connected to the outside of the secondary battery 10 .
- the safety vent 152 breaks when the gas pressure exceeds a predetermined pressure and releases gas to prevent damage to the secondary battery 10 .
- the cap down 153 supports the safety vent 152 from the lower portion, and a through hole is formed in the central portion so that a part of the safety vent 152 protrudes through the through hole and is electrically connected to the cap down 153 .
- the insulator 154 insulates between the safety vent 152 and the cap down 153 . This is only an exemplary configuration, and the configuration of the cap assembly 150 is not limited to the configuration described above.
- a current collecting structure for electrically connecting the electrode assembly 130 to the can 110 will be described in detail.
- Various embodiments have a structure that can be commonly applied to the first electrode current collector plate and the second electrode current collector plate, and for convenience, a detailed structure will be described with reference to the first electrode current collector plate.
- FIG. 2 is a perspective view illustrating a current collector plate according to a first embodiment of the present invention.
- 3 is a partial perspective view of the current collector plate according to FIG. 2 .
- 4 is a perspective view illustrating a current collecting plate and a current collecting structure according to FIG. 2 .
- the first electrode current collector plate electrically connects the first electrode plate 132 , which is the negative electrode plate, to the bottom surface of the can 110 .
- the first electrode current collecting plate 170 may be referred to as a negative current collecting plate.
- the second electrode collector plate 190 includes a base material collector 192 having a welding surface 192a , a can connection portion 194 , and an elastic portion 196 , and has the same structure as the first electrode collector plate 170 . can have As shown in FIG. 4 , the second electrode current collecting plate 190 is symmetrically installed to face the first electrode current collecting plate 170 .
- the first electrode current collector plate 170 has a substantially circular plate shape, and is welded to the first electrode uncoated region 132a of the first electrode plate 132 and the bottom surface of the can 110 to form the first electrode plate 132 into the can. (110) is electrically connected to the bottom surface.
- the substrate current collector 172 welded to the first electrode uncoated region 132a and the can connection part 174 welded to the can 110 may be formed on the first electrode current collecting plate 170 .
- an elastic part 176 may be formed between the substrate current collector 172 and the can connection part 174 to relieve an impact applied to the substrate current collector 172 .
- the base current collector 172 is formed to have a predetermined length along the radial direction of the electrode assembly 130 (the radial direction of the first electrode current collector).
- the base material collector 172 is formed to protrude in a radial direction in the remaining area except for a partial area of the central portion of the first electrode current collector 170 .
- the protrusion direction of the base material collector 172 is toward the bottom surface of the can 110 , which is the opposite direction of the cap assembly 150 .
- four substrate current collectors 172 may protrude at intervals of 90 degrees along the radial direction of the electrode assembly 130 .
- the width of the substrate current collector 172 may be the same as or similar to the width of the elastic portion 176 .
- the radial length of the base current collector 172 may be a length obtained by subtracting the radius of the can connection part 174 , which will be described later, from the radius of the first electrode current collecting plate 170 .
- the substrate current collector 172 may be formed to protrude in a rectangular or circular cross-section.
- a first electrode uncoated region 132a is welded to an upper surface of the base material collector 172, and the upper surface is defined as a welding surface 172a.
- the can connection part 174 is a part welded to the bottom surface of the can 110 , and may be a predetermined region in the center of the first electrode current collecting plate 170 .
- the can connection part 174 is an area in which the base material collecting part 172 or the elastic part 176 is not formed. Since the can connection part 174 is welded to the bottom of the can 110 and the base material collector 172 is welded to the first electrode uncoated part 132a of the first electrode plate 132 , the first electrode plate 132 and The bottom of the can 110 may be electrically connected. To this end, the can connection portion 174 region is formed to have a lower height than the protruding portion of the base material collector 172 or the elastic portion 176 to be described later.
- the can connection part 174 may be electrically connected to the cap assembly 150 by welding.
- the elastic part 176 is formed in an area excluding the area where the base material collector 172 and the can connection part 174 are formed.
- the elastic part 176 is formed to have a predetermined length along the radial direction of the electrode assembly 130 (radial direction of the first electrode current collector plate) and is integrally formed with the first electrode current collector plate 170 .
- the elastic part 176 is formed in a radial direction in the remaining area except for a partial area of the central portion of the first electrode current collector plate 170 , but is formed in a portion where the base material collector 172 is not formed. That is, by providing the elastic part 176 on the current movement path between the base material current collector 172 and the can connection part 174, the effect of increasing the path occurs.
- the elastic part 176 may be formed by cutting a part of the plate surface and then connecting both ends in the longitudinal direction to the plate surface and processing a specific shape along the longitudinal direction.
- the elastic part 176 may have a concave-convex shape in which a convex portion and a concave portion in a direction opposite to the cap assembly 150 are alternately repeated in a direction toward the bottom surface of the can 110 . Since the convex portion and the concave portion are alternately formed, the elastic portion 176 has elasticity and ductility. Accordingly, the elastic part 176 may absorb an impact caused by external vibration.
- four elastic parts 176 may be formed at intervals of 90 degrees along the radial direction of the electrode assembly 130 .
