KR102643846B1 - 전극 부재, 전극 어셈블리 및 이차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 저장 장치 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 부재, 전극 어셈블리 및 이차 전지에 관한 것이다. 전극 부재는 전극 본체와 도전 구조를 포함한다. 상기 도전층은 활물질을 구비한 제1 부분; 및 상기 제1 부분으로부터 연장 설치된 제2 부분을 포함한다. 상기 제2 부분은 본체부와 전이부를 포함하며, 상기 전이부는 상기 본체부와 상기 제1 부분 사이에 설치되고, 상기 전이부의 폭은 상기 본체부의 폭보다 넓다. 상기 도전 구조는 상기 제2 부분에 용접되며, 상기 제1 부분에서 멀어지는 방향을 따라 연장되고, 이 둘에 의해 형성되는 용접 영역은 적어도 부분적으로 상기 전이부에 위치한다. 본 발명은 본체부에 의해 과전류 면적이 현저하게 감소하는 문제를 방지하고, 전류가 흐르는 각 부위에 충분한 과전류 면적이 존재하도록 보장함으로써, 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

전극 부재, 전극 어셈블리 및 이차 전지

본 발명은 에너지 저장 장치 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 부재, 전극 어셈블리 및 이차 전지에 관한 것이다.

리튬 이온 배터리와 같은 이차 전지는 높은 에너지 밀도와 환경 친화성 등의 장점으로 인해 휴대폰, 노트북 컴퓨터 등과 같은 전자 장치에 널리 사용된다. 최근에는 환경 문제, 휘발유 가격 문제 및 에너지 저장 문제에 대응하기 위해, 리튬 이온 배터리가 하이브리드 전기차 및 에너지 저장 시스템 등에 사용되며 그 활용 범위가 빠르게 확대되고 있다.

이차 전지가 개발되고 발전됨에 따라 이차 전지 내 전극 부재의 주요 부품에 새로운 구조가 나타났다. 즉, 전극 부재에 전극 본체가 포함되고, 전극 본체는 절연 기판 및 절연 기판 외측에 설치되는 도전층이 적층되어 형성된다. 구체적으로 도전층은 활물질이 코팅된 제1 부분 및 제1 부분으로부터 연장되는 제2 부분을 포함하고, 복수의 제2 부분은 집전 부재와 연결된다. 그러나 이러한 전극 부재는 도전층의 두께가 상당히 얇기 때문에, 전극 부재에서 제2 부분의 과전류 면적이 충분하지 않을 수 있다. 상기 문제를 해결하기 위한 일반적인 방법은 제2 부분의 폭을 직접 넓히는 것이다. 그러나 이 경우에는 제2 부분의 단부가 다른 기계 부품(어댑터)과 간섭을 일으키는 문제가 있다. 따라서 제2 부분 단부의 폭을 좁히고, 제2 부분을 본체부와 전이부로 나눈다. 전이부는 본체부와 제1 부분 사이에 위치하고, 본체부의 폭은 전이부의 폭보다 좁다. 복수의 제2 부분과 집전 부재가 연결될 때, 절연 기판의 존재로 인해 복수의 제2 부분이 직접 접촉되지 않아 도전 성능이 떨어지게 된다(심지어 상호 절연됨). 절연 기판을 가진 전극 부재의 도전 성능을 향상시키기 위해, 종래 기술에서는 도전 구조를 추가하여 제2 부분과 용접한다. 형성된 용접 영역은 모두 본체부에 위치하며, 전극 부재가 이차 부재를 형성한 후 전류가 전이부로부터 본체부를 거쳐 도전 구조를 향해 흐른다. 이때 본체부 상에 저항이 국부적으로 증가하는 영역이 발생해 제1 부분의 과전류 능력 및 이차 전지의 급속 충전 성능에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결할 수 있는 전극 부재, 전극 어셈블리 및 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 양태는 전극 부재를 제공하며, 여기에는 전극 본체와 도전 구조가 포함된다. 상기 전극 본체는 적층 구조이며, 절연 기판 및 상기 절연 기판 표면에 설치된 도전층을 포함한다.

상기 도전층은:

활물질을 구비한 제1 부분; 및

상기 제1 부분으로부터 연장 설치된 제2 부분을 포함한다. 상기 제2 부분은 본체부와 전이부를 포함하고, 상기 전이부는 상기 본체부와 상기 제1 부분 사이에 설치된다. 상기 전이부의 폭은 상기 본체부의 폭보다 넓다.

