KR101578794B1 - 우수한 결합력의 전극리드-전극 탭 결합부를 포함하는 전지셀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 결합력이 높아진 전극리드-전극 탭 결합부를 포함하는 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 둘 이상의 양극들을 양극리드에 연결하여 양극 단자를 형성하고, 둘 이상의 음극들을 음극리드에 연결하여 음극 단자를 형성하는 전지셀로서, 양극들 및 음극들에는 각각 집전체에 활물질이 도포되어 있지 않은 양극 탭들 및 음극 탭들이 돌출되어 있고, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 각각 양극리드 및 음극리드에 결합되어 전극리드-전극 탭 결합부를 형성하며, 상기 전극리드-전극 탭 결합부에서, 양극과 음극 중의 적어도 하나는, 전극리드와 전극 탭들의 접촉 면적이 최대가 되는 조건으로 전극리드가 전극 탭들에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.
Description
본 발명은 결합력이 우수한 전극리드-전극 탭 결합부를 포함하는 전지셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 둘 이상의 양극들을 양극리드에 연결하여 양극 단자를 형성하고, 둘 이상의 음극들을 음극리드에 연결하여 음극 단자를 형성하는 전지셀로서, 양극들 및 음극들에는 각각 집전체에 활물질이 도포되어 있지 않은 양극 탭들 및 음극 탭들이 돌출되어 있고, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 각각 양극리드 및 음극리드에 결합되어 전극리드-전극 탭 결합부를 형성하며, 상기 전극리드-전극 탭 결합부에서, 양극과 음극 중의 적어도 하나는, 전극리드와 전극 탭들의 접촉 면적이 최대가 되는 조건으로 전극리드가 전극 탭들에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀에 관한 것이다.
이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지셀과 파우치형 전지셀에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지셀에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 적은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
전술한 바와 같이 파우치형 이차전지는 전극조립체를 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 장착한 구조로 이루어져 있고, 상기 전극조립체의 전극 탭들에 연결되어 있는 전극리드는 전극 탭들과의 연결부에 대한 대향 단부(반대쪽 단부)가 전지케이스의 외부로 노출된 상태에서 전지케이스와 함께 열융착되고, 외부로 노출된 전극리드의 단부는 전극단자를 형성하게 된다.
이러한 구조의 이차전지에서 다수의 전극 탭들은 전극리드에 결합되며, 전극 탭들의 폭은 전극리드의 폭과 대략 유사한 크기로 제조되어 융착 등의 방법으로 결합된다.
한편, 상기와 같은 이차전지는, 점차 용량이 증가되는 추세에 따라, 결합되는 단전지의 수가 늘어나고, 그에 맞춰 전류의 양도 증가하게 되며, 전극 탭 및 전극리드의 두께와 길이가 커지게 되어, 단전지의 전극 탭과 전극리드 간에 더욱 큰 결합력이 요구되고 있다.
이와 관련하여, 종래에는 전극리드와 전극 탭의 결합력을 높이기 위하여, 전극리드 및 전극 탭의 소재를 용접성이 우수한 소재로 변경하거나, 결합부재를 추가하는 등의 기술이 이용되었다.
그러나, 이러한 기술은 소재 변경 및 추가된 부재에 따른 제조비용이 발생하고, 공정이 복잡해지는 등의 문제가 발생하며, 전지의 소형화에 따른 내부 공간의 축소로 인해, 근본적으로 부착 강도를 증가시키는데 한계가 있었다.