- the width of the elastic portion 176 may be the same as or similar to the width of the substrate current collector 172 .
- the length in the radial direction of the elastic part 176 may be smaller than the length of the base material collecting part 172 .
- the elastic part 176 may be formed to protrude in a rectangular or circular cross-section. The size and shape of the elastic part 176 may be applied differently depending on the size of the base material collecting part 172 .
- first electrode uncoated region 132a of the first electrode plate 132 and the second electrode uncoated region 134a of the second electrode plate 134 protrude in the vertical direction of the electrode assembly 130.
- separate lead tabs are used. If provided, there is a problem in that the capacity of the secondary battery 10 is reduced by the space for bending the lead tab.
- the uncoated area is collected without a lead tab and connected with a separate wire, the uncoated area (substrate) is pressed and compacted when external vibration is generated and transmitted due to a large amount of empty space, increasing the flow of the electrode assembly, A problem arises in which the transmitted stress increases.
- the present invention directly welds the uncoated region to the substrate current collector 172 and serves as a buffer for vibration between the welding portion of the substrate (the substrate current collector) and the welding portion (can connection portion) of the can 110 serving as a terminal. It is provided with an elastic part (176). Therefore, it is possible to disperse the stress applied to the welding part of the substrate when external vibration is generated and transmitted, so that the problem of the substrate being pressed, chopped or torn, and the problem of welding falling off can be solved.
- the elastic part 176 since the elastic part 176 is provided, the tensile force applied to the base material collector 172 can be reduced due to the ductility and elasticity of the elastic part 176 even when the distance between the welding points increases due to the flow of the electrode assembly 130 . there is.
- the elastic part of the above-described structure may be deformed in various forms (a detailed description of the same structure, function, and effect as that of the above-described embodiment will be omitted).
- FIG. 5 is a perspective view illustrating a current collector plate according to a second embodiment of the present invention. 6 is a partial perspective view of the current collector plate according to FIG. 5 .
- the substrate current collector 272 is formed in the radial direction of the first electrode current collector 270, and may have a wider width than the substrate current collector 172 formed on the first electrode current collector 170 of the first embodiment. there is. For example, if the width of the substrate current collector 172 of the first embodiment is x, the substrate current collector 272 of the second embodiment may be formed with a width of 3x.
- the length of the substrate current collector 272 may be the same as, longer than, or shorter than the length of the substrate current collector 172 of the first embodiment.
- the cross-sectional shape of the substrate current collector 272 may be the same as that of the substrate current collector 172 of the first embodiment. Taking the example in which four substrate current collectors 272 are formed, the can connection part 274 and the elastic part 276 may be integrally formed on the two substrate current collectors 272 forming a straight line among them.
- the can connection part 274 and the elastic part 276 may be formed by cutting a straight upper surface of the base material collector 272 in the longitudinal direction and bending one side thereof. When the cut plate is folded a plurality of times as in FIG. 5, the bent part becomes the elastic part 276, and the end that is placed on the same plate surface as the plate surface of the first electrode current collector 270 or is parallel to the can connection part ( 274) becomes. Since the can connection part 274 is a portion cut from one substrate current collector 272 , it is connected to the substrate current collector 272 to which the elastic part 276 is connected. However, the can connection part 274 is in the form of a free end not connected to the substrate current collector 272 to which the elastic part 276 is connected and the substrate current collector 272 facing it.
- the free end of the can connection portion 274 is fixed by being connected to the bottom surface of the can 110 or the cap assembly 150 by welding.
- the elastic portion 276 may be bent once at an acute angle from the upper surface of the single substrate current collector 272 , and may be bent again, and the second bent portion may form an acute angle with the can connection part 274 .
- FIG. 7 is a perspective view illustrating a current collector plate according to a third embodiment of the present invention.
- 8 is a partial perspective view illustrating a current collecting plate and a current collecting structure according to FIG. 7 .
- the substrate current collector 372 in the first electrode current collecting plate 370 according to the third embodiment of the present invention, four substrate current collecting units 372 having a predetermined width are formed on a circular plate at intervals of 90 degrees. A protrusion may be formed.
- the substrate current collector 372 is formed in the radial direction of the first electrode current collector plate 370, and may have a wider width than the substrate current collector 172 formed on the first electrode current collector plate 170 of the first embodiment. there is.
- the width of the substrate current collector 172 of the first embodiment is x
- the substrate current collector 372 of the third embodiment may be formed with a width of 3x.
- a pair of substrate current collectors 372 arranged in a straight line may have a width of 3x, and the other pair of substrate current collectors 372 may have different widths.
- the length of the substrate current collector 372 may be the same as, longer than, or shorter than the length of the substrate current collector 172 of the first embodiment.
- the cross-sectional shape of the substrate current collector 372 may be the same as that of the substrate current collector 172 of the first embodiment. If four substrate current collectors 372 are formed as an example, the can connection part 374 and the elastic part 376 may be integrally formed on the two substrate current collectors 372 forming a straight line among them.
