WO2026079552A1 - 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 이차전지, 전지 팩 및 이차전제 제조방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 용량이 향상되는 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 개시는 개방부를 구비하고, 케이스 연결부를 포함하는 케이스, 케이스에 수용되고, 케이스와 전기적으로 연결되는 전극 조립체, 및 개방부에 삽입되고, 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 케이스 연결부와 연결되는 캡 연결부를 구비하는 캡 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

Description

이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법

본 개시는 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법에 관한 것이다.

이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 스마트폰, 피처폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차 전지는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원 및 전력 저장용 전지 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 이차 전지는 양극 및 음극으로 이루어지는 전극 조립체, 이를 수용하는 케이스, 전극 조립체에 연결되는 전극탭 등을 포함한다.

케이스에 캡 조립체가 안착되기 위해서는 케이스 내부를 향해 오목하게 형성되는 비딩부가 요구된다. 이러한 비딩부에 캡 조립체가 안착되고 크림핑 공정을 통해 캡 조립체가 케이스에 고정된다. 케이스에 비딩부가 형성됨에 따라, 비딩부가 차지하는 공간으로 인해 케이스에 수용되는 전극 조립체의 부피가 감소할 수 있다. 전극 조립체의 부피 감소는 곧 이차전지의 용량 감소로 직결될 수 있다.

이에 따라, 비딩부를 삭제하고 전극 조립체의 부피를 증가시켜, 이차전지의 용량을 향상시킬 수 있는 이차전지가 요구되고 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 발명은 용량이 향상되는 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 비딩공정이 삭제되는 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는: 개방부를 구비하고, 케이스 연결부를 포함하는 케이스; 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스와 전기적으로 연결되는 전극 조립체; 및 상기 개방부에 삽입되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 케이스 연결부와 연결되는 캡 연결부를 구비하는 캡 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 캡 조립체는, 상기 개방부에 배치되는 캡 업; 상기 캡 업과 마주보게 배치되고, 상기 전극 조립체와 연결되는 캡 다운; 상기 캡 업과 상기 캡 다운 사이에 배치되는 벤트 플레이트; 및 상기 벤트 플레이트와 상기 캡 다운 사이에 배치되는 벤트 인슐레이터;를 포함할 수 있다.

상기 캡 조립체와 상기 케이스 사이에 배치되고, 상기 캡 조립체와 상기 케이스를 절연시키는 캡 절연부를 포함할 수 있다.

상기 캡 절연부는 상기 캡 조립체가 상기 케이스에 삽입되면서 변형될 수 있다.

상기 캡 절연부는 상기 캡 조립체가 상기 케이스에 삽입되면서 압축될 수 있다.

상기 캡 연결부는, 상기 캡 절연부에 배치되어 상기 케이스 연결부의 반경방향 내측과 외측을 감싸도록 배치되는 캡 결합부를 포함할 수 있다.

상기 케이스 연결부는 상기 케이스의 반경방향 외측으로 돌출되도록 형성되고, 상기 캡 결합부와 결합되는 케이스 결합부를 포함할 수 있다.

상기 캡 결합부는 결합성형부에 의해 형상이 변형되어 상기 케이스 결합부의 내측 및 외측과 접촉하여 고정될 수 있다.

상기 캡 연결부는, 상기 캡 절연부에 배치되어 상기 케이스의 하부를 향해 벤딩되는 캡 접합부를 포함할 수 있다.

상기 캡 접합부는, 상기 케이스의 하부를 진행할수록 상기 케이스의 중심을 향해 경사지도록 형성되고, 상기 케이스 연결부와 접합되는 캡 접합 접촉부를 포함할 수 있다.

상기 케이스 연결부는, 상기 케이스의 하부를 향해 진행할수록 상기 케이스의 중심을 향해 경사지도록 형성되고, 상기 캡 접합 접촉부와 접합되는 케이스 접합부를 포함할 수 있다.

상기 캡 접합 접촉부 및 상기 케이스 접합부는 용접 결합될 수 있다.

상기 전극 조립체는, 양극부, 분리막 및 음극부가 적층되는 전극부; 상기 전극부의 상측 및 하측에 배치되는 전극절연부; 및 상기 케이스 및 상기 캡 조립체와 상기 전극부를 전기적으로 연결하고, 상기 전극절연부를 관통하는 전극탭부;를 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전지 팩은: 하우징; 및 상기 하우징 내부에 배치되는 복수개의 이차전지를 포함하고, 상기 이차전지는, 개방부를 구비하고, 케이스 연결부를 포함하는 케이스; 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스와 전기적으로 연결되는 전극 조립체; 상기 개방부에 삽입되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 캡 조립체; 및 상기 캡 조립체에 배치되고, 상기 케이스 연결부와 연결되는 캡 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은: 개방부 및 케이스 연결부를 포함하는 케이스에 전극 조립체를 삽입하는 전극 조립체 삽입단계; 상기 전극 조립체와 캡 조립체를 전기적으로 연결시키고, 상기 개방부에 상기 캡 조립체를 삽입시키는 캡 조립체 삽입단계; 및 상기 캡 조립체에 배치되는 캡 연결부와 상기 케이스 연결부를 연결시키는 연결부 연결단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 캡 연결부는 상기 캡 조립체와 상기 케이스를 절연시키는 캡 절연부를 포함할 수 있다.

상기 캡 조립체 삽입단계에서, 상기 캡 절연부는 상기 케이스에 삽입되면서 변형될 수 있다.

상기 연결부 연결단계에서, 상기 캡 절연부에 배치되는 캡 결합부는 상기 케이스 연결부의 반경방향 내측과 외측을 감쌀 수 있다.

상기 연결부 연결단계에서, 상기 케이스 연결부에 배치되는 케이스 접합부와 상기 캡 절연부에 배치되는 캡 접합부를 접합시킬 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법을 통해 용량이 증가할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법을 통해 비딩공정을 생략하여 공정을 단순화시킬 수 있다.

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 아니된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 분리된 것에 대한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 분리된 것을 확대한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지에 대한 단면도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지를 결합성형부로 성형하는 것을 도시하는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지가 결합성형부에 의해 성형된 것을 도시하는 단면도이다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 결합성형부에 의해 성형되는 것을 확대한 단면도이다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 분리된 것에 대한 단면도이다.

도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 분리된 것을 확대한 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차전지가 결합성형부에 의해 성형된 것을 도시하는 단면도이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 포함하는 전지팩에 대한 사시도이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 제조하는 제조방법에 대한 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 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 해석되어야만 한다. 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. 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. 또한, 본 발명의 실시 예들을 기술할 때 "~할 수 있다", "~일 수 있다"는 "본 발명의 하나 이상의 실시 예”를 포함할 수 있다.

또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면을 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 서로 다른 실시예에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여될 수 있다.

2개의 비교 대상이 '동일'하다는 언급은 '실질적으로 동일'한 것을 의미한다. 따라서 실질적 동일은 당업계에서 낮은 수준으로 간주되는 편차, 예를 들어 5% 이내의 편차를 가지는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 소정 영역에서 어떠한 파라미터가 균일하다는 것은 평균적 관점에서 균일하다는 것을 의미할 수 있다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 복수일 수도 있다.

구성요소의 "상부(또는 하부)" 또는 구성요소의 "상(또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면(또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에(또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접솔됙 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결(electrically coupled)되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.

명세서 전체에서 "A 및/또는 B"라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미한다. 즉, “및/또는”은 열거된 복수의 항목들의 모든 조합 또는 임의의 조합을 포함한다. "C 내지 D"라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

"A, B 및 C 중 적어도 하나", "A, B 또는 C 중 적어도 하나", "A, B 및 C 그룹에서 선택된 적어도 하나" 또 "A, B 및 C 중에서 선택된 적어도 하나"와 같은 구문이 요소 A, B 및 C의 목록을 지정하는 데 사용될 때, 구문은 임의의 모든 적합한 조합을 지칭할 수 있다.

