WO2023140454A1 - 이차 전지 - Google Patents

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electrode
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a secondary battery.
  • a cylindrical secondary battery includes a cylindrical electrode assembly, a cylindrical case accommodating the electrode assembly and the electrolyte, and a cap assembly coupled to an upper opening of the case to seal the case and electrically connected to the electrode assembly to electrically connect external components and the electrode assembly.
  • Cylindrical secondary batteries generally have a structure in which a case with a negative electrode and a cap assembly with a positive electrode are insulated from each other by a gasket.
  • a gasket In the case of a battery module using a plurality of connected cylindrical secondary batteries, since bus bars must be connected to upper and lower portions of the secondary batteries, respectively, the structure is complicated and manufacturing time may be increased.
  • the present disclosure provides a cylindrical secondary battery in which both a positive terminal and a negative terminal are provided on one side to facilitate connection of a bus bar, and also to have excellent electrical connection reliability between an electrode assembly and a case.
  • the present disclosure provides a cylindrical secondary battery having a current collector capable of injecting an electrolyte solution and discharging internal gas during thermal runaway.
  • a secondary battery according to the present disclosure includes an electrode assembly; a case accommodating the electrode assembly; current collector plates respectively welded to the electrode assembly and the case; and a cap plate disposed on the current collector plate to seal the case.
  • the current collecting plate may include an electrode welding part welded to the electrode assembly; a rigidity reinforcing portion provided outside the electrode welding portion; and a case welding portion provided outside the rigid reinforcement portion and welded to the case.
  • the electrode welding part may further include a through hole provided in a region corresponding to a center of the cap plate.
  • the rigidity reinforcement part or the case welding part may be thicker than the thickness of the electrode welding part.
  • a bent notch provided along a boundary between the electrode welded portion and the rigidity reinforcing portion may be further included.
  • case welding part may be bent toward the cap plate from the rigidity reinforcement part.
  • the case welding part may be welded to the beading part of the case.
  • an insulating gasket interposed between the case welding portion and the cap plate may be further included.
  • an outer diameter of the current collector plate may be greater than an outer diameter of the electrode assembly.
  • the present disclosure can provide a cylindrical secondary battery in which a positive electrode terminal and a negative electrode terminal are provided on one side to easily connect a bus bar and have excellent electrical connection reliability between an electrode assembly and a case.
  • the present disclosure may provide a cylindrical secondary battery having a current collector capable of injecting an electrolyte solution and discharging internal gas during thermal runaway.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an exemplary secondary battery according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the secondary battery shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of three portions of the secondary battery of FIG. 2 .
  • 4A and 4B are plan and cross-sectional views illustrating an anode current collector in an exemplary secondary battery according to the present disclosure.
  • first and second are used to describe various members, components, regions, layers, and/or portions, but these members, components, regions, layers, and/or portions are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described in detail below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an exemplary secondary battery 100 according to the present disclosure
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the secondary battery 100 shown in FIG. 1 cut in the longitudinal direction
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of three portions of the secondary battery 100 of FIG. 2.
  • the secondary battery 100 may include a cylindrical case 110, a cylindrical electrode assembly 120 accommodated inside the cylindrical case 110, a rivet terminal 150 coupled to a terminal hole provided at one end of the cylindrical case 110, and a cap plate 160 sealing an opening at the other end of the cylindrical case 110.
  • the cylindrical case 110 may include a circular upper surface portion 111 and a side surface portion 112 extending downward from an edge of the upper surface portion 111 .
  • the upper surface portion 111 and the side surface portion 112 of the cylindrical case 110 may be integral.
  • case 110 may be referred to as a can or housing.
  • the circular upper surface portion 111 may have a flat circular plate shape and may include a terminal hole 111a penetrating the center. The upper surface portion 111 may be coupled by inserting the rivet terminal 150 into the terminal hole 111a.
  • a first gasket 111b for sealing and electrical insulation may be further interposed between the terminal hole 111a and the rivet terminal 150 .
  • the first gasket 111b blocks contact between the rivet terminal 150 and the cylindrical case 110 to electrically separate the rivet terminal 150 and the cylindrical case 110 from each other.
  • the terminal hole 111a of the upper surface portion 111 of the cylindrical case 110 may be sealed by the first gasket 111b.
  • the first gasket 111b may include a resin material such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), or polyethylene terephthalate (PET).
  • the lower part of the cylindrical case 110 of the secondary battery 100 may be opened during the manufacturing process. Therefore, during the manufacturing process of the secondary battery 100 , the electrode assembly 120 may be inserted through the open bottom of the cylindrical case 110 together with the electrolyte solution. In this case, the electrolyte solution and the electrode assembly 120 may be inserted into the cylindrical case 110 with the open lower part facing the upper part. After the electrolyte solution and the electrode assembly 120 are inserted into the cylindrical case 110 , the cap plate 160 is coupled to the opened lower end to seal the inside of the cylindrical case 110 . In some examples, the electrolyte serves to allow lithium ions to move between the positive plate 121 and the negative plate 122 constituting the electrode assembly 120 .
  • the electrolyte solution may be a non-aqueous organic electrolyte solution that is a mixture of a lithium salt and high-purity organic solvents.
  • the electrolyte solution may be a polymer using a polymer electrolyte or a solid electrolyte, but the type of electrolyte solution is not limited here.
  • Cylindrical case 110 may include steel, steel alloy, aluminum or aluminum alloy.
  • the cylindrical case 110 may be provided with a beading part 113 recessed inside around the cap plate 160 to prevent the electrode assembly 120 from escaping to the outside, and a crimping part 114 bent to the inside may be provided at a lower portion of the beading part 113.