특히, 이차전지를 사용하는 디바이스에 관한 기술 개발이 가속화되고, 새로운 구조의 다양한 디바이스가 출시되고 있는 근래에 있어서, 상기와 문제점은 더욱 크게 대두되고 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀의 내부 구조를 최대한 유지하면서 일부 구성의 설계 변경으로 전극리드-전극 탭 결합부의 결합력을 향상시킴으로써, 신뢰성이 우수한 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
둘 이상의 양극들을 양극리드에 연결하여 양극 단자를 형성하고, 둘 이상의 음극들을 음극리드에 연결하여 음극 단자를 형성하는 전지셀로서, 양극들 및 음극들에는 각각 집전체에 활물질이 도포되어 있지 않은 양극 탭들 및 음극 탭들이 돌출되어 있고, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 각각 양극리드 및 음극리드에 결합되어 전극리드-전극 탭 결합부를 형성하며, 상기 전극리드-전극 탭 결합부에서, 양극과 음극 중의 적어도 하나는, 전극리드와 전극 탭들의 접촉 면적이 최대가 되는 조건으로 전극리드가 전극 탭들에 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서와 같이, 전극리드와 전극 탭들의 접촉 면적이 최대가 되는 조건으로 전극리드-전극 탭 결합부를 형성할 경우, 높은 결합력의 전극리드-전극 탭 결합부를 제공할 수 있으므로, 고전류에 의한 저항 상승을 최소화할 수 있고, 외부 충격으로 인한 전극리드의 분리를 방지할 수 있어서 신뢰성이 향상된 전지셀을 제조할 수 있다.
전극 탭들이 전극리드와 결합되는 구조의 양극들과 음극들을 포함하는 전극조립체는, 예를 들어, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층한 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조일 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 긴 분리필름에 단일 극판들을 배열한 상태에서 권취하거나 지그재그 형태로 절곡한 구조 등도 가능하다. 결과적으로, 다수의 전극 탭들이 하나의 전극리드에 결합되는 구조의 전극조립체라면 그것의 종류에 관계없이 본 발명이 적용될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, “전극리드와 전극 탭들의 접촉 면적이 최대가 되는 조건”은 전지셀 중에서 전극 탭들과 전극리드가 결합되는 면적이 최대가 되는 조건일 수 있다.
상기 양극들 및 음극들에 돌출되어 있는 양극 탭들 및 음극 탭들은 결합 면적을 넓히고 전지셀 내부 공간을 효율적으로 사용하기 위해 평면상으로 사각형 형상일 수 있지만, 그것만으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 양극 탭들 및/또는 음극 탭들은, 집전체로부터 돌출된 방향에서, 전극 탭들의 높이가 상기 전극 탭들의 높이에 수직인 전극 탭들의 폭보다 작게 형성되어 있는 구조일 수 있고, 구체적으로, 전극 탭들의 높이는 전극 탭들의 폭을 기준으로 20 내지 90% 크기로 형성될 수 있다.
따라서, 전극 탭들의 높이를 전극 탭들의 폭보다 작게 형성할 경우, 전극리드가 부착될 수 있는 접촉 면적을 최대가 되는 조건으로 결합 면적을 확보할 수 있다.
이러한 구조는 종래의 전지셀들과 구별된다. 도 2에는 종래기술에 따른 전지셀의 예가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 통상의 전극 탭들(122, 124)은 그것의 돌출 방향으로 길게 연장되어 있었고, 또한 이러한 전극 탭들(122, 124)의 돌출 방향으로 전극리드(132, 134)가 결합되었다. 이러한 구조에서 결합 면적을 최대화하기 위해서는 전극리드(132, 134)를 최대한 전극조립체(120) 쪽으로 근접하도록 위치시킨 상태에서 전극 탭들(122, 124)에 결합하여야 하지만, 이 경우, 전극 탭들(122, 124)이 전극조립체(120)에 접촉하면서 단락의 위험성이 높아지는 문제점이 발생한다.
반면에, 본 발명에 따르면, 전극리드-전극 탭 결합부의 결합 면적이 최대가 되는 조건을 충족시키기 위해, 상기 전극 탭들의 폭 방향으로 전극리드의 폭이 위치하도록, 전극 탭들에 전극리드가 결합될 수 있다.
즉, 상기와 같은 구조에 의해, 종래기술에서의 문제점을 유발하지 않으면서, 전극리드의 보다 넓은 면적을 전극 탭들과 결합시킬 수 있으므로, 전극리드-전극 탭 결합부의 결합력을 효과적으로 높일 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 구성에서 부재 또는 공정이 더 포함되지 않아, 추가 제조비용이 발생되지 않는다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 동일한 방향으로 돌출되어 있는 구조일 수 있다. 예를 들어, 장방형의 판상형 전지셀의 경우, 일측면에 양극 탭들과 음극 탭들이 함께 돌출되어 있는 구조로 형성될 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 서로 다른 방향으로 돌출되어 있는 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로, 양극 탭들이 일측에 돌출되어 있고, 음극 탭들은 상기 양극 탭들의 대향 측에 돌출되어 있거나, 또는 양극 탭들이 돌출되어 있는 방향의 측면 방향에 음극 탭들이 돌출되어 있는 구조로 형성될 수 있다.