"사용(use)"이라는 용어는 "활용(utilize)"이라는 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로", "약" 및 유사한 용어는 정도의 용어가 아닌 근사의 용어로 사용되며, 당해 기술분야의 일반기술자가 인식할 측정 또는 계산된 값의 내재적 변동을 고려하기 위한 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 요소, 구성 요소, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 제한되어서는 안 될 것이다. 이 용어는 한 요소, 구성요소, 영역, 도면층 또는 단면을 다른 요소, 구성요소, 영역, 도면층 또는 단면과 구별하는 데 사용된다. 따라서, 아래에서 논의되는 제1 요소, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션은 예시적인 실시예들의 가르침으로부터 벗어나지 않고 제2 요소, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션으로 명명될 수 있다.

도면에 도시 된 바와 같이 한 요소 또는 특징과 다른 요소(들) 또는 특징 (들)과의 관계를 설명하기 위해 설명의 용이성을 위해 "하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)" 등과 같은 공간적 상대 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 위치는 도형들에 묘사된 방향 외에도 사용 또는 동작 중인 디바이스의 상이한 방향들을 포괄하기 위한 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집히면 다른 요소가 "아래" 또는 "하부"로 설명된 요소가 다른 요소 "위" 또는 "상부"로 이해된다. 따라서, "아래"라는 용어는 위와 아래의 방향 모두를 포괄할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시의 실시 예를 기술하기 위한 것이며, 본 개시의 제한을 의도하지 않는다.

이하에서 복수개의 실시예를 들어 본 발명을 설명함에 있어서는, 복수개의 실시예에 걸쳐 서로 동일하거나 대응되는 구성요소에 대해서는 그 설명의 중복을 생략하기로 한다. 예를 들어, 일 실시예에 개시된 구성과 동일하거나 대응되는 구성이 다른 실시예에 개시되는 경우, 이에 해당되는 구성에 대해서는 다른 실시예에 대한 설명에서 생략하고, 일 실시예와 비교해 차이점을 가지는 구성을 위주로 하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 분리된 것에 대한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 분리된 것을 확대한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차전지(1)는 케이스(10), 캡 조립체(20), 전극 조립체(30), 및 전극탭(40)을 포함할 수 있다.

이하에서는 이차전지(1)가 리튬 이온 이차전지로서　원통형 배터리인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 이차전지(1)는 리튬 폴리머 배터리 또는 각형 배터리일 수 있다.

케이스(10)는 이차전지(1)의 개략적인 외관을 형성할 수 있다. 케이스(10)는 전기적으로 통전 가능하게 구비될 수 있다. 예를 들어, 케이스(10)는 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 적어도 어느 하나 이상의 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라 케이스(10)는 외부 충격으로부터 전극 조립체(30)를 보호하고, 전극 조립체(30)의 충방전 동작에 수반되는 열을 외부로 방출시키는 방열 기능을 수행할 수 있다.

본 실시예에 따른 케이스(10)는 원통 형상의 측벽부(11)를 포함할 수 있다. 케이스(10)의 일방향(예: Z축 방향)에 대해 수직한 측벽부(11)의 양단부는 개방되어 있도록 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 측벽부(11)의 상측(예: +Z축 방향)이 개방되어 있도록 형성될 수 있다.

케이스(10)는 측벽부(11)의 하단부(예: -Z축 방향)를 폐쇄하는 바닥부(12)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 바닥부(12)는 대략 원판의 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 바닥부(12)는 케이스(10)의 측벽부(11)에 대해 수직하게 배치될 수 있다. 바닥부(12)의 둘레면은 측벽부(11)의 하단부에 결합될 수 있다. 바닥부(12)는 드로잉 공정 등에 의해 측벽부(11)와 일체로 성형될 수 있고, 이와 달리 측벽부(11)와 별도로 제작된 이후 용접 등에 의해 측벽부(11)에 결합되는 것도 가능하다.

케이스(10)는 측벽부(11)의 상단부(예: +Z축 방향)를 개방하는 개방부(13)를 더 포함할 수 있다. 개방부(13)는 케이스(10)의 상단 영역에서 후술하는 전극 조립체(30)가 케이스(10)의 내부로 삽입되는 경로를 제공하고, 후술하는 캡 조립체(20)가 설치될 수 있는 공간을 제공하는 구성으로서 기능할 수 있다. 본 실시예에 따른 개방부(13)는 바닥부(12)의 반대측에 위치한 측벽부(11)의 상단부 영역에 의해 둘러싸여지는 빈 공간을 의미할 수 있다.

전극 조립체(30)는 이차전지(1)에서 전력의 충전 및 방전 동작을 수행하는 단위 구조체로서 기능할 수 있다. 전극 조립체(30)는 제1전극판(31), 제2전극판(32) 및 제1전극판(31)과 제2전극판(32)의 사이에 배치되는 분리막(33)을 포함할 수 있다.

전극 조립체(30)는 케이스(10)의 내부에 배치될 수 있다. 전극 조립체(30)는 케이스(10)의 개방부(13)를 통해 케이스(10)의 내부로 삽입될 수 있다.

전극탭(40)은 전극 조립체(30)를 케이스(10) 및 캡 조립체(20)와 전기적으로 연결시킬 수 있다. 전극탭(40)은 제1전극탭(41) 및 제2전극탭(42)을 포함할 수 있다. 제1전극탭(41)은 제1전극판(31)과 전기적으로 연결될 수 있고, 캡 조립체(20)와 전기적으로 연결될 수 있다.

제2전극탭(42)은 제2전극판(32)과 전기적으로 연결될 수 있고, 케이스(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2전극탭(42)은 바닥부(12)와 전기적으로 연결될 수 있다.

전극 조립체(30)는 권취축을 중심으로 권취된 형태를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 전극 조립체(30)는 제1전극판(31), 분리막(33) 및 제2전극판(32)이 적층된 상태에서 권취축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향을 따라 권취된 형태를 가질 수 있다. 이에 따라 전극 조립체(30)는 대략 젤리롤의 형태를 가질 수 있다. 전극 조립체(30)의 단면 형상은 원형 이외에도 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 설계 변경이 가능하다. 여기서, 권취축은 전극 조립체(30)의 중앙부를 관통하는 직선을 의미할 수 있다.

제1전극판(31)은 전극 조립체(30)의 양극으로 기능할 수 있다. 제1전극판(31)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 재질을 포함하는 포일의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1전극판(31)은 이차전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 그 종류, 크기 및 형상 등이 특별히 제한되는 것은 아니다.

제1전극판(31)의 적어도 일부에는 제1활물질층이 도포될 수 있다. 제1활물질층은 제1전극판(31)의 양면에 도포될 수 있고, 이와 달리 제1전극판(31)의 일면에만 도포되는 것도 가능하다.

제1전극판(31)이 양극으로 기능함에 따라, 제1활물질층은 양극 활물질을 포함할 수 있다.

양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물(리티에이티드 인터칼레이션 화합물)일 수 있다. 보다 구체적으로, 구체적으로는 코발트, 망간, 니켈, 철 및 이들의 조합에서 선택되는 금속과 리튬과의 복합 산화물 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.

일 예로, 양극 활물질은 리튬-철-인 산화물(LiFePO4, LFP), 리튬-망간-철-인 산화물(LiMnFePO4, LMFP), 리튬-니켈-코발트-망간 산화물(LiNixCoyMnzO2, NCM)중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, x+y+z=1을 만족할 수 있다. 양극 활물질은 리튬-철-인 산화물(LiFePO4, LFP), 리튬-망간-철-인 산화물(LiMnFePO4, LMFP), 리튬-니켈-코발트-망간 산화물(LiNixCoyMnzO2, LNCM) 중 어느 하나만을 포함할 수 있고, 리튬-철-인 산화물(LiFePO4, LFP), 리튬-망간-철-인 산화물(LiMnFePO4, LMFP), 리튬-니켈-코발트-망간 산화물(LiNixCoyMnzO2, LNCM)중 어느 두개 또는 이들을 모두 포함하는 것도 가능하다.

제1활물질층은 양극 도전재를 더 포함할 수 있다.

양극 도전재는 제1활물질층에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용 가능하다. 양극 도전재의 예로는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 등의 탄소계 물질, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등을 함유하는 금속 분말 또는 금속 섬유 형태의 금속계 물질 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.