- the can connection part 374 and the elastic part 376 may be formed by cutting an upper surface of the base material current collector 372 forming a straight line along the longitudinal direction and bending one side to have a concave-convex shape.
- the concave-convex portion becomes the elastic part 376 , and the end that is placed on the same plate or parallel to the plate surface of the first electrode current collector 270 is the can connection part. (374). Since the can connection part 374 is cut out from one base material collector 372 , it is connected to the base material collector 372 to which the elastic part 376 is connected.
- the can connection part 374 is in the form of a free end that is not connected to the substrate current collector 372 to which the elastic part 376 is connected and the substrate current collector 372 opposite to it.
- the can connection part 374, which is a free end, is fixed by being connected to the bottom surface of the can 110 or the cap assembly 150 by welding.
- the elastic part may not be formed on the current collector plate, but may be separately configured to be coupled to the current collector plate.
- FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating a current collector plate according to a fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a side cross-sectional view illustrating the current collector plate according to FIG. 9 .
- the first electrode current collecting plate 470 in the first electrode current collecting plate 470 according to the fourth embodiment of the present invention, four base current collecting units 472 having a predetermined width in a disk shape are formed at intervals of 90 degrees. A protrusion may be formed.
- the shape and size of the base current collector 472 may be the same as that of the first electrode current collector 170 according to the first embodiment.
- the elastic part 476 is not integrally formed on the first electrode current collecting plate 470 , but may be separately formed and coupled to the first electrode current collecting plate 470 .
- the elastic part 476 may be formed of a plate spring having the same or slightly smaller diameter as the first electrode current collector plate 470 .
- the elastic portion 476 is formed so that the elastic deformation direction is the same as the longitudinal direction of the electrode assembly 130, and may be made of a conductive material.
- the elastic part 476 may have an edge attached to or welded to the plate surface of the first electrode current collecting plate 470 in the circumferential direction.
- the first electrode current collector plate 470 is physically and electrically connected to the elastic part 476 instead of being welded to the can 110 , and one end of the elastic part 476 is physically and electrically connected to the bottom surface of the can 110 . By being connected, the first electrode current collector plate 470 and the can 110 may be electrically connected.
- the present invention can absorb the shock caused by external vibration by being provided with an elastic unit integrally or separated from the current collector plate. Accordingly, it is possible to minimize the problem that the substrate of the electrode assembly is pressed or compacted.
- the present invention can be used in the field of secondary batteries.
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Abstract
본 발명의 실시예는 집전 구조가 개선된 원통형 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 집전판과 일체형 또는 분리형의 탄성부가 구비됨으로써 외부 진동에 의한 충격을 흡수할 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체의 기재가 눌리거나 다져지는 문제를 최소화할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예는 집전 구조가 개선된 원통형 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 원통형 이차전지는 원통 형태의 전극 조립체와, 전극 조립체와 전해액을 수용하는 원통형태의 캔과, 캔의 상단 개구부에 결합되어 캔을 밀봉하고 전극 조립체에서 발생되는 전류를 외부장치로 흐르게 하는 캡 어셈블리를 포함한다.
일반적으로 전극 조립체의 집전 구조는 전극 조립체의 저항 감소를 위해 극판으로부터 돌출된 복수의 기재를 모아 도선으로 연결하는 방법이 주로 사용되고 있다. 그런데 이러한 구조는 극판의 활물질이 도포된 부분과 달리 기재가 돌출된 부분에 빈 공간이 많아 진동 발생 시 돌출된 기재가 구부러지거나 다져질 수 있다. 이로 인해 전극 조립체의 유동량이 증가해 기재와 집전판의 용접점에 전달되는 스트레스가 커지므로 집전 구조 자체가 진동에 취약한 단점이 있다.
전술한 문제를 해결하기 위한 기술로 복수의 기재를 모아 리드 탭을 연결하고 집전판에 캔의 단자를 직접 용접하는 방법이 있다. 그러나 이러한 구조는 전극 조립체와 집전판 사이의 간격이 좁아 설계 자유도가 감소하고, 리드탭 추가에 따른 재료비 및 공정 추가, 부품 저항 증가 등의 단점이 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 목적은 내진동 특성 및 집전 구조가 개선된 원통형 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지는 일단이 개방된 원통형의 캔; 제1 전극판, 세퍼레이터, 제2 전극판이 적층되어 원통형으로 권취되며, 길이 방향의 일단에 상기 제1 전극판의 제1 전극 무지부가 돌출되고, 타단에 상기 제2 전극판의 제2 전극 무지부가 돌출되며, 상기 캔에 수용되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 상기 캔에 수용된 상태에서 상기 캔의 개방된 일단을 폐쇄하는 캡 어셈블리; 상기 전극 조립체의 길이 방향 일단에 삽입되고, 판면으로부터 돌출 형성되어 상기 제1 전극 무지부에 전기적으로 연결되는 복수의 기재 집전부와, 상기 기재 집전부와 이격되며 상기 캔에 전기적으로 연결되는 캔 연결부와, 상기 전극 조립체의 길이 방향으로 탄성 변형되는 탄성부를 구비한 제1 전극 집전판; 및 상기 전극 조립체의 길이 방향 타단에 삽입되고, 판면으로부터 돌출 형성되어 상기 제2 전극 무지부에 전기적으로 연결되는 복수의 기재 집전부와, 상기 기재 집전부와 이격되며 상기 캡 어셈블리에 전기적으로 연결되는 캔 연결부와, 상기 전극 조립체의 길이 방향으로 탄성 변형되는 탄성부를 구비한 제2 전극 집전판을 포함한다.