즉, 상기 양극 탭들과 음극 탭들이 동일 방향에 돌출되어 있는 구조에 한정되지 않고, 서로 다른 방향으로 다양하게 돌출될 수 있는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명에서 상기 전극리드는 전극 탭들을 전기적으로 연결할 수 있는 소재로 이루어진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 상세하게는 금속 플레이트일 수 있다.
상기 금속 플레이트는 예를 들면, 니켈 플레이트, 니켈이 도금된 구리 플레이트, 알루미늄 플레이트, 구리 플레이트, 및 SUS 플레이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극리드와 전극 탭들은 초음파 용접, 또는 레이저 용접, 또는 기계적 체결로 결합될 수 있는 바, 그 중에서도 용접에 의해 더욱 안정적으로 결합될 수 있으며, 상세하게는 상기 초음파 용접에 의해 수행되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 전지셀은 고전압 및 고전류를 제공할 수 있는 전지이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 체적당 에너지 저장량이 큰 리튬 이차전지일 수 있다.
또한, 상기 전지셀은, 예를 들어, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀일 수 있다.
구체적으로, 상기 전지셀은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 파우치형 전지셀로서, 전체적으로 폭 대비 두께가 얇은 대략 직육면체 구조인 판상형으로 이루어져 있다. 이러한 파우치형 전지셀은 일반적으로 파우치형의 전지케이스로 이루어져 있으며, 상기 전지케이스는 내구성이 우수한 고분자 수지로 이루어진 외부 피복층; 수분, 공기 등에 대해 차단성을 발휘하는 금속 소재로 이루어진 차단층; 및 열융착될 수 있는 고분자 수지로 이루어진 내부 실란트층;이 순차적으로 적층되어 있는 라미네이트 시트 구조로 구성되어 있다.
상기 파우치형 전지셀에서 케이스는 다양한 구조로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 2 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후, 케이스 외주면의 상하부 접촉부위를 열융착하여 밀봉하는 구조 등을 들 수 있다. 상기와 같은 구조의 파우치형 전지셀은 본 출원인의 PCT 국제출원 제PCT/KR2004/003312호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다. 그러나, 도 2에서와 같이, 전지케이스가 1 단위의 부재로서 상부 및/또는 하부 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체를 수납한 후 케이스 외주면의 상하부 접촉부위를 열융착하여 밀봉하는 구조일 수도 있음은 물론이다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은 전극리드와 전극 탭들의 접촉 면적이 최대가 되는 조건으로 전극리드-전극 탭 결합부가 형성되어 있어서, 전지 내부의 집적도를 그래도 유지하면서, 높은 결합력의 전극리드-전극 탭 결합부를 제공할 수 있고, 외부 충격으로 인한 전극리드의 분리를 방지할 수 있으며, 신뢰성이 향상된 전지셀을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 예시적인 전지셀의 사시도이다;
도 2는 도 1의 분해 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래기술에 따른 예시적인 전지셀의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 분해 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은, 파우치형 전지케이스(110) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(120)가 그것의 양극 탭들(122) 및 음극 탭들(124)과 각각 전기적으로 연결되는 2개의 전극리드(132, 134)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(110)는 전극조립체(120)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(112)를 포함하는 상부 케이스(114) 및 하부 케이스(116)로 이루어져 있다.
예를 들어 스택형 또는 스택/폴딩형의 구조를 가진 전극조립체(120)는 다수의 양극 탭들(122)과 다수의 음극 탭들(124)이 각각 융착되어 전극리드(132, 134)에 함께 결합되어 있다. 또한, 상부 케이스(114) 및 하부 케이스(116)의 외주면이 열융착기(도시하지 않음)에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극단자(132, 134) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극단자(132, 134)와 전지케이스(110)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극단자(132, 134)의 상하면에 절연필름(140)이 부착된다.