제1활물질층은 양극 바인더를 더 포함할 수 있다.

양극 바인더는 양극 활물질을 구성하는 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 제1전극판(31)에 잘 부착시키는 역할을 한다.

양극 바인더의 예로는 비수계 바인더, 수계 바인더, 건식 바인더 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.

비수계 바인더로는 폴리비닐클로라이드, 카복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 프로필렌 공중합체, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아마이드이미드, 폴리이미드 또는 이들의 조합을 들 수 있다.

수계 바인더는 스티렌-부타디엔 러버, (메타)아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, (메타)아크릴로나이트릴-부타디엔 러버, (메타)아크릴 고무, 부틸고무, 불소고무, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에피클로로하이드린, 폴리포스파젠, 폴리(메타)아크릴로나이트릴, 에틸렌프로필렌다이엔공중합체, 폴리바이닐피리딘, 클로로설폰화폴리에틸렌, 라텍스, 폴리에스터수지, (메타)아크릴 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐알콜 및 이들의 조합에서 선택되는 것일 수 있다.

양극 바인더로 수계 바인더를 사용하는 경우, 점성을 부여할 수 있는 셀룰로즈 계열 화합물을 더욱 포함할 수 있다. 이 셀룰로즈 계열 화합물로는 카복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 알칼리 금속으로는 Na, K 또는 Li를 사용할 수 있다.

건식 바인더는 섬유화가 가능한 고분자 물질로서, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드 또는 이들의 조합일 수 있다.

제1전극판(31)은 후술하는 캡 조립체(20)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극판(31)이 전극 조립체(30)의 양극으로 기능함에 따라, 캡 조립체(20)는 이차전지(1)의 양극 단자로서 기능할 수 있다. 일 예로, 제1전극판(31)은 제1전극탭(41)에 의해 캡 조립체(20)와 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 제1전극탭(41)은 구리, 구리합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 도전성의 금속 재질을 포함할 수 있다. 제1전극탭(41)은 전극 조립체(30)의 상측(예: +Z축 방향)에 배치되고, 제1전극탭(41)의 양단부가 각각 제1전극판(31) 및 캡 조립체(20)와 연결될 수 있다. 제1전극탭(41)의 일단부는 제1전극판(31)에 직접 연결될 수 있고, 제1전극판(31)과 연결된 별도의 집전판(미도시)을 매개로 제1전극판(31)과 간접적으로 연결되는 것도 가능하다.

제2전극판(32)은 전극 조립체(30)의 음극으로 기능할 수 있다. 제2전극판(32)은 구리, 구리합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 재질을 포함하는 포일의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2전극판(32)은 제1전극판(31)과 소정 간격 이격되어 마주보게 배치될 수 있다.

제2전극판(32)은 이차전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 그 종류, 크기 및 형상 등이 특별히 제한되는 것은 아니다.

제2전극판(32)의 적어도 일부에는 제2활물질층이 도포될 수 있다. 제2활물질층은 제2전극판(32)의 양면에 도포될 수 있고, 이와 달리 제2전극판(32)의 일면에만 도포되는 것도 가능하다.

제2전극판(32)이 음극으로 기능함에 따라, 제2활물질층은 음극 활물질을 포함할 수 있다.

음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질, 리튬 금속, 리튬 금속의 합금, 리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질 또는 전이 금속 산화물을 포함할 수 있다.

리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로는 탄소계 음극 활물질로, 예를 들어 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 결정질 탄소의 예로는 무정형, 판상형, 인편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 인조 흑연과 같은 흑연을 들 수 있고, 비정질 탄소의 예로는 소프트 카본 또는 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등을 들 수 있다.

리튬 금속의 합금으로는 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al 및 Sn에서 선택되는 금속의 합금이 사용될 수 있다.

리튬에 도프 및 탈도프 가능한 물질로는 Si계 음극 활물질 또는 Sn계 음극 활물질을 사용할 수 있다. Si계 음극 활물질은 실리콘, 실리콘-탄소 복합체, SiOx(x= 1 or 2), Si-Q 합금(Q는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소(Si를 제외함), 15족 원소, 16족 원소, 전이금속, 희토류 원소 및 이들의 조합에서 선택됨), 또는 이들의 조합일 수 있다. Sn계 음극 활물질로는 Sn, SnO2, Sn계 합금 또는 이들의 조합일 수 있다.

실리콘-탄소 복합체는 실리콘과 비정질 탄소의 복합체일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 실리콘-탄소 복합체는 실리콘 입자 및 실리콘 입자의 표면에 비정질 탄소가 코팅된 형태일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 1차 입자들이 조립된 2차 입자(코어) 및 이 2차 입자 표면에 위치하는 비정질 탄소 코팅층(쉘)을 포함할 수 있다. 비정질 탄소는 실리콘 1차 입자들 사이에도 위치하여, 예를 들어, 실리콘 1차 입자들이 비정질 탄소로 코팅될 수 있다. 2차 입자는 비정질 탄소 매트릭스에 분산되어 존재할 수 있다.

실리콘-탄소 복합체는 결정질 탄소를 더욱 포함할 수도 있다. 예를 들어, 실리콘-탄소 복합체는 결정질 탄소 및 실리콘 입자를 포함하는 코어 및 이 코어 표면에 위치하는 비정질 탄소 코팅층을 포함할 수 있다.

Si계 음극 활물질 또는 Sn계 음극 활물질은 탄소계 음극 활물질과 혼합하여 사용될 수 있다.

제2활물질층은 음극 도전재, 음극 바인더를 더 포함할 수 있다.

음극 도전재는 제2활물질층에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용 가능하다. 음극 도전재의 예로는 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 탄소나노섬유, 탄소나노튜브 등의 탄소계 물질, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등을 함유하는 금속 분말 또는 금속 섬유 형태의 금속계 물질 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.

음극 바인더는 음극 활물질을 구성하는 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 음극 활물질을 제2전극판(32)에 잘 부착시키는 역할을 한다.

음극 바인더의 예로는 비수계 바인더, 수계 바인더, 건식 바인더 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다.

비수계 바인더로는 폴리비닐클로라이드, 카복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 프로필렌 공중합체, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아마이드이미드, 폴리이미드 또는 이들의 조합을 들 수 있다.

수계 바인더는 스티렌-부타디엔 러버, (메타)아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, (메타)아크릴로나이트릴-부타디엔 러버, (메타)아크릴 고무, 부틸고무, 불소고무, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에피클로로하이드린, 폴리포스파젠, 폴리(메타)아크릴로나이트릴, 에틸렌프로필렌다이엔공중합체, 폴리바이닐피리딘, 클로로설폰화폴리에틸렌, 라텍스, 폴리에스터수지, (메타)아크릴 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐알콜 및 이들의 조합에서 선택되는 것일 수 있다.

음극 바인더로 수계 바인더를 사용하는 경우, 점성을 부여할 수 있는 셀룰로즈 계열 화합물을 더욱 포함할 수 있다. 이 셀룰로즈 계열 화합물로는 카복시메틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 또는 이들의 알칼리 금속염 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 알칼리 금속으로는 Na, K 또는 Li를 사용할 수 있다.

건식 바인더는 섬유화가 가능한 고분자 물질로서, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드 또는 이들의 조합일 수 있다.

제2전극판(32)은 케이스(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 제2전극판(32)은 제2전극탭(42)에 의해 케이스(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2전극판(32)이 전극 조립체(30)의 음극으로 기능함에 따라, 케이스(10)는 이차전지(1)의 음극 단자로서 기능할 수 있다. 본 실시예에 따른 제2전극탭(42)은 구리, 구리합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 도전성의 금속 재질을 포함할 수 있다. 제2전극탭(42)은 전극 조립체(30)의 하측에 배치되고, 양단부가 각각 제2전극판(32) 및 케이스(10)의 바닥부(12)와 연결될 수 있다. 제2전극탭(42)의 일단부는 제2전극판(32)에 직접 연결될 수 있고, 제2전극판(32)과 연결된 별도의 집전판(미도시)을 매개로 제2전극판(32)과 간접적으로 연결되는 것도 가능하다.