상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판은 동일한 형상을 갖되 서로 대칭이 되도록 배치되는 것이 특징이다.
상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판은 상기 탄성부가 판면에 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판은 분리된 상기 탄성부가 판면에 결합되는 것을 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판은 원판 형상이며, 상기 기재 집전부는 반경 방향을 따라 복수 개가 돌출 형성된 것이 특징이다.
상기 탄성부는 판면의 일부가 절개되어 요철 형상을 이루며, 상기 기재 집전부와 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 탄성부는 상기 기재 집전부 중 일직선으로 배치된 기재 집전부의 일부가 절개되어 복수 회 벤딩되어 형성되고, 상기 탄성부의 절개된 단부는 상기 캔 연결부인 것을 특징으로 한다.
상기 탄성부는 상기 기재 집전부 중 일직선으로 배치된 기재 집전부의 일부가 절개되어 요철 형상을 이루며, 상기 탄성부의 절개된 단부는 상기 캔 연결부인 것을 특징으로 한다.
상기 기재 집전부는 상기 탄성부의 폭 보다 큰 폭을 갖는 것이 특징이다.
상기 탄성부는 상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판과 동일하거나 작은 직경을 갖는 원판 형상의 판 스프링인 것을 특징으로 한다.
상기 탄성부의 일단은 상기 제1 전극 집전판 또는 상기 제2 전극 집전판에 물리적, 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 캔 또는 상기 캡 어셈블리에 물리적, 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 탄성부는 도전 소재인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극 집전판의 상기 기재 집전부의 돌출 방향은 상기 제1 전극 무지부를 향하고, 상기 제2 전극 집전판의 상기 기재 집전부의 돌출 방향은 상기 제2 전극 무지부를 향하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 전극 집전판의 상기 기재 집전부는 상기 제1 전극 무지부와 용접되는 용접면을 포함하고, 상기 제2 전극 집전판의 상기 기재 집전부는 상기 제2 전극 무지부와 용접되는 용접면을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 집전판과 일체형 또는 분리형의 탄성부가 구비됨으로써 외부 진동에 의한 충격을 흡수할 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체의 기재가 눌리거나 다져지는 문제를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원통형 이차전지를 도시한 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 집전판을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 집전판의 부분 사시도이다.
도 4는 도 2에 따른 집전판 및 집전 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 집전판을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 따른 집전판의 부분 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 집전판을 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에 따른 집전판 및 집전 구조를 도시한 부분 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 집전판을 도시한 분해 사시도이다.
도 10은 도 9에 따른 집전판을 도시한 측단면도이다.
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 포함한다. 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 "포함한다(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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 따른 이차전지에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원통형 이차전지를 도시한 종단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원통형 이차전지(10)는 원통형의 캔(110)과, 캔(110) 내부에 삽입되는 전극 조립체(130)와, 캔(110)의 일단에 결합되는 캡 어셈블리(150)와, 전극 조립체(130)를 캡 어셈블리(150)와 전기적으로 연결하는 제1 전극 집전판(170) 및 제2 전극 집전판(190)을 포함할 수 있다.
캔(110)은 원형의 바닥부(110)와, 바닥부(110)로부터 상부 방향으로 연장된 측부(130)를 포함하며, 측부(130)의 상단이 개방된 원통 형태(이하 개구부)이다. 이차전지(1000)의 제조 공정에서 캔(100)의 개구부를 통해 전극 조립체(300)가 전해액과 함께 캔(100) 내부로 삽입된다. 전극 조립체(130)는 제1 전극판(132) 및 제2 전극판(134)에 의해 캔(110) 및 캡 어셈블리(150)와 전기적으로 연결된다. 캔(100)은 스틸, 스틸 합금, 니켈 도금된 스틸, 니켈 도금된 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 이의 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다. 캔(110)의 내부에 전극 조립체(130)가 수용된 상태에서 개구부에 캡 어셈블리(150)가 삽입되어 개구부를 폐쇄한다.
전극 조립체(130)는 음극 활물질(예를 들어, 흑연, 탄소 등)이 도포된 음극판인 제1 전극판(132), 양극 활물질(예를 들면, 전이금속산화물(LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 등))이 도포된 양극판인 제2 전극판(134), 제1 전극판(132)과 제2 전극판(134)의 사이에 배치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(136)를 포함한다. 제1 전극판(132)과 제2 전극판(134) 및 세퍼레이터(136)는 대략 원기둥 형태로 권취되어 캔(100) 내부에 수용될 수 있다. 제1 전극판(132)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 포일, 제2 전극판(134)은 알루미늄(Al) 포일, 세퍼레이터(136)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 발명에서 위의 재질을 한정하는 것은 아니다.