전해액이 함침된 전극조립체(110)를 수납부(112)에 안착한 상태에서 상부 케이스(114) 및 하부 케이스(116)의 외주면 접촉부위를 열융착 시키면 실링부가 형성된다.
하기 도면들은 양극 및 음극들에 각각 돌출된 전극 탭들에 전극리드가 결합되어 있는 구조에 관한 모식도들로서, 설명의 편의를 위하여 다수의 양극 및 음극들이 교번 적층되어 있는 구조를 평면도로 도시하였다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 양극들(220) 및 음극들(240)에는 활물질이 도포되어 있지 않은 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)이 돌출되어 있고, 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)에는 각각 양극리드(250) 및 음극리드(260)가 결합되어 전극리드-전극 탭 결합부(255, 265)를 형성하고 있다.
양극들(220) 및 음극들(240)은 교번 적층되어 있고, 이들로부터 돌출된 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)은 각각 적층되어 양극리드(250) 및 음극리드(260)와 함께 초음파 용접으로 결합되어 있다.
양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)은 결합 면적을 증대시키고 전지셀 내부 공간을 효율적으로 사용하기 위하여 평면상으로 사각형 형상으로 형성되어 있고, 양극들(220) 및 음극들(240)의 적층된 구조의 일측면에 돌출되어 있다.
또한, 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)은 집전체로부터 돌출된 방향에서 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)의 높이(H1, H2)가 전극 탭들의 높이에 수직인 전극 탭들의 폭(Cd, Ad)보다 작게 형성되어 있다. 또한, 양극리드(250)가 양극 탭들(222)의 폭 방향으로 양극리드(250)의 폭(A1)이 위치하도록, 양극 탭들(222)에 결합되어 있다. 즉, 전극리드-전극 탭 결합부(255)는 우수한 결합력을 확보하기 위해 결합 면적이 최대가 되는 조건으로 형성되어 있다.
한편, 음극리드(260)는 음극 탭들의 음극들(240)로부터 돌출된 방향과 동일한 방향으로 돌출되어 있어, 이러한 음극 탭들(242)의 폭(Ad) 범위 내에서 음극리드(260)는 위치 자유도를 가지게 된다.
그러나, 음극 탭들(242)의 폭 방향으로 음극리드(260)의 폭(A2)이 위치하도록, 음극리드(260)가 음극 탭들(242)에 결합될 경우, 음극리드-음극 탭 결합부 역시 결합 면적이 최대가 되는 조건으로 형성될 수 있다.
이러한 구조는, 도 4에서 확인할 수 있다.
도 4를 참조하면, 양극리드(250) 및 음극리드(261)는 전극 탭들의 폭 방향으로 전극리드의 폭이 위치하도록, 각각의 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)에 양극리드(250) 및 음극리드(261)가 각각 결합되어 있다.
도 5 및 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 전지셀들의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도가 도시되어 있다.
먼저 도 5을 참조하면, 양극들(220) 및 음극들(240)에서 돌출된 양극 탭들(223) 및 음극 탭들(243)이 서로 대향하도록 양극들(220) 및 음극들(240)이 적층되어 있으며, 양극 탭들(223) 및 음극 탭들(243)에는 각각 양극리드(253) 및 음극리드(263)가 결합되어 있다.
도 6을 참조하면, 음극 탭들(244)은 양극들(220)에 돌출되어 있는 양극 탭들(224)로부터 평면상 수직 방향에서 음극들(240)로부터 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 양극 및 음극에 전극리드가 결합된 구조의 모식도가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 양극리드(254) 및 음극리드(264)의 형상은 ‘L’자형으로 형성되어 각각의 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)과 결합되어 있다.
즉, 양극리드(254) 및 음극리드(264)는 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)과의 결합 면적이 최대가 되는 조건을 충족시키면서, 양극리드(254) 및 음극리드(264)의 돌출방향이 각각의 양극 탭들(222) 및 음극 탭들(242)의 돌출방향과 동일하게 구성되어 있다.