분리막(33)은 제1전극판(31)과 제2전극판(32)의 사이에 배치될 수 있다. 분리막(33)은 제1전극판(31)과 제2전극판(32) 사이의 리튬 이온의 이동은 허용하면서 제1전극판(31)과 제2전극판(32)의 단락을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

이러한 분리막(33)으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드 또는 이들의 2층 이상의 다층막이 사용될 수 있으며, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2층 세퍼레이터, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 3층 세퍼레이터, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 세퍼레이터 등과 같은 혼합 다층막이 사용될 수 있다.

분리막(33)은 다공성 기재, 그리고 다공성 기재의 일면 또는 양면에 위치하는 유기물, 무기물 또는 이들의 조합을 포함하는 코팅층을 포함할 수 있다.

다공성 기재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터, 폴리아세탈, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에터케톤, 폴리아릴에터케톤, 폴리에터이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리에터설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 사이클릭 올레핀 코폴리머, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 유리 섬유, 테프론, 및 폴리테트라플루오로에틸렌에서 선택된 어느 하나의 고분자, 또는 이들 중 2종 이상의 공중합체 또는 혼합물로 형성된 고분자막일 수 있다.

유기물은 폴리비닐리덴플루오라이드계 중합체 또는 (메타)아크릴계 중합체를 포함할 수 있다.

무기물은 Al2O3, SiO2, TiO2, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, GaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, SrTiO3, BaTiO3, Mg(OH)2, 보헤마이트(boehmite) 및 이들의 조합에서 선택되는 무기 입자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

유기물과 무기물은 하나의 코팅층에 혼합되어 존재하거나 유기물을 포함하는 코팅층과 무기물을 포함하는 코팅층이 적층된 형태로 존재할 수 있다.

분리막(33)은 한 쌍으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 분리막(33)은 제1전극판(31) 또는 제2전극판(32)의 양면과 각각 마주보게 배치될 수 있다. 한 쌍의 분리막(33)은 제1전극판(31) 및 제2전극판(32)과 함께 권취축을 중심으로 권취될 수 있다.

전극 조립체(30)의 양측에는 제1절연판(301)과 제2절연판(302)이 각각 배치될 수 있다. 제1절연판(301)과 제2절연판(302)은 고무, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 절연 재질을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 제1절연판(301)은 대략 원판 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1절연판(301)은 전극 조립체(30)의 상면과 캡 조립체(20) 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라 제1절연판(301)은 전극 조립체(30)의 상면이 캡 조립체(20)와 직접적으로 접촉되는 것을 차단하고, 전극 조립체(30)와 캡 조립체(20)를 상호 절연시킬 수 있다. 제1절연판(301)에는 제1전극탭(41)이 통과할 수 있는 관통홀(미도시)이 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 제2절연판(302)은 대략 원판 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2절연판(302)은 전극 조립체(30)의 하면과 케이스(10)의 바닥부(12)의 사이에 배치될 수 있다. 이에 따라 제2절연판(302)은 전극 조립체(30)의 하면이 케이스(10)의 바닥부(12)와 직접적으로 접촉되는 것을 차단하고, 전극 조립체(30)와 케이스(10)의 바닥부(12)를 상호 절연시킬 수 있다. 제2절연판(302)에는 제2전극탭(42)이 통과할 수 있는 관통홀(미도시)이 형성될 수 있다.

캡 조립체(20)는 케이스(10)와 결합되고, 케이스(10)의 개방부(13)를 밀폐시킬 수 있다.

일 예로, 캡 조립체(20)는 측벽부(11)의 상단부 즉, 개방부(13)에 배치될 수 있다. 측벽부(11)에는 케이스(10)의 반경 바깥 방향을 향해 연장되는 케이스 연결부(14)가 형성될 수 있다.

케이스 연결부(14)는 캡 조립체(20)의 하측(예: -Z축 방향)에 배치되고, 캡 조립체(20)가 케이스(10)의 내부로 설정거리 이상 삽입되는 것을 제한할 수 있다.

케이스 연결부(14)는 케이스 결합부(141) 및 케이스 접합부(예: 도 11의 케이스 접합부(142))를 포함할 수 있다. 케이스 결합부(141)는 도 2 내지 도 10에 도시되는 이차전지(1)의 제1실시예이며, 케이스 접합부(142)는 도 11 내지 도 13에 도시되는 이차전지(1)의 제2실시예이다.

케이스 결합부(141)는 성형되어 캡 조립체(20)와 연결될 수 있으며, 케이스 접합부(142)는 접합에 의해 캡 조립체(20)와 연결될 수 있다.

케이스(10)와 캡 조립체(20)의 사이에는 캡 절연부(24)가 배치될 수 있다. 캡 절연부(24)는 자체적인 탄성 복원력에 의해 캡 조립체(20)를 개방부(13)에 위치 고정시키고, 케이스(10)와 캡 조립체(20)를 전기적으로 상호 절연시키며, 케이스(10)와 캡 조립체(20)의 사이로 수분 또는 전해액이 유입 또는 유출되는 것을 차단하는 구성으로서 기능할 수 있다.

캡 조립체(20)는 제1전극탭(41)에 의해 제1전극판(31)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극판(31)이 전극 조립체(30)의 양극으로 기능함에 따라 캡 조립체(20)는 이차전지의 양극 단자로서 기능할 수 있다.

캡 조립체(20)는 과전류 등으로 인해 케이스(10) 내부의 압력이 상승되는 경우　이차전지(1)와 외부 장치의 전기적인 연결을 차단할 수 있다. 캡 조립체(20)는 케이스(10) 내부의 압력이 설정 크기 이상으로 상승되는 경우 파열되며 케이스(10)의 내부 공간을 케이스(10)의 외부 공간과 연통시킬 수 있다. 이에 따라 캡 조립체(20)는 과전류의 발생 시 이차전지(1)의 폭발 위험성을 감소시킬 수 있다.

캡 조립체(20)는 캡 업(21), 캡 다운(22), 벤트 플레이트(23), 캡 절연부(24), 벤트 인슐레이터(25), 연장부(26), 접촉부(27), 및 캡 연결부(28)를 포함할 수 있다.

캡 업(21)은 캡 조립체(20)의 상측 외관을 형성하고, 개방부(13)에 배치될 수 있다. 캡 업(21)은 후술하는 캡 다운(22) 및 벤트 플레이트(23)에 의해 제1전극판(31)과 전기적으로 연결될 수 있다.

본 실시예에 따른 캡 업(21)은 중앙부가 상측으로 볼록하게 돌출된 원판의 형태를 가질 수 있다. 캡 업(21)의 중심은 케이스(10)의 중심과 동축상에 위치할 수 있다. 캡 업(21)의 중앙부는 케이스(10)의 외부(예: +Z축 방향)로 돌출될 수 있다. 캡 업(21)의 가장자리부는 케이스(10)의 내부에 배치될 수 있다. 캡 업(21)의 가장자리부의 둘레면은 캡 절연부(24)와 소정 간격 이격될 수 있다. 캡 업(21)은 니켈, 알루미늄, 구리 등 전기적으로 통전 가능한 재질로 구비될 수 있다.

캡 업(21)에는 케이스(10) 내부에서 발생하는 가스 등을 케이스(10)의 외부로 배출시키기 위한 캡 업 홀(211)이 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 캡 업 홀(211)은 캡 업(21)의 중앙부의 둘레면을 관통하는 홀의 형태를 가질 수 있다. 캡 업 홀(211)은 복수개로 구비될 수 있다. 복수개의 캡 업 홀(211)은 캡 업(21)의 중앙부의 둘레면을 따라 소정 간격으로 나열될 수 있다.

캡 다운(22)은 캡 업(21)과 마주보게 배치되고, 전극 조립체(30)와 전기적으로 연결될 수 있다.