  • the beading portion 113 includes an upper flat portion 113a and a lower flat portion 113b substantially parallel to the upper surface portion 111, and a connection portion 113c connecting the upper flat portion 113a and the lower flat portion 113b.
  • the outer surfaces of the upper flat portion 113a and the lower flat portion 113b may face each other. In some examples, the outer surface may be an outer surface of cylindrical case 110 .
  • An edge of the lower surface of the electrode assembly 120 may be seated on the upper flat portion 113a of the beading portion 113 . That is, the edge of the lower surface of the electrode assembly 120 may contact the upper surface of the upper flat part 113a of the beading part 113 .
  • the electrode assembly 120 may include a positive electrode plate 121 coated with a positive electrode active material, a negative electrode plate 122 coated with a negative electrode active material, and a separator 123 interposed between the positive electrode plate 121 and the negative electrode plate 122 to prevent a short circuit between the positive electrode plate 121 and the negative electrode plate 122 and to allow only the movement of lithium ions.
  • the electrode assembly 120 is wound in a substantially cylindrical shape after the positive electrode plate 121, the negative electrode plate 122, and the separator 123 are stacked, and then wound from the winding end.
  • the positive electrode uncoated portion not coated with the positive electrode active material may protrude from the positive electrode plate 121 in an upward direction, and the negative electrode uncoated portion not coated with the negative electrode active material may protrude downward from the negative electrode plate 122.
  • the positive electrode plate 121 may include a positive electrode current collector plate, which is a plate-shaped metal foil made of aluminum (Al), and a positive electrode active material made of a transition metal oxide coated on at least one surface of the positive electrode current collector plate.
  • the positive electrode plate 121 may include a positive electrode uncoated portion on an upper portion of which the positive electrode active material is not coated. Such an anode uncoated portion may protrude toward the top of the electrode assembly 120 . That is, the positive electrode uncoated portion of the positive electrode plate 121 may protrude more upward than the negative electrode plate 122 and the separator 123 .
  • the negative electrode plate 122 may include a negative electrode collector plate, which is a plate-shaped metal foil made of copper (Cu) or nickel (Ni), and a negative electrode active material such as graphite or carbon coated on at least one surface of the negative electrode collector plate.
  • the negative electrode plate 122 may include a negative electrode uncoated portion on a lower portion of which the negative electrode active material is not coated. Such a cathode uncoated portion may protrude toward the lower side of the electrode assembly 120 . That is, the negative electrode uncoated portion of the negative electrode plate 122 may protrude more downward than the positive electrode plate 121 and the separator 123 .
  • the separator 123 may be polyethylene (PE) or polypropylene (PP), but is not limited thereto in the present disclosure.
  • the separator may prevent an electrical short between the positive electrode plate 121 and the negative electrode plate 122 and allow only the movement of lithium ions.
  • the positive current collector plate 130 may be a circular metal plate having a shape corresponding to the upper surface of the electrode assembly 120 .
  • a planar size of the positive current collector plate 130 may be equal to or smaller than the size of the upper surface of the electrode assembly 120 .
  • the positive current collector 130 may be made of aluminum (Al).
  • the positive current collector plate 130 may be fixed and electrically connected to the positive electrode plate 121 exposed on the upper side of the electrode assembly 120 by welding in a state where the lower surface is in contact with the upper surface of the electrode assembly 120 .
  • the positive current collector plate 130 may be fixed and electrically connected to the rivet terminal 150 by welding in a state in which the upper surface is in contact with the lower surface of the rivet terminal 150 .
  • the positive current collector plate 130 serves as a passage for current flow between the positive plate 121 of the electrode assembly 120 and the rivet terminal 150 .
  • the negative current collector plate 140 may include a circular electrode welded portion 141 corresponding to the lower surface of the electrode assembly 120, a rigidity reinforcement portion 142 provided at an edge of the electrode welded portion 141 and similarly corresponding to the circumference of the lower surface of the electrode assembly 120, and a case welded portion 143 extending downward from the edge of the rigidity reinforcement portion 142.
  • the negative current collector 140 may include copper, copper alloy, nickel-plated copper, nickel, nickel alloy, steel, steel alloy, aluminum, or aluminum alloy.
  • Upper surfaces of the electrode welding part 141 and the rigidity reinforcing part 142 may come into contact with the lower surface of the electrode assembly 120 .
  • the upper surfaces of the electrode welding part 141 and the rigid reinforcement part 142 are welded while in contact with the lower surface of the electrode assembly 120 to the negative electrode plate 122 exposed to the lower part of the electrode assembly 120. Can be fixed and electrically connected.
  • the case welding part 143 may be bent downward along the edge of the rigidity reinforcement part 142 .
  • the negative current collector plate 140 may be seated on the lower flat portion 113b of the beading portion 113 and electrically/mechanically coupled to each other.
  • the case welding part 143 may contact both the connection part 113c of the beading part 113 and the inner surface of the lower flat part 113b.
  • the inner surface may be an inner surface of the cylindrical case 110 .
  • the case welding portion 143 may have an end portion located below the lower flat portion 113b of the beading portion 113 .
  • the case welding part 143 may be welded in a state of being in contact with the inner surface of the lower flat part 113b of the beading part 113 to be fixed and electrically connected to the cylindrical case 110 . Accordingly, the negative electrode current collector 140 serves as a current flow path between the negative electrode plate 122 of the electrode assembly 120 and the cylindrical case 110 .
  • Welding of the case welding part 143 and the beading part 113 may be performed in the direction of the case welding part 143 in a state where the negative current collector plate 140 is seated under the beading part 113 before the crimping part 114 of the cylindrical case 110 is provided.
  • welding of the case welding part 143 and the beading part 113 may be performed after the cylindrical case 110 is sealed, and then the case welding part 143 may be welded through the beading part 113 from the outside of the cylindrical case 110.