따라서, 도면들에서 설명하는 바와 같이, 양극 탭들 및 음극 탭들의 위치 또는 방향은 한정되지 않으며, 이들의 폭도 다양하게 구성될 수 있다. 또한, 양극리드 및 음극리드도 양극 탭들 및 음극 탭들과 함께 필요한 위치에 결합될 수 있다.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.
Claims (14)
- 둘 이상의 양극들을 양극리드에 연결하여 양극 단자를 형성하고, 둘 이상의 음극들을 음극리드에 연결하여 음극 단자를 형성하는 전지셀로서,
양극들 및 음극들에는 각각 집전체에 활물질이 도포되어 있지 않은 양극 탭들 및 음극 탭들이 돌출되어 있고,
상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 각각 양극리드 및 음극리드에 결합되어 전극리드-전극 탭 결합부를 형성하며,
상기 전극리드-전극 탭 결합부에서, 양극과 음극 중의 적어도 하나는, 전극리드와 전극 탭들의 접촉 면적이 최대가 되는 조건으로 전극리드가 전극 탭들에 결합되어 있고,
상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 평면상으로 각각 사각형 형상이며,
상기 양극 탭들, 또는 음극 탭들, 또는 양극 탭들 및 음극 탭들은 집전체로부터 돌출된 방향에서, 전극 탭들의 높이가 상기 전극 탭들의 높이에 수직인 전극 탭들의 폭보다 작고, 및
상기 전극 탭들의 폭 방향으로 전극리드의 폭이 위치하도록, 전극 탭들에 전극리드가 결합되어 있으며,
상기 양극리드는 양극 탭들의 양극들로부터 돌출된 방향과 수직한 방향으로 돌출되어 있고, 상기 음극리드는 음극 탭들의 음극들로부터 돌출된 방향과 수직한 방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 양극들과 음극들은 스택형 구조 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극 탭들의 높이는 전극 탭들의 폭을 기준으로 20 내지 90% 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 동일한 방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 양극 탭들 및 음극 탭들은 서로 다른 방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극리드는 니켈 플레이트, 니켈이 도금된 구리 플레이트, 알루미늄 플레이트, 구리 플레이트, 및 SUS 플레이트로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극리드와 전극 탭들은 초음파 용접, 또는 레이저 용접, 또는 기계적 체결로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 따른 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.
- 제 13 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210042691A (ko) * | 2019-10-10 | 2021-04-20 | 엘지전자 주식회사 | 이동 로봇의 충전대 및 이동 로봇 시스템 |
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Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
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| JP7557970B2 (ja) * | 2020-06-17 | 2024-09-30 | 本田技研工業株式会社 | 電池モジュール |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003142067A (ja) | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | シート状電池 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100933425B1 (ko) * | 2005-09-02 | 2009-12-23 | 주식회사 엘지화학 | 전지모듈의 제조가 용이한 전지 |
| KR100908569B1 (ko) * | 2005-11-02 | 2009-07-22 | 주식회사 엘지화학 | 전지모듈의 제조방법 |
| KR101245288B1 (ko) * | 2011-07-18 | 2013-03-19 | 주식회사 엘지화학 | 셀 어셈블리와 파우치형 케이스의 밀착성을 향상시킨 이차전지 및 그 제조방법 |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003142067A (ja) | 2001-10-31 | 2003-05-16 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | シート状電池 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210042691A (ko) * | 2019-10-10 | 2021-04-20 | 엘지전자 주식회사 | 이동 로봇의 충전대 및 이동 로봇 시스템 |
| KR102302473B1 (ko) * | 2019-10-10 | 2021-09-16 | 엘지전자 주식회사 | 이동 로봇의 충전대 및 이동 로봇 시스템 |
| US11724603B2 (en) | 2019-10-10 | 2023-08-15 | Lg Electronics Inc. | Charging station of moving robot and moving robot system |
| US20220102819A1 (en) * | 2020-09-30 | 2022-03-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery |
| US12126053B2 (en) * | 2020-09-30 | 2024-10-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery |
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