본 실시예에 따른 캡 다운(22)은 대략 원판 형태를 갖도록 형성되고, 케이스(10)의 내부에 배치될 수 있다. 캡 다운(22)은 캡 업(21)의 하측에 배치될 수 있다. 즉, 캡 다운(22)은 캡 업(21)과 전극 조립체(30)의 사이에 배치될 수 있다. 캡 다운(22)의 중심축은 케이스(10)의 중심과 동축상에 배치될 수 있다. 캡 다운(22)의 상면은 캡 업(21)의 하면과 이격되게 배치될 수 있다.

캡 다운(22)의 면적은 케이스(10)의 중심에 대해 수직한 전극 조립체(30)의 단면적보다 작을 수 있다. 그러나 캡 다운(22)의 면적은 이에 한정되는 것은 아니고, 전극 조립체(30)의 단면적과 동일하거나, 전극 조립체(30)의 단면적보다 큰 것도 가능하다.

캡 다운(22)은 니켈, 알루미늄, 구리 등 전기적으로 통전 가능한 재질로 구비될 수 있다. 캡 다운(22)은 전극 조립체(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 제1전극판(31)으로부터 연장되는 제1전극탭(41)의 단부는 용접 등 다양한 종류의 결합 방식에 의해 캡 다운(22)의 하측면에 연결될 수 있다. 캡 다운(22)은 후술하는 벤트 플레이트(23)에 의해 캡 업(21)과 전기적으로 연결될 수 있다.

캡 다운(22)에는 캡 다운(22)을 상하로 관통하는 캡 다운 홀(221)이 형성될 수 있다. 캡 다운 홀(221)은 과전류의 발생 시 케이스(10)의 내부에서 생성되는 가스 등이 캡 다운(22)을 통과하는 경로를 제공하는 구성으로서 기능할 수 있다. 캡 다운 홀(221)은 복수개로 구비될 수 있다. 복수개의 캡 다운 홀(221)은 캡 다운(22)의 중심축을 중심으로 한 원주 상을 따라 나열될 수 있다.

벤트 플레이트(23)는 캡 업(21)과 캡 다운(22)의 사이에 배치될 수 있다. 벤트 플레이트(23)는 이차 전지(2)의 정상 작동 시 캡 업(21)과 캡 다운(22)의 사이에서 전류의 통전 경로를 제공할 수 있다. 벤트 플레이트(23)는 과전류의 발생 시 케이스(10)의 내부에서 발생되는 가스의 압력에 의해 형상이 변형되며 캡 업(21)과 캡 다운(22)의 전기적인 연결을 차단할 수 있다. 벤트 플레이트(23)는 케이스(10)의 내부 압력이 설정 크기 이상으로 상승되는 경우 파열되며 캡 업 홀(211)과 캡 다운 홀(221)의 사이의 가스의 배출 경로를 개방할 수 있다.

본 실시예에 따른 벤트 플레이트(23)는 대략 원판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 벤트 플레이트(23)는 상하 양면이 각각 캡 업(21) 및 캡 다운(22)과 마주보게 배치될 수 있다. 벤트 플레이트(23)의 하면은 캡 다운 홀(221)과 마주보게 배치될 수 있다. 벤트 플레이트(23)의 중심축은 케이스(10)의 중심과 동축상에 배치될 수 있다. 벤트 플레이트(23)는 니켈, 알루미늄, 구리 등과 같이 통전 가능한 재질로 구비될 수 있다.

벤트 플레이트(23)와 캡 다운(22)의 사이에는 벤트 인슐레이터(25)가 배치될 수 있다. 벤트 인슐레이터(25)는 벤트 플레이트(23)의 일부와 캡 다운(22)의 일부의 직접적인 접촉을 방지하고, 벤트 플레이트(23)와 캡 다운(22)의 전기적인 연결이 후술하는 접촉부(27)에 의해서만 이루어지도록 유도하는 구성으로서 기능할 수 있다.

본 실시예에 따른 캡 절연부(24)는 고무, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 절연 재질을 포함할 수 있다. 캡 절연부(24)는 대략 링 형태를 갖도록 형성되어 케이스 연결부(14)의 내측에 배치될 수 있다. 캡 절연부(24)의 외측면은 측벽부(11)의 내측면에 밀착되고, 캡 절연부(24)의 내측면은 캡 조립체(20)의 외측면에 밀착될 수 있다.

캡 절연부(24)의 외경(OD)은 측벽부(11)의 내경(ID)보다 크게 마련될 수 있다. 캡 절연부(24)의 외경(OD)이 측벽부(11)의 내경(ID)보다 크게 마련됨에 따라, 캡 조립체(20)가 케이스(10)에 삽입될 때, 캡 절연부(24)는 압축될 수 있다. 캡 절연부(24)가 압축됨에 따라, 캡 조립체(20)는 케이스(10)에 고정될 수 있다.

캡 절연부(24)의 외경(OD)은 대략 20.5mm 이상, 23.0mm 이하로 마련될 수 있으며, 케이스(10)의 내경(ID)은 대략 19.5mm 이상, 20.8mm 이하로 마련될 수 있다. 캡 조립체(20)가 케이스(10)에 삽입될 때, 캡 절연부(24)의 외경(OD)은 대략 0.5% 내지 10% 줄어들 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 절연부(24)의 외경(OD)은 대략 2% 내지 3% 줄어들 수 있다.

본 실시예에 따른 벤트 인슐레이터(25)는 중공형의 링 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 벤트 인슐레이터(25)의 중심축은 케이스(10)의 중심 및 벤트 플레이트(23)의 중심축과 동축상에 위치할 수 있다. 벤트 인슐레이터(25)의 상면은 벤트 플레이트(23)의 하면에 접촉되고, 벤트 인슐레이터(25)의 하면은 캡 다운(22)의 상면에 접촉될 수 있다. 벤트 인슐레이터(25)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 절연 재질로 형성될 수 있다.

연장부(26)는 벤트 플레이트(23)로부터 연장되고, 캡 업(21)과 연결될 수 있다. 연장부(26)는 캡 업(21)에 대해 벤트 플레이트(23)를 지지하고, 캡 업(21)과 벤트 플레이트(23)의 사이의 전기적인 연결을 제공하는 구성으로서 기능할 수 있다. 연장부(26)는 벤트 플레이트(23)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 연장부(26)는 지지부(261), 힌지부(262)를 포함할 수 있다.

지지부(261)는 연장부(26)의 일측 외관을 형성하고, 캡 업(21)과 연결될 수 있다.

본 실시예에 따른 지지부(261)는 캡 업(21)의 단부 즉, 캡 절연부(24)와 마주보는 캡 업(21)의 가장자리 영역을 감싸도록 배치될 수 있다. 일 예로, 지지부(261)는 대략 U자 형태의 단면 형상을 가질 수 있다. 지지부(261)의 일단부는 캡 업(21)의 상면에 접촉되고, 지지부(261)의 타단부는 하방으로 절곡되어 캡 업(21)의 하면에 접촉될 수 있다. 지지부(261)는 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 등 다양한 종류의 결합 방식에 의해 캡 업(21)에 결합될 수 있다.

힌지부(262)는 연장부(26)의 타측 외관을 형성하고, 지지부(261)와 벤트 플레이트(23)의 사이에 배치될 수 있다. 힌지부(262)는 지지부(261)와 벤트 플레이트(23)를 상호 연결시키고, 케이스(10)의 내부 압력이 상승되는 경우 벤트 플레이트(23)의 변형을 안내하는 구성으로서 기능할 수 있다.

본 실시예에 따른 힌지부(262)는 대략 원형의 링 형태를 갖고, 지지부(261)와 벤트 플레이트(23)의 사이에 배치될 수 있다. 힌지부(262)의 내주면은 벤트 플레이트(23)에 연결되고, 힌지부(262)의 외주면은 지지부(261)의 타단부에 연결될 수 있다. 힌지부(262)는 외주면으로부터 내주면을 향할수록 하방으로 단차지게 연장될 수 있다. 일 예로, 힌지부(262)의 중앙부는 L자 형태로 절곡된 단면을 가질 수 있다. 힌지부(262)의 중앙부의 절곡 각도는 도 2에 도시된 각도 이외에도 다양한 각도로 설계 변경이 가능하다.