제1 전극판(132)과 제2 전극판(134)에는 활물질이 도포되지 않은 무지부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 음극판인 제1 전극판(132)은 하단에 음극 활물질이 도포되지 않은 제1 전극 무지부(132a)를 구비할 수 있고, 양극판인 제2 전극판(134)은 상단에 양극 활물질이 도포되지 않은 제2 전극 무지부(134a)를 구비할 수 있다. 제1 전극 무지부(132a) 및 제2 전극 무지부(134a)에 후술할 제1 전극 집전판(170) 및 제2 전극 집전판(190)이 각각 연결되어 캔(110)과 전극 조립체(130)를 전기적으로 연결한다.
캡 어셈블리(150)는 캔(110)의 상단 개구부에 결합되어 캔(110)을 밀봉하는 역할을 한다. 캡 어셈블리(150)는 최외곽에 배치되는 캡 업(151), 캡 업(151)의 하부에 결합되는 안전벤트(152), 안전벤트(152)의 하부에 결합되는 캡 다운(153), 안전벤트(152)와 캡 다운(153)의 사이에 삽입되는 인슐레이터(154), 캡 어셈블리(150)와 캔(110)의 사이에 삽입되는 절연 가스켓(156) 등으로 구성될 수 있다. 캡 업(151)은 상향 돌출된 단자부를 구비하여 이차전지(10)의 외부와 전기적으로 연결된다. 안전벤트(152)는 이차전지(10)의 과충전이나 이상으로 인해 내부에 가스가 발생하면, 가스압이 일정 압력을 초과할 때 파단되어 가스를 방출해 이차전지(10)의 파손을 방지한다. 캡 다운(153)은 안전벤트(152)를 하부에서 지지하며, 중앙 부위에 관통홀이 형성되어 안전벤트(152)의 일부가 관통홀을 통해 돌출되어 캡 다운(153)과 전기적으로 연결된다. 인슐레이터(154)는 안전벤트(152)와 캡 다운(153)의 사이를 절연시킨다. 이는 예시적인 구성일 뿐, 캡 어셈블리(150)의 구성은 전술한 구성에 한정되지 않는다.
이하에서는 전극 조립체(130)를 캔(110)과 전기적으로 연결하기 위한 집전 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다. 다양한 실시 예들은 제1 전극 집전판 및 제2 전극 집전판에 공통적으로 적용될 수 있는 구조이며, 편의상 제1 전극 집전판을 기준으로 상세한 구조를 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 집전판을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 따른 집전판의 부분 사시도이다. 도 4는 도 2에 따른 집전판 및 집전 구조를 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 집전판은 음극판인 제1 전극판(132)을 캔(110)의 바닥면과 전기적으로 연결시키는 제1 전극 집전판(170)이다. 따라서 제1 전극 집전판(170)을 음극 집전판이라고 할 수 있다. 제2 전극 집전판(190)은 용접면(192a)을 구비한 기재 집전부(192), 캔 연결부(194) 및 탄성부(196)를 포함하며, 제1 전극 집전판(170)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 도 4에서와 같이, 제2 전극 집전판(190)은 제1 전극 집전판(170)과 서로 마주보도록 대칭으로 설치된다.
제1 전극 집전판(170)은 대략 원판 형상으로, 제1 전극판(132)의 제1 전극 무지부(132a) 및 캔(110)의 바닥면에 용접되어 제1 전극판(132)을 캔(110)의 바닥면에 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 제1 전극 집전판(170)에는 제1 전극 무지부(132a)와 용접되는 기재 집전부(172)와, 캔(110)에 용접되는 캔 연결부(174)가 형성될 수 있다. 또한, 기재 집전부(172)와 캔 연결부(174)의 사이에 기재 집전부(172)로 가해지는 충격을 완화하기 위한 탄성부(176)가 형성될 수 있다.
기재 집전부(172)는 전극 조립체(130)의 반경 방향(제1 전극 집전판의 반경 방향)을 따라 소정 길이로 형성된다. 기재 집전부(172)는 제1 전극 집전판(170)의 중앙 부분의 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 반경 방향을 따라 돌출 형성된다. 기재 집전부(172)의 돌출 방향은 캡 어셈블리(150)의 반대 방향인 캔(110)의 바닥면을 향하는 방향이다. 예를 들어, 기재 집전부(172)는 전극 조립체(130)의 반경 방향을 따라 90도 간격으로 4개가 돌출 형성될 수 있다. 예시적으로 기재 집전부(172)의 폭은 탄성부(176)의 폭과 동일하거나 유사할 수 있다. 또한, 예시적으로 기재 집전부(172)의 반경 방향 길이는 제1 전극 집전판(170)의 반경에서 후술할 캔 연결부(174)의 반경을 뺀 길이일 수 있다. 예시적으로, 기재 집전부(172)는 단면이 사각형 또는 원형 형태로 돌출 형성될 수 있다. 기재 집전부(172)는 돌출된 면 중 상면에 제1 전극 무지부(132a)가 용접되며, 상면을 용접면(172a)으로 정의한다.