  • the second gasket 170 may further include a groove in an area corresponding to the welded portion.
  • the rivet terminal 150 may be inserted into the terminal hole 111a provided in the upper surface portion 111 of the cylindrical case 110 and electrically connected to the positive current collector plate 130 .
  • the rivet terminal 150 may be made of the same or similar material as the positive electrode collector plate 130 and the positive electrode plate 121 .
  • a diameter of a portion exposed to an upper portion of the cylindrical case 110 and a diameter positioned inside the cylindrical case 110 may be larger than a diameter positioned in the terminal hole 111a.
  • the upper part of the rivet terminal 150 exposed to the upper part of the cylindrical case 110 is located inside the cylindrical case 110 and the part facing the electrode assembly 120 is referred to as the lower end of the rivet terminal 150.
  • the upper end is compressed and deformed (compression molding) by a processing method such as pressing or spinning. It can be in close contact with the upper surface portion 111.
  • a first gasket 111b is interposed between the rivet terminal 150 and the terminal hole 111a to electrically insulate and seal the rivet terminal 150 and the cylindrical case 110 .
  • the rivet terminal 150 may be electrically connected to the positive plate 121 of the electrode assembly 120 through the positive current collector plate 130 .
  • the cap plate 160 is a circular metal plate and may be coupled to the lower end of the cylindrical case 110 .
  • the cap plate 160 is coupled to the lower end of the cylindrical case 110 with the second gasket 170 interposed therebetween, and can prevent electrical connection with the cylindrical case 110 . Since the cap plate 160 is not electrically connected to the anode or cathode of the electrode assembly 120, there may be no separate electrical polarity.
  • the cap plate 160 may be fixed by providing the crimping portion 114 at the lower end of the cylindrical case 110 while the edge is seated under the lower flat portion 113b of the beading portion 113 of the cylindrical case 110. In this case, the cap plate 160 of the cylindrical case 110 may be seated on the beading portion 113 in a state in which the open lower part faces the upper part.
  • the cap plate 160 may be seated under the lower flat portion 113b of the cylindrical case 110 with the second gasket 170 interposed therebetween. Thereafter, the crimping portion 114 of the cylindrical case 110 is bent inward of the cap plate 160 to press the second gasket 170, thereby coupling the cap plate 160 and the cylindrical case 110 together.
  • the end of the negative current collector plate 140 is positioned on the lower flat portion 113b of the beading portion 113, the cap plate 160 and the cylindrical case 110 can be more easily sealed with the second gasket 170 interposed therebetween.
  • the end of the negative current collector 140 extends beyond the lower flat part 113b of the beading part 113, when the crimping part 114 presses the second gasket 170 to seal between the cap plate 160 and the cylindrical case 110, the end of the negative current collector 140 may be broken or broken. Therefore, sealing between the cap plate 160 and the cylindrical case 110 may not be easy.
  • the cap plate 160 may include at least one protrusion 161 protruding downward.
  • the protruding portion 161 of the cap plate 160 may be spaced apart from the center and protrude downward to have a ring shape on a plane.
  • the protruding portion 161 of the cap plate 160 may protrude downward to have a plurality of patterns.
  • the cap plate 160 may include a protrusion 161 to support internal pressure of the cylindrical case 110 .
  • the lower surface of the protruding portion 161 of the cap plate 160 may be positioned higher than the lower surface of the crimping portion 114 of the cylindrical case 110 .
  • the crimping portion 114 of the cylindrical case 110 may protrude more downward than the protruding portion 161 of the cap plate 160 . Accordingly, when the secondary battery 100 is placed on a flat surface, the crimping portion 114 of the cylindrical case 110 may contact the surface, and the protruding portion 161 of the cap plate 160 may be spaced apart from the surface. In addition, since the crimping portion 114 of the cylindrical case 110 protrudes more downward than the protruding portion 161 of the cap plate 160, even if the cap plate 160 expands due to the internal pressure of the cylindrical case 110, the cap plate 160 can be prevented from touching one surface. Accordingly, the secondary battery 100 can maintain the entire floor height even when the internal pressure of the cylindrical case 110 increases.
  • a notch 162 is provided so that the cap plate 160 can be opened at a set pressure.
  • the notch 162 is broken to prevent the secondary battery 100 from exploding. That is, when excessive internal pressure is generated inside the cylindrical case 110, the notch 162 is broken, so that the excessive internal pressure can be discharged.
  • the notch 162 of the cap plate 160 may be provided to have a ring shape on a plane and spaced apart from the center.
  • the notch 162 may be provided to have a plurality of patterns, and the shape of the notch 162 is not limited in the present disclosure.
  • the notch 162 may be provided to be spaced apart from the protrusion 161 .
  • the notch 162 may be provided in a concave portion 163 that is concave in the direction of the cylindrical case 110 relative to the protrusion 161 since the protrusion 161 is not provided in the cap plate 160 . Since the cap plate 160 is provided with irregularities by the concave portion 163 and the protruding portion 161 , it can withstand the internal pressure even when the internal pressure of the cylindrical case 110 increases.
  • the second gasket 170 may be made of a resin material such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), or polyethylene terephthalate (PET).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the second gasket 170 may pressurize and seal between the cap plate 160 in the cylindrical case 110 and prevent the cap plate 160 from being separated from the cylindrical case 110 .
  • both the negative electrode and the positive electrode are provided on the upper surface of the secondary battery 100, when electrically connecting the plurality of secondary batteries 100 through the bus bar, only the upper surface needs to be connected, thereby simplifying the bus bar connection structure.
  • the current collector plate 140 welded to the case 110 and the electrode assembly 120 respectively, includes an electrode welded portion 141 welded to the electrode assembly 120, a rigidity reinforcing portion 142 provided outside the electrode welded portion 141, and a case welded portion 143 provided outside the rigidity reinforcing portion 142 and welded to the case 110.