과전류의 발생 시, 벤트 플레이트(23)는 힌지부(262)를 기준으로 변형될 수 있다. 일 예로, 과전류로 인해 케이스(10)의 내부 압력이 상승되는 경우, 캡 다운 홀(221)을 통과한 가스는 벤트 플레이트(23)를 상방으로 가압하고, 벤트 플레이트(23)는 힌지부(262)의 절곡 각도의 변화에 의해 중앙부가 상방으로 볼록하게 돌출되는 형태로 변형될 수 있다.

접촉부(27)는 벤트 플레이트(23)로부터 캡 다운(22)을 향해 돌출되고, 캡 다운(22)과 접촉될 수 있다. 접촉부(27)는 벤트 플레이트(23)와 캡 다운(22)을 전기적으로 연결시키는 구성으로서 기능할 수 있다. 이에 따라 제1전극판(31)으로부터 발생되는 전류는 제1전극탭(41), 캡 다운(22), 접촉부(27), 벤트 플레이트(23), 연장부(26)를 순차적으로 거쳐 캡 업(21)으로 전달될 수 있다.

본 실시예에 따른 접촉부(27)는 벤트 플레이트(23)의 하면으로부터 하방으로 돌출될 수 있다. 접촉부(27)의 하면은 캡 다운(22)의 상면에 접촉될 수 있다. 접촉부(27)의 중심축은 케이스(10)의 중심 및 벤트 플레이트(23)의 중심축과 동축상에 위치할 수 있다. 접촉부(27)의 직경은 벤트 인슐레이터(25)의 내경보다 작은 범위 내에서 다양하게 설계 변경이 가능하다.

케이스(10)의 내부 압력의 상승으로 인한 벤트 플레이트(23)의 변형 시, 접촉부(27)는 캡 다운(22)과 분리될 수 있다. 이에 따라 과전류의 발생 시, 캡 다운(22)과 벤트 플레이트(23)의 전기적인 연결이 차단될 수 있다.

본 실시예에 따른 벤트 플레이트(23)의 일부의 두께는 케이스(10)의 중심을 향할수록 증가할 수 있다. 여기서, 벤트 플레이트(23)의 두께는 케이스(10)의 중심에 대해 나란한 벤트 플레이트(23)의 상하 길이를 의미할 수 있다.

캡 연결부(28)는 캡 절연부(24)에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 연결부(28)는 캡 절연부(24)의 상측(예: +Z축 방향)에 배치되어 캡 절연부(24)에 고정될 수 있다. 캡 연결부(28)는 케이스(10)와 연결되어 캡 조립체(20)와 케이스(10)를 연결시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 연결부(28)는 케이스(10)의 케이스 연결부(14)와 연결되어 캡 조립체(20)와 케이스(10)가 연결되어 고정될 수 있다.

이와 같이, 케이스 연결부(14)와 캡 연결부(28)가 서로 연결됨에 따라, 이차전지(1)의 케이스(10)에 비딩부가 삭제될 수 있다. 이에 따라, 케이스(10) 내부에 수용되는 전극 조립체(20)의 부피가 증가할 수 있다. 나아가, 비딩부를 형성하는 공정이 필요 없어짐에 따라, 공정이 단순화될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지에 대한 단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지를 결합성형부로 성형하는 것을 도시하는 단면도이며, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지가 결합성형부에 의해 성형된 것을 도시하는 단면도이고, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 결합성형부에 의해 성형되는 것을 확대한 단면도이다.

도 4 내지 도 10에 도시되는 이차전지(1), 케이스(10), 캡 조립체(20), 전극 조립체(30), 및 전극탭(40)은 도 1 내지 도 3에 도시되는 이차전지(1), 케이스(10), 캡 조립체(20), 전극 조립체(30), 및 전극탭(40)과 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.

도 4 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지(1)가 제조되는 과정을 확인할 수 있다.

도 4를 참조하면, 캡 조립체(20)가 케이스(10)에 삽입된 것을 확인할 수 있다. 캡 조립체(20)가 케이스(10)에 삽입됨에 따라, 캡 절연부(24)는 압축되어 캡 절연부(24)의 외경(OD)은 감소할 수 있다. 캡 절연부(24)는 압축되어 케이스(10)에 삽입됨에 따라, 캡 절연부(24)와 케이스(10)의 마찰에 의해 캡 조립체(20)는 케이스(10)에 고정될 수 있다.

캡 절연부(24)에 배치되는 캡 연결부(28)는 케이스(10)와 접촉할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 연결부(28)는 케이스 연결부(14)와 접촉할 수 있다.

케이스 연결부(14)는 케이스 결합부(141)를 포함할 수 있다. 케이스 결합부(141)는 측벽부(11)로부터 연장될 수 있다. 케이스 결합부(141)는 케이스(10)의 반경방향 바깥쪽(예: X축 방향)을 향해 벤딩될 수 있다. 케이스 결합부(141)가 반경방향 바깥쪽을 향해 벤딩됨에 따라, 케이스 결합부(141)와 캡 결합부(281)가 접촉하여 캡 조립체(20)의 이동을 제한할 수 있다. 이에 따라, 캡 조립체(20)는 케이스(10)에 의도되는 위치에 배치될 수 있다.

캡 연결부(28)는 캡 연결 안착부(2800) 및 캡 결합부(281)를 포함할 수 있다.

캡 연결 안착부(2800)는 캡 절연부(24)와 접촉할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 연결 안착부(2800)는 캡 절연부(24)에 배치되어 캡 절연부(24)에 고정될 수 있다. 캡 연결 안착부(2800)는 캡 결합부(281)와 연결될 수 있다.

캡 결합부(281)는 캡 연결 안착부(2800)로부터 연장될 수 있다. 캡 결합부(281)는 일방향(예: X축 방향)에 나란하게 연장될 수 있다. 캡 결합부(281)는 벤딩될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 결합부(281)는 케이스(10)의 하측(예: -Z축 방향)을 향해 벤딩될 수 있다.

도 5를 참조하면, 결합성형부(50)에 의해 케이스(10) 및 캡 조립체(20)가 성형되는 것을 확인할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 케이스(10)의 케이스 결합부(141) 및 캡 조립체(20)의 캡 결합부(281)가 결합성형부(50)에 의해 성형될 수 있다.

결합성형부(50)에 대한 설명은 도 8 내지 도 10에 대한 설명과 함께 후술한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 결합성형부(50)는 이차전지(1)의 일측(예: +X축 방향)에 배치되어 케이스 결합부(141) 및 캡 결합부(281)와 접촉할 수 있다. 결합성형부(50)는 케이스 결합부(141)와 캡 결합부(281)와 접촉하여 케이스 결합부(141) 및 캡 결합부(281)를 성형하고, 이에 따라 케이스 결합부(141) 및 캡 결합부(281)가 결합될 수 있다.

케이스 결합부(141) 및 캡 결합부(281)가 결합됨에 따라, 케이스(10)와 캡 조립체(20)의 결합력이 향상될 수 있다.

캡 결합부(281)는 캡 결합 성형부(2811)를 포함할 수 있다. 캡 결합 성형부(2811)는 캡 연결 안착부(2800)로부터 연장되어 성형될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 결합 성형부(2811)는 케이스 결합부(141)를 감싸도록 성형될 수 있다. 이에 따라, 케이스 결합부(141)의 양측(예: X축 방향)에 캡 결합 성형부(2811)가 배치되어 케이스 결합부(141)는 캡 결합 성형부(2811)와 결합될 수 있다.

결합성형부(50)는 케이스 결합부(141) 및 캡 결합부(281)와 접촉하여 케이스 결합부(141) 및 캡 결합부(281)를 성형할 수 있다. 결합성형부(50)는 결합성형면(51)을 포함할 수 있다. 케이스 결합부(141) 및/또는 캡 결합부(281)는 결합성형면(51)과 접촉하여 성형될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 결합 성형부(2811)는 결합성형면(51)과 접촉하여 성형될 수 있다. 캡 결합 성형부(2811)가 성형되면서 케이스 결합부(141)와 접촉하고, 캡 결합 성형부(2811)의 변형에 의해 케이스 결합부(141)도 성형될 수 있다.