상기 도전 구조는 상기 제2 부분에 용접되고, 상기 제1 부분에서 멀어지는 방향으로 연장되며, 이 둘에 의해 형성된 용접 영역은 적어도 부분적으로 상기 전이부에 위치한다.

선택적으로, 상기 용접 영역은 제1 용접 영역 및 제2 용접 영역을 포함한다. 상기 제1 용접 영역은 상기 본체부에 위치하고, 상기 제2 용접 영역은 상기 전이부에 위치한다. 상기 제2 용접 영역의 폭은 상기 제1 용접 영역의 폭보다 넓다.

선택적으로, 상기 용접 영역은 상기 제2 부분의 폭 방향을 따르는 양단이 모두 상기 제2 부분의 에지(edge)까지 연장된다.

선택적으로, 상기 제1 용접 영역의 높이는 3mm 미만이고, 상기 제2 용접 영역의 높이는 0.5mm 내지 2.5mm이다.

선택적으로, 상기 제2 부분은 단차 구조이다. 상기 본체부는 상기 단차 구조의 작은 단부에 설치되고, 상기 전이부는 상기 단차 구조의 큰 단부에 설치된다.

선택적으로, 상기 제2 부분은 자신의 폭 방향을 따르는 적어도 일측에서, 상기 전이부와 상기 본체부가 둥근 코너로 전이된다.

선택적으로, 상기 용접 영역과 상기 제1 부분 사이에 갭을 남긴다.

선택적으로, 절연층을 더 포함하며, 상기 절연층은 상기 갭에 설치된다.

본 발명의 제2 양태는 전극 어셈블리를 제공하며, 여기에는 적층 설치된 양극 부재, 음극 부재 및 세퍼레이터(seperator)가 포함된다. 상기 세퍼레이터는 상기 양극 부재와 상기 음극 부재 사이에 설치된다.

여기에서 상기 양극 부재와 상기 음극 부재 중 적어도 하나는 상기 어느 하나의 전극 부재이다.

본 발명의 제3 양태는 이차 전지를 제공하며, 상기 이차 전지는:

케이스;

상기 케이스를 덮는 캡 플레이트;

상기 캡 플레이트에 설치되는 양극 단자와 음극 단자; 및

상기 케이스 내에 설치되는 전술한 바와 같은 전극 어셈블리가 포함한다.

상기 양극 부재는 상기 양극 단자와 연결되고, 상기 음극 부재는 상기 음극 단자와 연결된다.

상기 일반적인 설명 및 후술하는 상세한 설명은 예시일 뿐이며 본 발명을 제한할 수 없음에 유의해야 한다.

본 발명이 제공하는 기술적 해결책은 다음과 같은 유익한 효과를 나타낸다.

본 발명에서 제공하는 전극 부재는, 도전층에서 전이부의 폭이 본체부의 폭보다 넓게 설치되며, 도전 부재와 도전층의 용접 영역은 적어도 부분적으로 전이부에 설치된다. 즉, 용접 영역이 제2 부분과 제1 부분의 연결 부위까지 연장된다. 전극 부재가 조립되어 이차 전지를 형성할 때, 전극 어셈블리의 전류는 본체부를 거치지 않고 제1 부분으로부터 전이부를 거쳐 도전 구조를 향해 직접 흐른다. 이러한 설치를 통해 본체부에 의해 저항이 국부적으로 증가하는 문제를 방지하고, 전류가 흐르는 각 부위에 충분한 과전류 면적이 있도록 보장하여, 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이차 전지의 구체적인 실시예의 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전극 부재의 구체적인 실시예의 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전극 부재의 구체적인 실시예의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전극 부재 중 전극 본체의 구체적인 실시예의 구조도이다.
도 5는 도 2의 I 부분의 확대도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전극 부재의 구체적인 실시예의 구조도이다.
도 7은 도 6의 II 부분의 확대도이다.
본원의 첨부 도면은 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하며, 본 발명에 부합하는 실시예를 도시하고, 명세서와 함께 본 발명의 원리를 설명하는 데 사용된다.

이하에서는 구체적인 실시예와 첨부 도면을 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 상세한 설명에서 "전, 후, 상, 하, 좌, 우", "횡방향, 종방향, 수직, 수평" 및 "꼭대기, 바닥" 등과 같은 방향 또는 위치 관계를 나타내는 방위 용어는 통상적으로 첨부 도면에 도시된 방향 또는 위치 관계를 기반으로 한다. 본 발명에 대한 간결하고 용이한 설명을 위해, 상반된 설명이 없는 한 이러한 방위 용어는 가리키는 장치 또는 요소가 반드시 특정한 방위 또는 특정한 방위 구조와 동작을 갖는다는 것을 의미하거나 암시하지 않으므로, 본 발명의 보호 범위에 대한 제한으로 이해될 수 없다. 방위 용어 "내부, 외부"는 각 구성 요소 자체의 윤곽에 대한 내부와 외부를 지칭한다.