캔 연결부(174)는 캔(110)의 바닥면에 용접되는 부분으로, 제1 전극 집전판(170)의 중앙 부위에 소정의 영역일 수 있다. 캔 연결부(174)는 기재 집전부(172)나 탄성부(176)가 형성되지 않은 영역이다. 캔 연결부(174)가 캔(110)의 바닥에 용접되고, 기재 집전부(172)가 제1 전극판(132)의 제1 전극 무지부(132a)와 용접되므로 제1 전극판(132)과 캔(110)의 바닥이 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 캔 연결부(174) 영역은 기재 집전부(172)나 후술할 탄성부(176)의 돌출된 부분보다 높이가 낮게 형성된다. 바람직하게는 기재 집전부(172)나 탄성부(176)가 형성되지 않은 제1 전극 집전판(170)의 판면과 동일한 높이로 형성될 수 있다. 제1 전극 집전판(170)의 구조가 제2 전극 집전판에도 동일하게 적용되는 경우, 캔 연결부(174)는 캡 어셈블리(150)와 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. 기재 집전부(172)와 캔 연결부(174)가 형성된 영역을 제외한 영역에 탄성부(176)가 형성된다.
탄성부(176)는 전극 조립체(130)의 반경 방향(제1 전극 집전판의 반경 방향)을 따라 소정 길이로 형성되되 제1 전극 집전판(170)과 일체로 형성된다. 또한, 탄성부(176)는 제1 전극 집전판(170)의 중앙 부분의 일부 영역을 제외한 나머지 영역에 반경 방향을 따라 형성되되 기재 집전부(172)가 형성되지 않은 부분에 형성된다. 즉, 기재 집전부(172)와 캔 연결부(174) 사이의 전류 이동 경로 상에 탄성부(176)를 구비함으로써 경로를 증가시키는 효과가 발생한다. 탄성부(176)는 판면의 일부를 절개한 후 길이 방향 양단은 판면에 연결되고 길이 방향을 따라 특정 형상을 가공하여 형성될 수 있다. 탄성부(176)는 캡 어셈블리(150)의 반대 방향인 캔(110)의 바닥면을 향하는 방향으로 볼록한 부분과, 반대 방향으로 오목한 부분이 교대로 반복된 요철 형상일 수 있다. 볼록한 부분 및 오목한 부분이 교대로 형성되므로 탄성부(176)는 탄성 및 연성을 갖게 된다. 따라서 탄성부(176)는 외부 진동에 의한 충격을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 탄성부(176)는 전극 조립체(130)의 반경 방향을 따라 90도 간격으로 4개가 형성될 수 있다. 예시적으로 탄성부(176)의 폭은 기재 집전부(172)의 폭과 동일하거나 유사할 수 있다. 또한, 예시적으로 탄성부(176)의 반경 방향 길이는 기재 집전부(172)의 길이 보다 작을 수 있다. 예시적으로, 탄성부(176)는 단면이 사각형 또는 원형 형태로 돌출 형성될 수 있다. 탄성부(176)의 크기와 형상은 기재 집전부(172)의 크기에 따라 다르게 적용될 수 있다.
제1 전극판(132)의 제1 전극 무지부(132a)와 제2 전극판(134)의 제2 전극 무지부(134a)가 전극 조립체(130)의 상하 방향으로 돌출되므로 별도의 리드 탭을 구비하면, 리드 탭의 절곡을 위한 공간만큼 이차전지(10)의 용량이 감소되는 문제가 발생한다. 리드 탭 없이 무지부를 모아 별도의 도선으로 연결하는 경우, 빈 공간이 많아 외부의 진동 발생 및 전달 시 무지부(기재)가 눌리고 다져져 전극 조립체의 유동량이 증가하고, 무지부와 집전판의 용접점에 전달되는 스트레스가 커지는 문제가 발생한다.
그러나 본 발명의 경우, 별도의 리드 탭을 구비하지 않으므로 이차전지(10)의 용량 감소를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 무지부를 기재 집전부(172)에 직접 용접하고 기재 용접 부위(기재 집전부)와 단자 역할을 하는 캔(110)과의 용접 부위(캔 연결부) 사이에 진동에 대한 완충 역할을 하는 탄성부(176)를 구비한다. 따라서 외부 진동 발생 및 전달 시 기재 용접 부위에 가해지는 스트레스를 분산시킬 수 있으므로 기재가 눌리거나 다져지거나 찢기는 문제, 용접이 탈락하는 문제를 해소할 수 있다. 또한, 탄성부(176)가 구비됨으로써 전극 조립체(130)의 유동에 의해 용접점 간 거리가 멀어져도 탄성부(176)의 연성 및 탄성으로 인해 기재 집전부(172)로 가해지는 인장력을 줄일 수 있다.
전술한 구조의 탄성부는 다양한 형태로 변형될 수 있다(전술한 실시 예와 동일한 구조와 기능 및 효과에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다).