결합성형부(50)와 이차전지(1)가 접촉하면서 성형되는 케이스 결합부(141) 및 캡 결합부(281)의 위치가 변할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이차전지(1)를 중심으로 결합성형부(50)가 회전하면서 이차전지(1)와 접촉할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 이차전지(1)가 자전하면서 결합성형부(50)와 접촉할 수 있다.

이와 같이, 이차전지(1) 및/또는 결합성형부(50)가 회전함에 따라, 케이스 결합부(141) 및 캡 결합부(281)와 결합성형부(50)가 접촉하는 위치가 변함에 따라, 케이스 결합부(141)와 캡 결합부(281)가 성형되어 케이스(10)와 캡 조립체(20)가 결합될 수 있다.

캡 결합부(281)의 캡 결합 성형부(2811)는 결합성형부(50)의 결합성형면(51)과 접촉하여 케이스(10)의 하측방향(예: -Z축 방향) 및 케이스(10)의 중심방향을 향해 벤딩될 수 있다.

케이스 결합부(141)는 캡 결합 성형부(2811)와 접촉하여 케이스(10)의 하측방향(예: -Z축 방향) 및 케이스(10)의 중심방향을 향해 벤딩될 수 있다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 캡 결합 성형부(2811) 및 케이스 결합부(141)가 결합성형부(50)에 의해 성형되는 과정을 확인할 수 있다.

결합성형부(50)는 캡 결합부(281)와 접촉할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 결합성형부(50)의 결합성형면(51)은 캡 결합 성형부(2811)와 접촉하여 캡 결합 성형부(2811)를 성형시킬 수 있다. 캡 결합 성형부(2811)는 케이스 결합부(141)와 접촉할 수 있다.

캡 결합 성형부(2811)는 결합성형면(51)과 접촉하여 성형될 수 있고, 캡 결합 성형부(2811)의 성형에 따른 변형에 의해 캡 결합 성형부(2811)는 케이스 결합부(141)와 접촉하여 케이스 결합부(141)를 성형시킬 수 있다.

결합성형면(51)은 곡면으로 마련될 수 있다. 결합성형면(51)의 단면형상은 대략 'J'자로 마련될 수 있다. 결합성형면(51)을 따라 캡 결합 성형부(2811)가 성형되면서 캡 결합 성형부(2811)는 케이스 결합부(141)의 양측(예: X축 방향)에 배치될 수 있다. 캡 결합 성형부(2811)의 단면형상은 대략 'U'자로 마련될 수 있다. 캡 결합 성형부(2811)의 단면형상이 대략 'U'자로 마련됨에 따라, 마주보는 캡 결합 성형부(2811) 사이에 케이스 결합부(141)가 배치되어 캡 결합 성형부(2811)가 케이스 결합부(141)를 감싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 캡 결합 성형부(2811)와 케이스 결합부(141)가 결합될 수 있다.

결합성형부(50)의 위치 이동에 따라, 캡 결합 성형부(2811)가 성형되는 정도가 달라질 수 있다. 결합성형부(50)는 이차전지(1)를 중심으로 회전할 수 있으며, 또는 이차전지(1)가 회전할 수 있다. 이에 따라, 이차전지(1)와 결합성형부(50)가 접촉하는 이차전지(1)의 부위가 달라질 수 있고, 캡 결합 성형부(2811) 및 케이스 결합부(141)가 성형될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해, 케이스(10)와 캡 조립체(20)가 결합될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 분리된 것에 대한 단면도이고, 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 이차전지의 캡 조립체 및 케이스가 분리된 것을 확대한 단면도이며, 도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차전지가 결합성형부에 의해 성형된 것을 도시하는 단면도이다.

도 11 내지 도 13에서는 케이스 연결부(14) 및 캡 연결부(28)의 제2실시예를 확인할 수 있다.

케이스 연결부(14) 및 캡 연결부(28)는 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 케이스 연결부(14)의 케이스 접합부(142)는 캡 연결부(28)의 캡 접합부(282)와 연결될 수 있다. 케이스 접합부(142)는 캡 접합부(282)와 서로 연결되어 접합될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 케이스 접합부(142)와 캡 접합부(282)는 용접에 의해 접합될 수 있다.

케이스 접합부(142)는 측벽부(11)로부터 연장될 수 있다. 케이스 접합부(142)는 경사지게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 케이스 접합부(142)는 케이스(10)의 하부(예: -Z축 방향)를 향해 진행할수록 케이스(10)의 중심을 향하도록 경사지게 형성될 수 있다.

케이스 접합부(142)가 경사지게 형성됨에 따라, 케이스(10)에 캡 조립체(20)가 삽입될 때, 케이스 접합부(142)는 캡 조립체(20)와 접촉하여 캡 조립체(20)의 이동을 가이드할 수 있다. 또한, 케이스(10)에 전극 조립체(30)가 삽입될 때, 케이스 접합부(142)는 전극 조립체(30)에 의해 이동이 가이드 될 수 있다.

캡 접합부(282)는 캡 연결 안착부(2800)로부터 연장될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 접합 접촉부(2821)는 캡 연결 안착부(2800)로부터 연장되어 케이스(10)의 하측(예: -Z축 방향)을 향해 벤딩될 수 있다.

캡 접합 접촉부(2821)는 경사지게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 접합 접촉부(2821)는 케이스(10)의 하부(예: -Z축 방향)를 향해 진행할수록 케이스(10)의 중심을 향하도록 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이, 케이스 접합부(142) 및 캡 접합 접촉부(2821)가 경사지게 형성됨에 따라, 서로 상보적인 형상으로 마련될 수 있다. 케이스 접합부(142)와 캡 접합 접촉부(2821)가 서로 상보적인 형상으로 마련됨에 따라, 케이스 접합부(142) 및 캡 접합 접촉부(2821) 사이의 접촉 면적이 증가할 수 있다.

케이스 접합부(142) 및 캡 접합 접촉부(2821)는 용접에 의해 결합될 수 있다. 케이스 접합부(142) 및 캡 접합 접촉부(2821) 사이의 접촉 면적이 증가함에 따라, 용접에 의해 결합될 때 불량이 발생할 확률이 감소할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 포함하는 전지팩에 대한 사시도이다.

도 14를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 하우징(1010), 이차전지(1)를 포함한다.

하우징(1010)은 전지 팩(1000)의 개략적인 외관을 형성하고, 이차전지(1)가 수용될 수 있는 공간을 마련할 수 있다. 본 실시예에 따른 하우징(1010)은 하우징바디(1011) 및 하우징커버(1012)를 포함할 수 있다.

하우징바디(1011)는 내부가 비어있고, 일측이 개방된 박스의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 하우징바디(1011)의 단면 형상은 도 14에 도시된 사각형에 한정되는 것은 아니고, 다각형, 원형, 타원형 등 다양한 형상으로 설계 변경이 가능하다.

하우징커버(1012)는 하우징바디(1011)에 결합되고, 하우징바디(1011)의 내부 공간을 폐쇄할 수 있다. 일 예로, 하우징커버(1012)는 대략 판의 형태를 갖도록 형성되고, 하우징바디(1011)의 개방된 측과 마주보게 배치될 수 있다. 하우징커버(1012)는 볼팅, 용접, 끼움 결합 등 다양한 종류의 결합 방식에 의해 하우징바디(1011)에 고정될 수 있다.

이차전지(1)는 전지 팩(1000)에서 전력을 저장 및 공급하는 단위 구조체로서 기능할 수 있다. 도 14에 도시되는 이차전지(1)는 도 1 내지 도 13에 도시되는 이차전지(1)를 포함한다.

이차전지(1)는 복수개로 구비될 수 있다. 복수개의 이차전지(1)는 하우징(1010)의 내부에서 격자 형태, 지그재그 형태 등 다양한 패턴을 이루도록 배치될 수 있다. 복수개의 이차전지(1)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이차전지(1)의 개수는 하우징(1010)의 크기, 형상 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.