본 발명의 상세한 설명에서 "제1", "제2" 등과 같은 용어를 사용하여 부품을 한정한 것은 상응하는 부품을 용이하게 구분하기 위한 것임을 이해해야 한다. 달리 명시되지 않는 한 상기 용어는 특별한 의미를 갖지 않으므로 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것으로 이해될 수 없다.

또한 도 1에서 이차 전지의 길이 방향은 길이 방향(X)이고, 이차 전지의 두께 방향은 두께 방향(Y)이고, 이차 전지의 높이 방향은 높이 방향(Z)이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 이차 전지를 제공하며, 여기에는 케이스(1), 캡 플레이트(2), 양극 단자(3), 음극 단자(4) 및 전극 어셈블리(5)가 포함된다. 케이스(1)는 수용 캐비티를 구비하며, 캡 플레이트(2)와 케이스(1)는 상기 수용 캐비티를 밀폐하도록 덮인다. 양극 단자(3)와 음극 단자(4)는 캡 플레이트(2)에 설치되고, 전극 어셈블리(5)는 케이스(1) 내에 설치된다.

전극 어셈블리(5)는 적층 설치된 양극 부재, 음극 부재 및 세퍼레이터를 포함한다. 세퍼레이터는 양극 부재와 음극 부재 사이에 설치되고, 양극 부재, 음극 부재 및 세퍼레이터는 적층 방식 또는 권취 방식에 의해 전극 어셈블리(5)를 형성한다. 전극 어셈블리(5)가 케이스(1) 내에 수용될 때, 양극 부재는 양극 단자(3)에 연결되고, 음극 부재는 음극 단자(4)에 연결된다. 양극 부재와 양극 단자(3), 음극 부재와 음극 단자(4)는 모두 집전체에 의해 연결되어, 양극 단자(3)와 음극 단자(4)를 통해 전극 어셈블리(5)와 이차 전지 외부 부재의 전기적 연결을 구현할 수 있다. 양극 부재와 음극 부재는 통상적으로 모두 시트형 구조로 설치되므로, 이 둘은 통상적으로 양극편과 음극편으로 불리기도 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 양극 부재와 음극 부재 중 적어도 하나는 후술하는 어느 하나의 실시예에 따른 전극 부재이다. 즉, 양극 부재만 또는 음극 부재만 후술하는 전극 부재이거나, 이들 둘 모두 후술하는 전극 부재일 수도 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 부재는 전극 본체(51)를 포함한다. 전극 본체(51)는 적층 구조이며, 절연 기판(512) 및 절연 기판(512) 표면에 설치되는 도전층(513)을 포함한다. 절연 기판(512)의 일측에만 도전층(513)이 설치되거나, 절연 기판(512)의 양측에 모두 도전층(513)이 설치될 수 있다. 여기에서 도 3은 양측에 모두 도전층(513)이 설치된 실시예의 구조도를 도시하였다. 도전층(513)은 제1 부분(5131)과 제2 부분(5132)을 포함한다. 제1 부분(5131)은 활물질(511)을 구비하고, 제2 부분(5132)은 제1 부분(5131)으로부터 연장 설치되며, 제2 부분(5132)은 활물질(511)을 구비하지 않는다. 제2 부분(5132)은 본체부(51321)와 전이부(51322)를 포함한다. 전이부(51322)는 본체부(51321)와 제1 부분(5131) 사이에 설치되고, 전이부(51322)의 폭은 본체부(51321)의 폭보다 넓다. 여기에서, 상기 폭은 상기 길이 방향(X)에서의 치수를 의미한다.