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 집전판을 도시한 사시도이다. 도 6은 도 5에 따른 집전판의 부분 사시도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제1 전극 집전판(270)에는 원판 상에 소정의 폭을 갖는 기재 집전부(272)가 90도 간격으로 4개가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 기재 집전부(272)는 제1 전극 집전판(270)의 반경 방향으로 형성되며, 제1 실시 예의 제1 전극 집전판(170)에 형성된 기재 집전부(172)보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 예시적으로, 제1 실시 예의 기재 집전부(172) 폭을 x라고 하면, 제2 실시 예의 기재 집전부(272)는 3x의 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 기재 집전부(272)의 길이는 제1 실시 예의 기재 집전부(172) 길이와 동일하거나 더 길거나 더 짧을 수도 있다. 기재 집전부(272)의 단면 형상은 제1 실시 예의 기재 집전부(172)와 동일할 수 있다. 4개의 기재 집전부(272)가 형성된 것을 예로 하면, 그 중 일직선을 이루는 2개의 기재 집전부(272) 상에 캔 연결부(274) 및 탄성부(276)가 일체로 형성될 수 있다.
캔 연결부(274) 및 탄성부(276)는 일직선을 이루는 기재 집전부(272)의 상면을 길이 방향을 따라 절개하여 일측을 벤딩(bending)함으로써 형성될 수 있다. 절개한 판재를 도 5에서와 같이 복수 회 꺾어 접으면, 꺾인 부분은 탄성부(276)가 되고, 제1 전극 집전판(270)의 판면과 동일 판면상에 놓이거나 평행한 단부는 캔 연결부(274)가 된다. 캔 연결부(274)는 하나의 기재 집전부(272)로부터 절개된 부분이므로 탄성부(276)가 연결된 기재 집전부(272)와는 연결되어 있다. 그러나 캔 연결부(274)는 탄성부(276)가 연결된 기재 집전부(272)와 마주보는 기재 집전부(272)에는 연결되지 않는 자유단 형태이다. 자유단인 캔 연결부(274)는 용접에 의해 캔(110)의 바닥면 또는 캡 어셈블리(150)에 연결됨으로써 고정된다. 예시적으로, 탄성부(276)는 하나의 기재 집전부(272)의 상면으로부터 예각으로 한번 꺾이고, 다시 한번 꺾일 수 있으며, 두번 째로 꺾인 부분은 캔 연결부(274)와 예각을 이룰 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 집전판을 도시한 사시도이다. 도 8은 도 7에 따른 집전판 및 집전 구조를 도시한 부분 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 제1 전극 집전판(370)에는 원판 상에 소정의 폭을 갖는 기재 집전부(372)가 90도 간격으로 4개가 돌출 형성될 수 있다. 이때, 기재 집전부(372)는 제1 전극 집전판(370)의 반경 방향으로 형성되며, 제1 실시 예의 제1 전극 집전판(170)에 형성된 기재 집전부(172)보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 예시적으로, 제1 실시 예의 기재 집전부(172) 폭을 x라고 하면, 제3 실시 예의 기재 집전부(372)는 3x의 폭으로 형성될 수 있다. 또는, 일직선으로 배치되는 한 쌍의 기재 집전부(372)는 3x의 폭으로, 다른 한 쌍의 기재 집전부(372)는 다른 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 기재 집전부(372)의 길이는 제1 실시 예의 기재 집전부(172) 길이와 동일하거나 더 길거나 더 짧을 수도 있다. 기재 집전부(372)의 단면 형상은 제1 실시 예의 기재 집전부(172)와 동일할 수 있다. 4개의 기재 집전부(372)가 형성된 것을 예로 하면, 그 중 일직선을 이루는 2개의 기재 집전부(372) 상에 캔 연결부(374) 및 탄성부(376)가 일체로 형성될 수 있다.
캔 연결부(374) 및 탄성부(376)는 일직선을 이루는 기재 집전부(372)의 상면을 길이 방향을 따라 절개하여 일측을 요철 형상으로 벤딩(bending)함으로써 형성될 수 있다. 절개한 판재를 도 7에서와 같이 요철 형상으로 가공하면, 요철 형상 부분은 탄성부(376)가 되고, 제1 전극 집전판(270)의 판면과 동일 판면상에 놓이거나 평행한 단부는 캔 연결부(374)가 된다. 캔 연결부(374)는 하나의 기재 집전부(372)로부터 절개된 부분이므로 탄성부(376)가 연결된 기재 집전부(372)와는 연결되어 있다. 그러나 캔 연결부(374)는 탄성부(376)가 연결된 기재 집전부(372)와 마주보는 기재 집전부(372)에는 연결되지 않는 자유단 형태이다. 자유단인 캔 연결부(374)는 용접에 의해 캔(110)의 바닥면 또는 캡 어셈블리(150)에 연결됨으로써 고정된다.
한편, 탄성부를 집전판 상에 형성하지 않고, 별도로 구성하여 집전판과 결합시킬 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 집전판을 도시한 분해 사시도이다. 도 10은 도 9에 따른 집전판을 도시한 측단면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 제1 전극 집전판(470)에는 원판 형상에 소정의 폭을 갖는 기재 집전부(472)가 90도 간격으로 4개가 돌출 형성될 수 있다. 예시적으로, 기재 집전부(472)의 형상 및 크기는 제1 실시 예에 따른 제1 전극 집전판(170)과 동일할 수 있다. 그러나 전술한 실시 예들과 달리, 탄성부(476)는 제1 전극 집전판(470) 상에 일체로 형성되지 않고 별도로 형성되어 제1 전극 집전판(470)에 결합될 수 있다.