  • the electrode welding portion 141 may further include a through hole 1411 provided in a region corresponding to the center of the electrode assembly 120 and/or the cap plate 160 .
  • the through hole 1411 allows electrolyte to be well injected into the electrode assembly 120 during the manufacturing process of the secondary battery 100 .
  • an upper surface of the current collector plate 140 is substantially flat, but a lower surface of the current collector plate 140 may not be flat.
  • the thickness of the rigid reinforcement part 142 and/or the case welding part 143 may be thicker than the thickness of the electrode welding part 141 . Accordingly, the rigidity of the current collector plate 140 may be reinforced by the rigidity reinforcement part 142 and/or the case welding part 143 .
  • the thickness of the electrode welded portion 141 may be smaller than the thickness of the rigidity reinforcement portion 142 and/or the case welded portion 143 . Therefore, welding between the electrode welding part 141 and the electrode assembly 120 can be performed relatively easily.
  • the current collector plate 140 may further include a bent notch 1421 provided along a boundary between the electrode welded portion 141 and the rigidity reinforcement portion 142 .
  • the vent notch 1421 may be provided on a lower surface of the current collector plate 140 . Accordingly, when the secondary battery 100 thermally runs away, the vent notch 1421 is broken and opened, so that the internal gas can be released to the outside more quickly.
  • case welded portion 143 may extend and bend from the rigid reinforcement portion 142 toward the cap plate 160, and the case welded portion 143 may be welded to the beading portion 113 of the case 110.
  • the outer diameter of the current collector 140 may be larger than that of the electrode assembly 120 . Accordingly, when the current collector plate 140 is coupled to the case 110, it may be coupled in an interference fit manner. In some examples, after the current collector plate 140 is coupled to the case 110 in an interference fit manner, during a process of providing the beading portion 113, the case welded portion 143 of the current collecting plate 140 may be deformed along the contour of the beading portion 113.
  • the present disclosure can provide a secondary battery 100 in which the current collector plate 140 can make strong electrical/mechanical contact with the case 110 by the current collector plate 140 having a larger outer diameter than the outer diameter of the electrode assembly 120.
  • unwanted deformation of the case 110 can be prevented by the current collector 140 during the beading and curling processes of the case 110 . That is, since the thickness of the current collector 140 (particularly, the thickness of the rigidity reinforcement part 142 and the case weld part 143) is provided thick, the current collector plate 140 supports the contact area with the case 110, and thus, the phenomenon that the case 110 is crushed or asymmetrically deformed during the beading and curling processes can be suppressed.
  • the thickness of the current collector plate 140 (particularly, the thickness of the electrode welding portion 141) is relatively thin, so that weldability with the electrode assembly 120 can be improved.
  • the operation of the vent notch 1421 during thermal runaway of the secondary battery 100 can quickly discharge the internal gas to the outside, and the injection time of the electrolyte can be shortened due to the through hole 1411 in the center.

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Abstract

본 개시는 일측에 양극 단자 및 음극 단자가 모두 제공되어 버스바의 연결이 용이하고, 또한 전극 조립체와 케이스의 상호간 전기적 접속 신뢰성이 우수한 원통형 이차 전지를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 개시는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 전극 조립체 및 상기 케이스에 각각 용접되는 집전판; 및 상기 집전판 상에 위치되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하는, 이차 전지를 제공한다.

Description

이차 전지
본 개시(disclosure)는 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 원통형 이차 전지는 원기둥 형태의 전극 조립체와, 전극 조립체와 전해액을 수용하는 원통형 케이스와, 케이스의 상단 개구부에 결합되어 케이스를 밀봉하고 전극 조립체와 전기적으로 연결되어, 외부 구성 부품과 전극 조립체를 전기적으로 연결하는 캡 조립체를 포함한다.
원통형 이차 전지는 음극을 띄는 케이스와 양극을 띄는 캡 조립체가 가스켓에 의해 상호 절연된 구조를 갖는 경우가 일반적이다. 이러한 원통형 이차 전지를 복수개 연결하여 이용하는 전지 모듈의 경우, 이차 전지의 상하부에 각각 버스바가 연결되어야 하므로, 구조가 복잡해지고 제조 시간이 길어질 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 개시의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 개시는 일측에 양극 단자 및 음극 단자가 모두 제공되어 버스바의 연결이 용이하고, 또한 전극 조립체와 케이스의 상호간 전기적 접속 신뢰성이 우수한 원통형 이차 전지를 제공한다. 본 개시는 전해액의 주액이 가능하고 또한 열 폭주 시 내부 가스를 배출하는 집전판을 갖는 원통형 이차 전지를 제공한다.
본 개시에 따른 이차 전지는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 상기 전극 조립체 및 상기 케이스에 각각 용접되는 집전판; 및 상기 집전판 상에 위치되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 집전판은 상기 전극 조립체에 용접되는 전극 용접부; 상기 전극 용접부의 외측에 제공되는 강성 보강부; 및 상기 강성 보강부의 외측에 제공되어 상기 케이스에 용접되는 케이스 용접부를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 전극 용접부는 상기 캡 플레이트의 중앙과 대응되는 영역에 제공되는 관통홀을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 전극 용접부의 두께에 비해 상기 강성 보강부 또는 상기 케이스 용접부의 두께가 더 두꺼울 수 있다.
일부 예들에서, 상기 전극 용접부와 상기 강성 보강부의 경계를 따라 제공되는 벤트 노치를 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 케이스 용접부는 상기 강성 보강부로부터 상기 캡 플레이트를 향하여 절곡될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 케이스 용접부는 상기 케이스의 비딩부에 용접될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 케이스 용접부와 상기 캡 플레이트의 사이에 개재된 절연 가스켓을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 집전판의 외경은 상기 전극 조립체의 외경보다 클 수 있다.