복수개의 이차전지(1)는 버스바(미도시)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 복수개의 이차전지(1)는 버스바에 의해 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 일 예로, 버스바는, 하우징(1010)의 내부에서 동일 열에 배치된 이차전지(1)들을 서로 병렬로 연결시키고, 인접하는 2개의 열에 배치된 이차전지(1)들을 서로 직렬로 연결시킬 수 있다. 버스바는 구리, 알루미늄, 니켈 등 전기적으로 통전 가능한 재질로 형성될 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 제조하는 제조방법에 대한 순서도이다.

도 15를 참조하여 이차전지(1)를 제조하는 이차전지 제조방법을 설명한다.

이차전지 제조방법은, 개방부(13) 및 케이스 연결부(14)를 포함하는 케이스(10)에 전극 조립체(30)를 삽입하는 전극 조립체 삽입단계(도 18의 S100), 전극 조립체(30)와 캡 조립체(20)를 전기적으로 연결시키고, 개방부(13)에 캡 조립체(20)를 삽입시키는 캡 조립체 삽입단계(도 18의 S200), 및 캡 조립체(20)에 배치되는 캡 연결부(28)와 케이스 연결부(14)를 연결시키는 연결부 연결단계(도 18의 S300)를 포함한다.

캡 연결부(28)는 캡 결합부(281) 및 캡 접합부(282)를 포함할 수 있고, 케이스 연결부(14)는 케이스 결합부(141) 및 케이스 접합부(142)를 포함할 수 있다.

캡 조립체 삽입단계(S200)에서, 캡 절연부(24)는 케이스(10)에 삽입되면서 변형될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 절연부(24)는 케이스(10)에 삽입되면서 압축될 수 있다. 캡 절연부(24)가 케이스(10)에 삽입되면서 압축됨에 따라, 캡 절연부(24)와 케이스(10) 사이에 발생하는 마찰이 증가하여 캡 조립체(20)가 케이스(10)에 고정될 수 있다.

연결부 연결단계(S300)에서, 캡 결합부(281)는 결합성형부(50)와 접촉하여 결합성형부(50)에 의해 성형될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 캡 결합부(281)의 캡 결합 성형부(2811)는 결합성형부(50)의 결합성형면(51)과 접촉하여 성형될 수 있다. 캡 결합 성형부(2811)는 대략 'U'자 형태로 성형될 수 있으며, 마주보는 캡 결합 성형부(2811) 사이에 케이스 연결부(14)의 케이스 결합부(141)가 배치될 수 있다. 케이스 결합부(141) 및 캡 결합 성형부(2811)가 접촉함에 따라, 케이스(10)에 캡 조립체(20)가 고정될 수 있다.

연결부 연결단계(S300)에서 캡 접합부(282)는 케이스 접합부(142)와 접촉할 수 있다. 케이스 접합부(142)는 캡 접합부(282)와 상보적으로 연결될 수 있다. 케이스 접합부(142)와 캡 접합부(282)는 연결되어 용접에 의해 접합될 수 있다.

케이스 접합부(142)는 케이스(10)의 하측을 향해 진행할수록 케이스(10)의 중심을 향해 경사지도록 형성될 수 있다. 케이스 접합부(142)가 경사지도록 형성됨에 따라, 전극 조립체 삽입단계(S100)에서 전극 조립체(30)가 케이스(10)에 삽입될 때, 케이스 접합부(142)는 전극 조립체(30)의 이동을 가이드할 수 있다. 또한, 캡 조립체 삽입단계(S200)에서 캡 조립체(20)가 케이스(10)에 삽입될 때, 케이스 접합부(142)는 캡 조립체(20)의 이동을 가이드할 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법을 통해 용량이 증가할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이차전지, 전지 팩 및 이차전지 제조방법을 통해 비딩공정을 생략하여 공정을 단순화시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (19)

1. 개방부를 구비하고, 케이스 연결부를 포함하는 케이스;

   상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스와 전기적으로 연결되는 전극 조립체; 및

   상기 개방부에 삽입되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 케이스 연결부와 연결되는 캡 연결부를 구비하는 캡 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캡 조립체는,

   상기 개방부에 배치되는 캡 업;

   상기 캡 업과 마주보게 배치되고, 상기 전극 조립체와 연결되는 캡 다운;

   상기 캡 업과 상기 캡 다운 사이에 배치되는 벤트 플레이트; 및

   상기 벤트 플레이트와 상기 캡 다운 사이에 배치되는 벤트 인슐레이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
3. 제1항에 있어서,

   상기 캡 조립체와 상기 케이스 사이에 배치되고, 상기 캡 조립체와 상기 케이스를 절연시키는 캡 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
4. 제3항에 있어서,

   상기 캡 절연부는 상기 캡 조립체가 상기 케이스에 삽입되면서 변형되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
5. 제4항에 있어서,

   상기 캡 절연부는 상기 캡 조립체가 상기 케이스에 삽입되면서 압축되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
6. 제3항에 있어서,

   상기 캡 연결부는, 상기 캡 절연부에 배치되어 상기 케이스 연결부의 반경방향 내측과 외측을 감싸도록 배치되는 캡 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
7. 제6항에 있어서,

   상기 케이스 연결부는 상기 케이스의 반경방향 외측으로 돌출되도록 형성되고, 상기 캡 결합부와 결합되는 케이스 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
8. 제7항에 있어서,

   상기 캡 결합부는 결합성형부에 의해 형상이 변형되어 상기 케이스 결합부의 내측 및 외측과 접촉하여 고정되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
9. 제3항에 있어서,

   상기 캡 연결부는, 상기 캡 절연부에 배치되어 상기 케이스의 하부를 향해 벤딩되는 캡 접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
10. 제9항에 있어서,

    상기 캡 접합부는, 상기 케이스의 하부를 진행할수록 상기 케이스의 중심을 향해 경사지도록 형성되고, 상기 케이스 연결부와 접합되는 캡 접합 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
11. 제10항에 있어서,

    상기 케이스 연결부는, 상기 케이스의 하부를 향해 진행할수록 상기 케이스의 중심을 향해 경사지도록 형성되고, 상기 캡 접합 접촉부와 접합되는 케이스 접합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
12. 제11항에 있어서,

    상기 캡 접합 접촉부 및 상기 케이스 접합부는 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
13. 제1항에 있어서,

    상기 전극 조립체는,

    양극부, 분리막 및 음극부가 적층되는 전극부;

    상기 전극부의 상측 및 하측에 배치되는 전극절연부; 및

    상기 케이스 및 상기 캡 조립체와 상기 전극부를 전기적으로 연결하고, 상기 전극절연부를 관통하는 전극탭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
14. 하우징; 및

    상기 하우징 내부에 배치되는 복수개의 이차전지를 포함하고,

    상기 이차전지는,

    개방부를 구비하고, 케이스 연결부를 포함하는 케이스;

    상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스와 전기적으로 연결되는 전극 조립체; 및

    상기 개방부에 삽입되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 케이스 연결부와 연결되는 캡 연결부를 구비하는 캡 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
15. 개방부 및 케이스 연결부를 포함하는 케이스에 전극 조립체를 삽입하는 전극 조립체 삽입단계;

    상기 전극 조립체와 캡 조립체를 전기적으로 연결시키고, 상기 개방부에 상기 캡 조립체를 삽입시키는 캡 조립체 삽입단계; 및

    상기 캡 조립체에 배치되는 캡 연결부와 상기 케이스 연결부를 연결시키는 연결부 연결단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 캡 연결부는 상기 캡 조립체와 상기 케이스를 절연시키는 캡 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 캡 조립체 삽입단계에서, 상기 캡 절연부는 상기 케이스에 삽입되면서 변형되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
18. 제16항에 있어서,

    상기 연결부 연결단계에서, 상기 캡 절연부에 배치되는 캡 결합부는 상기 케이스 연결부의 반경방향 내측과 외측을 감싸는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
19. 제16항에 있어서,

    상기 연결부 연결단계에서, 상기 케이스 연결부에 배치되는 케이스 접합부와 상기 캡 절연부에 배치되는 캡 접합부를 접합시키는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.