상기 전극 부재는 도전층(513) 중 전이부(51322)의 폭이 본체부(51321)의 폭보다 넓도록 설치하여 제1 부분(5131)과 제2 부분(5132)의 연결 면적을 증가시킨다. 이를 통해 이 둘의 연결 강도를 높이고 이차 전지의 신뢰성을 향상시킨다. 이러한 방식으로, 절연 기판(512)과 도전층(513)을 적층하여 전극 부재를 형성하는 경우, 도전층(513)의 두께(즉, 상기 두께 방향(Y)에서의 치수)가 상당히 얇기 때문에, 이를 다른 부품과 연결하면 제1 부분(5131)과 제2 부분(5132)의 연결 부위가 특히 파열되기 쉽다. 그러나 본 발명의 전극 부재를 채택하면 제1 부분(5131)과 제2 부분(5132) 연결 부위의 치수가 증가하여 상기 부위에서 도전층(513)의 내파열 성능이 향상될 수 있다. 또한 이러한 적층 구조의 전극 부재가 이차 전지를 형성하는 경우, 도전층(513)의 두께가 비교적 얇기 때문에 해당 부위의 과전류 면적이 매우 작아 해당 부위에서 심각한 발열이 일어날 수 있으며, 이는 이차 전지의 성능을 크게 저하시킬 수 있다. 그러나 전이부(51322)의 폭을 증가시키면 도전층(513)에서 제1 부분(5131)과 제2 부분(5132) 연결 부위의 과전류 면적을 증가시키고, 나아가 이차 전지 사용 시 상기 부위의 발열 현상을 완화하고 이차 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.

복수의 전극 부재가 전극 어셈블리(5)를 형성한 후, 각 제2 부분(5132)이 서로 연결되면 인접한 2개의 제2 부분(5132)이 연결될 때 중간 절연 기판(512)의 영향을 받아 제2 부분(5132) 사이의 전기적 연결 난이도가 높아질 수 있다. 따라서 본 발명의 전극 부재는 도전 구조(52)를 더 포함한다. 도전 구조(52)는 도전층(513) 상의 제2 부분(5132)에 연결되며, 제1 부분(5131)에서 멀어지는 방향으로 연장된다. 상기 높이 방향(Z)으로 전극 단자가 설치된 일측에서, 도전 구조(52)는 제2 부분(5132)으로 연장되어 나온다. 이러한 방식으로 도전 구조(52)를 추가함으로써, 전극 어셈블리(5)를 형성할 때, 각 전극 부재가 도전 구조(52)를 통해 직접 연결되고, 인접한 도전 구조(52) 사이에 절연 기판(512)을 설치하여, 각 전극 부재를 용이하게 전기적으로 연결시킨다.

양극 부재, 음극 부재 및 세퍼레이터를 권취 또는 적층하여 전극 어셈블리(5)를 형성한 후, 전극 어셈블리(5)의 복수의 제2 부분(5132)을 함께 적층한다. 양극 부재의 제2 부분(5142)을 적층하고 그 도전 구조(52)와 연결하여 함께 양극 탭을 형성하며, 음극 부재의 제2 부분(5132)을 적층하고 그 도전 구조(52)와 연결하여 함께 음극 탭을 형성한다. 양극 부재는 양극 탭을 통해 양극 단자(3)에 연결되고, 음극 부재는 음극 탭을 통해 음극 단자(4)에 연결된다.

선택적으로, 도전 구조(52)는 도전층(513)과 용접된다. 구체적으로 초음파 용접(예를 들어 롤링 용접(rolling welding) 또는 트랜스퍼 용접(transfer welding))일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도전 구조(52)와 도전층(513)에 의해 형성된 용접 영역(53)은 모두 본체부(51321)에 위치한다. 그러나 이러한 전극 구조는 이차 전지를 형성한 후 전극 어셈블리(5)의 전류가 순차적으로 전이부(51322), 본체부(51321)를 거쳐야만 도전 구조(52)에 전도될 수 있다. 또한 본체부(51321)의 폭이 전이부(51322)의 폭보다 좁고 전체 도전층(513)의 두께도 도전 구조(52)에 비해 매우 얇다. 따라서, 본체부(51321)의 과전류 면적이 다른 영역의 면적보다 현저하게 감소하는 현상이 일어나며, 본체부(51321) 상에 저항이 국부적으로 증가하는 영역이 나타나 해당 부위에 심각한 발열을 일으킨다.