탄성부(476)는 제1 전극 집전판(470)과 동일하거나 다소 작은 직경을 갖는 원판 형상의 판 스프링으로 구성될 수 있다. 탄성부(476)는 탄성 변형 방향이 전극 조립체(130)의 길이 방향과 동일하도록 형성되며, 도전 소재로 만들어질 수 있다. 탄성부(476)는 원주 방향을 따라 가장자리가 제1 전극 집전판(470)의 판면에 부착 또는 용접될 수 있다. 제1 전극 집전판(470)이 캔(110)과 용접되는 대신 탄성부(476)와 물리적, 전기적으로 연결되고, 탄성부(476)의 일단이 캔(110)의 바닥면에 물리적, 전기적으로 연결됨으로써 제1 전극 집전판(470)과 캔(110)이 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 집전판과 일체형 또는 분리형의 탄성부가 구비됨으로써 외부 진동에 의한 충격을 흡수할 수 있다. 이에 따라, 전극 조립체의 기재가 눌리거나 다져지는 문제를 최소화할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 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.
본 발명은 이차전지 분야에 이용할 수 있다.
Claims (14)
- 일단이 개방된 원통형의 캔;제1 전극판, 세퍼레이터, 제2 전극판이 적층되어 원통형으로 권취되며, 길이 방향의 일단에 상기 제1 전극판의 제1 전극 무지부가 돌출되고, 타단에 상기 제2 전극판의 제2 전극 무지부가 돌출되며, 상기 캔에 수용되는 전극 조립체;상기 전극 조립체가 상기 캔에 수용된 상태에서 상기 캔의 개방된 일단을 폐쇄하는 캡 어셈블리;상기 전극 조립체의 길이 방향 일단에 삽입되고, 판면으로부터 돌출 형성되어 상기 제1 전극 무지부에 전기적으로 연결되는 복수의 기재 집전부와, 상기 기재 집전부와 이격되며 상기 캔에 전기적으로 연결되는 캔 연결부와, 상기 전극 조립체의 길이 방향으로 탄성 변형되는 탄성부를 구비한 제1 전극 집전판; 및상기 전극 조립체의 길이 방향 타단에 삽입되고, 판면으로부터 돌출 형성되어 상기 제2 전극 무지부에 전기적으로 연결되는 복수의 기재 집전부와, 상기 기재 집전부와 이격되며 상기 캡 어셈블리에 전기적으로 연결되는 캔 연결부와, 상기 전극 조립체의 길이 방향으로 탄성 변형되는 탄성부를 구비한 제2 전극 집전판을 포함하는 이차전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판은 동일한 형상을 갖되 서로 대칭이 되도록 배치되는 이차전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판은 상기 탄성부가 판면에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판은 분리된 상기 탄성부가 판면에 결합되는 것을 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 3 항에 있어서,상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판은 원판 형상이며, 상기 기재 집전부는 반경 방향을 따라 복수 개가 돌출 형성된 이차전지.
- 제 5 항에 있어서,상기 탄성부는 판면의 일부가 절개되어 요철 형상을 이루며, 상기 기재 집전부와 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 5 항에 있어서,상기 탄성부는 상기 기재 집전부 중 일직선으로 배치된 기재 집전부의 일부가 절개되어 복수 회 벤딩되어 형성되고, 상기 탄성부의 절개된 단부는 상기 캔 연결부인 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 5 항에 있어서,상기 탄성부는 상기 기재 집전부 중 일직선으로 배치된 기재 집전부의 일부가 절개되어 요철 형상을 이루며, 상기 탄성부의 절개된 단부는 상기 캔 연결부인 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,상기 기재 집전부는 상기 탄성부의 폭 보다 큰 폭을 갖는 이차전지.
- 제 4 항에 있어서,상기 탄성부는 상기 제1 전극 집전판 및 상기 제2 전극 집전판과 동일하거나 작은 직경을 갖는 원판 형상의 판 스프링인 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 10 항에 있어서,상기 탄성부의 일단은 상기 제1 전극 집전판 또는 상기 제2 전극 집전판에 물리적, 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 캔 또는 상기 캡 어셈블리에 물리적, 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 11 항에 있어서,상기 탄성부는 도전 소재인 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 전극 집전판의 상기 기재 집전부의 돌출 방향은 상기 제1 전극 무지부를 향하고, 상기 제2 전극 집전판의 상기 기재 집전부의 돌출 방향은 상기 제2 전극 무지부를 향하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제 13 항에 있어서,상기 제1 전극 집전판의 상기 기재 집전부는 상기 제1 전극 무지부와 용접되는 용접면을 포함하고, 상기 제2 전극 집전판의 상기 기재 집전부는 상기 제2 전극 무지부와 용접되는 용접면을 포함하는 하는 이차전지.
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