본 개시는 일측에 양극 단자 및 음극 단자가 모두 제공되어 버스바의 연결이 용이하고, 또한 전극 조립체와 케이스의 상호간 전기적 접속 신뢰성이 우수한 원통형 이차 전지를 제공할 수 있다. 본 개시는 전해액의 주액이 가능하고 또한 열 폭주 시 내부 가스를 배출하는 집전판을 갖는 원통형 이차 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이차 전지의 단면도이다.
도 3은 도 2의 이차 전지에서 3부분을 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지중 음극 집전판을 도시한 평면도 및 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 개시의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 개시의 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 개시을 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)" 및/또는 "포함하는(comprising)"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 개시의 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 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 개시의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 개시의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 개시을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지(100)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이차 전지(100)를 길이방향으로 절단한 단면도이며, 도 3은 도 2의 이차 전지(100)에서 3 부분을 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 이차 전지(100)는 원통형 케이스(110), 원통형 케이스(110)의 내부에 수용된 원기둥형 전극 조립체(120), 원통형 케이스(110)의 일단에 구비된 단자홀에 결합된 리벳 단자(150) 및 원통형 케이스(110)의 타단의 개구부를 밀봉하는 캡 플레이트(160)를 포함할 수 있다.
원통형 케이스(110)는 원형의 상면부(111)와, 상면부(111)의 가장자리로부터 하부 방향으로 연장된 측면부(112)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 원통형 케이스(110)의 상면부(111)와 측면부(112)는 일체형일 수 있다. 일부 예들에서, 케이스(110)는 캔 또는 하우징으로 지칭될 수 있다.
일부 예들에서, 원형의 상면부(111)는 평평한 원형 판형상으로, 중심부를 관통하는 단자 홀(111a)을 포함할 수 있다. 상면부(111)는 단자 홀(111a)에 리벳 단자(150)가 삽입되어 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 단자 홀(111a)과 리벳 단자(150) 사이에는 밀봉 및 전기적 절연을 위한 제1가스켓(111b)이 더 개재될 수 있다. 제1가스켓(111b)은 리벳 단자(150)와 원통형 케이스(110) 사이의 접촉을 차단하여, 리벳 단자(150)와 원통형 케이스(110)를 상호간 전기적으로 분리할 수 있다. 제1가스켓(111b)에 의해 원통형 케이스(110)의 상면부(111)의 단자 홀(111a)은 밀봉될 수 있다. 일부 예들에서, 제1가스켓(111b)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지 재질을 포함할 수 있다.
이차 전지(100)는 제조 공정 중 원통형 케이스(110)의 하부가 개방될 수 있다. 따라서 이차 전지(100)는 제조 공정 중 전극 조립체(120)가 전해액과 함께 원통형 케이스(110)의 개방된 하부를 통해 삽입될 수 있다. 이때, 원통형 케이스(110)는 개방된 하부가, 상부를 향한 상태로 전해액과 전극 조립체(120)가 삽입될 수 있다. 이와같은 원통형 케이스(110)는 전해액 및 전극 조립체(120)가 삽입된 후, 개방된 하단부에 캡 플레이트(160)가 결합되어 원통형 케이스(110)의 내부를 밀봉할 수 있다. 일부 예들에서, 전해액은 상기 전극 조립체(120)를 구성하는 양극판(121)과 음극판(122) 사이에서 리튬 이온이 이동 가능하게 하는 역할을 한다. 일부 예들에서, 전해액은 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액일 수 있다. 일부 예들에서, 전해액은 고분자 전해질을 이용한 폴리머이거나 또는 고체(solid) 전해질일 수도 있으며, 여기서 전해액의 종류를 한정하는 것은 아니다.
원통형 케이스(110)는 스틸, 스틸 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 원통형 케이스(110)에는 전극 조립체(120)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 플레이트(160)를 중심으로 그 외곽에 내부로 함몰된 비딩부(beading part)(113)가 제공되고, 그 하부에 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(114)가 제공될 수 있다.
원통형 케이스(110)는 개방된 하단부를 통해 전극 조립체(120)가 삽입된 후, 비딩부(113)가 제공되어, 전극 조립체(120)가 원통형 케이스(110)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 상기 비딩부(113)는 상면부(111)와 대략 평행한 상부 평탄부(113a) 및 하부 평탄부(113b)와, 상부 평탄부(113a)와 하부 평탄부(113b)사이를 연결하는 연결부(113c)를 포함한다. 상부 평탄부(113a)와 하부 평탄부(113b)는 외면이 서로 대향할 수 있다. 일부 예들에서, 외면은 원통형 케이스(110)의 외부 표면일 수 있다.
전극 조립체(120)의 하면의 가장자리는 비딩부(113)의 상부 평탄부(113a)에 안착될 수 있다. 즉, 전극 조립체(120)의 하면의 가장자리는 비딩부(113)의 상부 평탄부(113a)의 상면에 접촉될 수 있다.
전극 조립체(120)는 양극 활물질이 코팅된 양극판(121)과, 음극 활물질이 코팅된 음극판(122) 및, 양극판(121)과 음극판(122) 사이에 개재되어 양극판(121)과 음극판(122)사이의 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(123)를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체(120)는 양극판(121), 음극판(122) 및 세퍼레이터(123)가 적층된 후, 권취 선단부터 권취되어 대략 원기둥 형태로 권취된다. 또한, 전극 조립체(120)는 상부 방향으로 양극판(121)에서 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극무지부가 돌출되고, 하부 방향으로 음극판(122)에서 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극무지부가 돌출될 수 있다.
양극판(121)은 알루미늄(Al)으로 이루어진 판형의 금속 포일인 양극 집전판과, 양극 집전판의 적어도 일면에 코팅된 전이금속 산화물로 이루어진 양극 활물질을 포함할 수 있다. 또한 양극판(121)은 상단부에 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함할 수 있다. 이와같은 양극 무지부는 전극 조립체(120)의 상부 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 양극판(121)은 양극 무지부가 음극판(122) 및 세퍼레이터(123)에 비해서 상부 방향으로 더 돌출될 수 있다.
음극판(122)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 이루어진 판형의 금속 포일인 음극 집전판과, 음극 집전판의 적어도 일면에 코팅된 흑연 또는 탄소등의 음극 활물질을 포함할 수 있다. 또한 음극판(122)은 하단부에 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함할 수 있다. 이와같은 음극 무지부는 전극 조립체(120)의 하부 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 음극판(122)은 음극 무지부가 양극판(121) 및 세퍼레이터(123)에 비해서 하부 방향으로 더 돌출될 수 있다.
세퍼레이터(123)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)일 수 있으나, 본 개시에서 이를 한정하는 것은 아니다. 세퍼레이터는 양극판(121)과 음극판(122) 사이의 전기적 쇼트를 방지하고, 리튬 이온의 이동만 가능하게 할 수 있다.
양극 집전판(130)은 전극 조립체(120)의 상면과 대응되는 형상인, 원형 금속 판일 수 있다. 양극 집전판(130)의 평면크기는 전극 조립체(120)의 상면의 크기와 같거나 더 작을 수 있다. 양극 집전판(130)은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다. 양극 집전판(130)은 하면이 전극 조립체(120)의 상면에 접촉된 상태에서 용접에 의해, 전극 조립체(120)의 상부로 노출된 양극판(121)에 고정 및 전기적으로 접속될 수 있다. 양극 집전판(130)은 상면이 리벳 단자(150)의 하면에 접촉된 상태에서 용접에 의해, 리벳 단자(150)에 고정 및 전기적으로 접속될 수 있다. 양극 집전판(130)은 전극 조립체(120)의 양극판(121)과 리벳 단자(150)사이의 전류 흐름의 통로가 된다.
음극 집전판(140)은 전극 조립체(120)의 하면과 대응되는 원형의 전극 용접부(141)와, 전극 용접부(141)의 가장 자리에 제공되어 마찬가지로 전극 조립체(120)의 하면 둘레와 대응되는 강성 보강부(142)와, 강성 보강부(142)의 가장자리로부터 하부 방향으로 연장된 케이스 용접부(143)를 포함할 수 있다. 음극 집전판(140)은 구리, 구리 합금, 니켈로 도금된 구리, 니켈, 니켈 합금, 스틸, 스틸 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
전극 용접부(141) 및 강성 보강부(142)의 상면은 전극 조립체(120)의 하면과 접촉될 수 있다. 전극 용접부(141) 및 강성 보강부(142)의 상면은 전극 조립체(120)의 하면에 접촉된 상태에서 용접에 의해, 전극 조립체(120)의 하부로 노출된 음극판(122)에 고정 및 전기적으로 접속될 수 있다.
케이스 용접부(143)는 강성 보강부(142)의 가장자리를 따라 하부 방향으로 절곡될 수 있다. 일부 예들에서, 원통형 케이스(110)에 비딩부(113)가 제공된 후, 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)에 음극 집전판(140)이 안착되어 상호간 전기적/기계적으로 결합될 수 있다.
케이스 용접부(143)는 모두 비딩부(113)의 연결부(113c) 및 하부 평탄부(113b)의 내표면에 접촉될 수 있다. 일부 예들에서, 내표면은 원통형 케이스(110)의 내측 표면일 수 있다. 일부 예들에서, 케이스 용접부(143)는 끝단부가 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)의 하부에 위치할 수 있다. 일부 예들에서, 케이스 용접부(143)는 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)의 내표면에 접촉된 상태로 용접되어, 원통형 케이스(110)에 고정 및 전기적으로 접속될 수 있다. 따라서 음극 집전판(140)은 전극 조립체(120)의 음극판(122)과 원통형 케이스(110) 사이의 전류의 흐름 통로가 된다.
케이스 용접부(143)와 비딩부(113)의 용접은 원통형 케이스(110)의 크림핑부(114)가 제공되기 이전에, 음극 집전판(140)이 비딩부(113)의 하부에 안착된 상태에서, 케이스 용접부(143)의 방향에서 용접될 수 있다. 물론, 케이스 용접부(143)와 비딩부(113)의 용접은 원통형 케이스(110)가 밀봉된 후, 원통형 케이스(110)의 외측에서 비딩부(113)를 통해 케이스 용접부(143)와 용접될 수도 있다. 이때, 용접에 의한 제2가스켓(170)의 손상을 방지하기 위해, 제2가스켓(170)은 용접부와 대응되는 영역에 홈이 더 구비될 수 있다.
리벳 단자(150)는 원통형 케이스(110)의 상면부(111)에 구비된 단자 홀(111a)에 삽입되어, 양극 집전판(130)과 전기적으로 접속될 수 있다. 리벳 단자(150)는 양극 집전판(130) 및 양극판(121)과 동일하거나, 유사한 소재로 이루어질 수 있다. 리벳 단자(150)는 원통형 케이스(110)의 상부로 노출된 부분의 직경과, 원통형 케이스(110)의 내부에 위치하는 직경이 단자 홀(111a)에 위치하는 직경에 비해 더 클 수 있다. 편의상 리벳 단자(150)는 원통형 케이스(110)의 상부로 노출된 부분을 상단, 원통형 케이스(110)의 내부에 위치하여 전극 조립체(120)를 대향한 부분을 리벳 단자(150)의 하단으로 지칭하고자 한다. 리벳 단자(150)는 원통형 케이스(110)의 상면부(111)의 단자 홀(111a)에 하부로부터 상부 방향으로 결합된 후, 상단이 프레스 또는 스피닝 등의 가공 방법에 의해 압축 변형(압축 성형)되어 상면부(111)에 밀착될 수 있다. 이때, 리벳 단자(150)와 단자 홀(111a) 사이에는 제1가스켓(111b)이 개재되어, 리벳 단자(150)와 원통형 케이스(110)사이를 전기적 절연시킬 수 있으며, 밀봉할 수 있다. 리벳 단자(150)는 양극 집전판(130)을 통해 전극 조립체(120)의 양극판(121)과 전기적으로 접속될 수 있다.
캡 플레이트(160)는 원형 금속판으로, 원통형 케이스(110)의 하단부에 결합될 수 있다. 캡 플레이트(160)는 원통형 케이스(110)의 하단부에 제2가스켓(170)이 개재된 상태로 결합되어, 원통형 케이스(110)와 전기적으로 접속되는 것을 방지할 수 있다. 캡 플레이트(160)는 전극 조립체(120)의 양극 또는 음극과 전기적으로 접속되지 않으므로, 별도의 전기 극성이 없을 수 있다.
캡 플레이트(160)는 가장자리가 원통형 케이스(110)의 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)의 하부에 안착된 상태에서, 원통형 케이스(110)의 하단에 크림핑부(114)가 제공됨으로써 고정될 수 있다. 이때, 원통형 케이스(110)는 개방된 하부가, 상부를 향한 상태로 캡 플레이트(160)가 비딩부(113)에 안착될 수 있다.
일부 예들에서, 원통형 케이스(110)의 하부 평탄부(113b)의 하부에 제2가스켓(170)이 개재된 상태로, 캡 플레이트(160)가 안착될 수 있다. 그 후, 원통형 케이스(110)의 크림핑부(114)가 캡 플레이트(160)의 내측방향으로 절곡되어 제2가스켓(170)을 가압함으로써 캡 플레이트(160)와 원통형 케이스(110)사이를 결합 시킬 수 있다. 여기서 음극 집전판(140)의 끝단이 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)에 위치하므로, 제2가스켓(170)이 개재된 상태로 캡 플레이트(160)와 원통형 케이스(110)의 밀봉이 보다 용이할 수 있다. 예를 들어, 음극 집전판(140)의 끝단이 비딩부(113)의 하부 평탄부(113b)를 지나 더 연장될 경우, 캡 플레이트(160)와 원통형 케이스(110)사이의 밀봉을 위해 크림핑부(114)가 제2가스켓(170)을 가압할 경우 음극 집전판(140)의 끝단이 깨지거나 끊어질 수 있다. 그러므로 캡 플레이트(160)와 원통형 케이스(110)사이의 밀봉이 용이하지 않을 수 있다.
캡 플레이트(160)는 하부방향으로 돌출된 돌출부(161)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 일예로 캡 플레이트(160)의 돌출부(161)는 중심부로부터 이격되고, 평면상 링 형상을 갖도록 하부 방향으로 돌출될 수 있다. 다른 예로 캡 플레이트(160)의 돌출부(161)는 다수의 패턴을 갖도록 하부 방향으로 돌출될 수도 있다. 캡 플레이트(160)는 돌출부(161)를 구비하여 원통형 케이스(110)의 내부의 압력을 지지할 수 있다. 또한 캡 플레이트(160)의 돌출부(161)는 하면이 원통형 케이스(110)의 크림핑부(114)의 하면에 비해서 상부에 위치할 수 있다. 즉, 원통형 케이스(110)의 크림핑부(114)가 캡 플레이트(160)의 돌출부(161)에 비해서 하부로 더 돌출될 수 있다. 따라서 이차 전지(100)를 평평한 일면에 놓았을 경우, 원통형 케이스(110)의 크림핑부(114)가 일면에 닿고, 캡 플레이트(160)의 돌출부(161)는 일면으로부터 이격될 수 있다. 또한 원통형 케이스(110)의 크림핑부(114)가 캡 플레이트(160)의 돌출부(161)에 비해 하부로 더 돌출되므로, 원통형 케이스(110)의 내압에 의해 캡 플레이트(160)가 팽창하여도 캡 플레이트(160)가 일면에 닿는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이차 전지(100)는 원통형 케이스(110)의 내부 압력이 상승 하여도, 전체 층고를 유지할 수 있다.
또한 캡 플레이트(160)는 설정된 압력에 개방될 수 있도록 노치(162)가 제공된다. 원통형 케이스(110)의 내부 압력이 파단 압력 이상이 되면, 노치(162)가 파단되어 이차 전지(100)가 폭발하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 원통형 케이스(110)의 내부에 과도한 내압 발생시 노치(162)가 파단되어, 내부의 과도한 내압을 배출 시킬 수 있다. 캡 플레이트(160)의 노치(162)는 중심부로부터 이격되고, 평면상 링 형상을 갖도록 제공될 수 있다. 다른 예로 노치(162)는 다수의 패턴을 갖도록 제공될 수도 있으며, 본 개시에서 노치(162)의 형상을 한정하는 것은 아니다.
또한 노치(162)는 돌출부(161)로부터 이격되도록 제공될 수 있다. 바람직하게 노치(162)는 캡 플레이트(160)에서 돌출부(161)가 제공되지 않아 돌출부(161)대비 원통형 케이스(110)방향으로 오목한 오목부(163)에 구비될 수 있다. 캡 플레이트(160)는 오목부(163)와 돌출부(161)에 의해 요철이 구비되므로, 원통형 케이스(110)의 내압이 상승하여도 내압을 견딜 수 있다.
제2가스켓(170)은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 수지재질로 제공될 수 있다. 이러한 제2가스켓(170)은 상기 원통형 케이스(110)에서 캡 플레이트(160)사이를 가압하여 밀봉할 수 있으며, 캡 플레이트(160)가 원통형 케이스(110)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 이차 전지(100)은 상면에 음극과 양극이 모두 구비되므로, 다수의 이차 전지(100)를 버스바를 통해 전기적으로 연결할 때, 상면에서만 연결하면 되므로 버스바 연결 구조가 단순해질 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 케이스(110) 및 전극 조립체(120)에 각각 용접되는 집전판(140)은 전극 조립체(120)에 용접되는 전극 용접부(141)와, 전극 용접부(141)의 외측에 제공되는 강성 보강부(142)와, 강성 보강부(142)의 외측에 제공되어 케이스(110)에 용접되는 케이스 용접부(143)를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 전극 용접부(141)는 전극 조립체(120) 및/또는 캡 플레이트(160)의 중앙과 대응되는 영역에 제공되는 관통홀(1411)을 더 포함할 수 있다. 관통홀(1411)은 이차 전지(100)의 제조 공정중 전해액이 전극 조립체(120)로 잘 주액되도록 한다.
일부 예들에서, 집전판(140)의 상면은 대체로 평평하지만, 집전판(140)의 하면은 평평하지 않을 수 있다. 일부 예들에서, 전극 용접부(141)의 두께에 비해 강성 보강부(142) 및/또는 케이스 용접부(143)의 두께가 더 두꺼울 수 있다. 따라서, 강성 보강부(142) 및/또는 케이스 용접부(143)에 의해 집전판(140)의 강성이 보강될 수 있다.
일부 예들에서, 전극 용접부(141)의 두께가 강성 보강부(142) 및/또는 케이스 용접부(143)의 두께보다 더 작을 수 있다. 따라서, 전극 용접부(141)와 전극 조립체(120) 상호간의 용접이 비교적 용이하게 수행될 수 있다.
일부 예들에서, 집전판(140)은 전극 용접부(141)와 강성 보강부(142)의 경계를 따라 제공되는 벤트 노치(1421)를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 벤트 노치(1421)는 집전판(140)의 하면에 제공될 수 있다. 따라서, 이차 전지(100)의 열 폭주시 벤트 노치(1421)가 파단되면서 개방됨으로써, 내부 가스가 더욱 신속하게 외부로 방출될 수 있다.
상술한 바와 같이 케이스 용접부(143)는 강성 보강부(142)로부터 캡 플레이트(160)를 향하여 연장 및 절곡될 수 있으며, 케이스 용접부(143)는 케이스(110)의 비딩부(113)에 용접될 수 있다.
일부 예들에서, 집전판(140)의 외경은 전극 조립체(120)의 외경보다 클 수 있다. 따라서, 집전판(140)이 케이스(110)에 결합될 때 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 집전판(140)의 케이스(110)에 억지끼움 방식으로 결합된 이후, 비딩부(113)의 제공 공정시 집전판(140)의 케이스 용접부(143)가 비딩부(113)의 윤곽을 따라 변형될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 개시는 전극 조립체(120)의 외경보다 큰 외경을 갖는 집전판(140)에 의해, 집전판(140)이 케이스(110)에 강하게 전기적/기계적으로 접촉할 수 있는 이차 전지(100)를 제공할 수 있다.
또한, 본 개시는 케이스(110)의 비딩 및 컬링 공정 수행 시 집전판(140)이 케이스(110)의 원치않는 변형을 방지할 수 있다. 즉, 집전판(140)의 두께(특히, 강성 보강부(142) 및 케이스 용접부(143)의 두께)가 두껍게 제공됨으로써, 집전판(140)이 케이스(110)와의 접촉 영역을 지지하게 됨으로써, 비딩 및 컬링 공정 수행 시 케이스(110)가 찌그러지거나 비대칭적으로 변형되는 현상이 억제될 수 있다.
더불어, 집전판(140)의 두께(특히, 전극 용접부(141)의 두께)는 상대적으로 얇게 되어 전극 조립체(120)와의 용접성이 향상될 수 있다. 또한, 이차 전지(100)의 열폭주시 벤트 노치(1421)의 동작으로 내부 가스를 신속하게 외부로 방출할 수 있고, 중앙의 관통홀(1411)로 인해 전해액 주액 시간을 단축할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 개시에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 개시는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 개시의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 전극 조립체 및 상기 케이스에 각각 용접되는 집전판; 및
    상기 집전판 상에 위치되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하는, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집전판은
    상기 전극 조립체에 용접되는 전극 용접부;
    상기 전극 용접부의 외측에 제공되는 강성 보강부; 및
    상기 강성 보강부의 외측에 제공되어 상기 케이스에 용접되는 케이스 용접부를 포함하는, 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극 용접부는 상기 캡 플레이트의 중앙과 대응되는 영역에 제공되는 관통홀을 더 포함하는, 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전극 용접부의 두께에 비해 상기 강성 보강부 또는 상기 케이스 용접부의 두께가 더 두꺼운, 이차 전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전극 용접부와 상기 강성 보강부의 경계를 따라 제공되는 벤트 노치를 더 포함하는, 이차 전지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 케이스 용접부는 상기 강성 보강부로부터 상기 캡 플레이트를 향하여 절곡된, 이차 전지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 케이스 용접부는 상기 케이스의 비딩부에 용접되는, 이차 전지.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 케이스 용접부와 상기 캡 플레이트의 사이에 개재된 절연 가스켓을 더 포함하는, 이차 전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 집전판의 외경은 상기 전극 조립체의 외경보다 큰, 이차 전지.
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