본 발명에서 제공하는 일 실시예에 있어서, 도전 구조(52)와 도전층(513)에 의해 형성된 용접 영역(53)은 적어도 부분적으로 전이부(51322)에 위치한다. 즉, 도전 구조(52)는 제1 부분(5131)에 가까운 일측에서 전이부(51322)까지 연장되고, 도전 구조(52)는 적어도 전이부(51322)에서 도전층(513)과 연결된다. 이와 같이 전극 부재를 조립하여 이차 전지를 형성할 때, 전극 어셈블리(5)의 전류는 본체부(51321)를 거칠 필요 없이 제1 부분(5131)으로부터 순차적으로 전이부(51322), 용접 영역(53) 및 도전 구조(52)를 지난다. 따라서 본체부(51321)에 의해 과전류 면적이 현저하게 감소하는 문제를 방지하고, 전류가 흐르는 각 부위에 충분한 과전류 면적이 있도록 보장함으로써, 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에서는 도전 부재(52)와 도전층(513)의 용접 영역(53)을 전이부(51322)에 설치하여, 전이부(51322)의 폭을 본체부(51321)의 폭보다 넓게 만든다. 이러한 방식은 용접 영역(53)을 본체부(51321)에만 설치하는 방식보다 제2 부분(5132)과 도전 구조(52)의 연결 면적을 현저하게 증가시킬 수 있고, 제2 부분(5132)에서 도전층(513)의 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서 전극 부재를 권취 또는 적층하여 전극 어셈블리(5)를 형성할 때, 제2 부분(5132)이 처지는 것을 완화하여 전극 어셈블리(5)의 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 두께 방향(Y)의 투영을 따라, 제2 부분(5132)의 폭이 상기 높이 방향(Z)을 따라 연속적이고 평활하게 변경될 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(5142)은 삼각형 구조, 사다리꼴 구조, 단차 구조 등이다. 일 실시예에 있어서, 제2 부분(5132)은 단차 구조이다. 도 4에 도시된 바와 같이 이는 서로 연결된 큰 단부와 작은 단부를 구비한다. 큰 단부의 횡단면 면적은 작은 단부의 횡단면 면적보다 크며, 여기에서 횡단면은 높이 방향(Z)에 수직인 단면을 지칭한다. 큰 단부에서 작은 단부에 가까운 일측은 하나의 단차면을 형성한다. 이때 본체부(51321)는 단차 구조의 작은 단부에 설치되고, 전이부(51322)는 단차 구조의 큰 단부에 설치되며, 단차면은 제1 부분(5131)에서 멀어진다. 이러한 구조를 채택하면, 제2 부분(5132) 높이(상기 높이 방향(Z)을 따르는 치수)가 동일할 때, 전이부(51322)의 폭을 더 넓게 만들 수 있으며, 제2 부분(5142)과 제1 부분(5131) 연결의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 방식으로 본체부(51321)가 작은 단부에 설치되어, 전이부(51322) 폭을 증가시키는 동시에 본체부(51321)의 폭을 비교적 좁게 만들어, 제2 부분(5132)과 다른 부품을 연결할 때 다른 부품의 기능에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(5132)은 탭을 형성한 후 집전체 부재를 통해 전극 단자에 연결될 수 있다. 이차 전지의 안전성을 높이기 위해, 집전체 부재 상에 퓨즈 홀(fuse hole)을 설치할 수 있으며, 전극 단자와 전극 어셈블리(5)에 의해 형성되는 통로의 전류가 너무 클 경우 퓨즈 홀에서 신속하게 차단할 수 있다. 이때 본체부(51321)의 폭이 너무 크면, 퓨즈 홀을 덮을 수 있어 퓨즈 홀의 신뢰성에 영향을 미치고 심지어 고장으로 이어져 이차 전지의 안전성이 저하될 수 있다. 그러나 상기 단차 구조를 채택하면 본체부(51321)와 전이부(51322) 횡단면의 차이 값이 증가하여 상기 문제를 방지할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제2 부분(5132)은 둥근 코너 방식에 의해 제1 부분(5131)에 연결된다. 이러한 단차 구조의 방식은 확실히 제2 부분(5132)의 과전류 면적을 더욱 잘 증가시킬 수 있다.

상기 큰 단부와 작은 단부는 각각 직사각형 구조, 삼각형 구조, 사다리꼴 구조 및 단차 구조 중 하나 이상의 조합일 수 있음에 유의해야 한다.

또한 제2 부분(5132) 중 상기 길이 방향(X)을 따르는 적어도 일측에서, 전이부(51322)와 본체부(51321)가 둥근 코너로 전이된다. 즉, 제2 부분(5132) 중 상기 길이 방향(X)을 따르는 양측에서, 전이부(51322)와 본체부(51321)는 모두 둥근 코너로 전이되거나, 제2 부분(5132) 중 길이 방향(X)을 따르는 일측에서만 전이부(51322)와 본체부(51321)가 둥근 코너로 전이될 수 있다. 이렇게 설치하면 제2 부분(5132)이 성형된 후 응력이 집중되는 것을 방지하여 제2 부분(5132)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

전극 어셈블리(5)의 구조적 설치 및 이차 전지 내에서의 그 공간적 배치를 더욱 용이하게 하기 위해, 제2 부분(5132)과 도전 구조(52)에 의해 형성된 탭은 중심면에 대해 대칭으로 설치될 수 있다. 여기에서, 중심면은 제2 부분(5132)에서 높이 방향(Z)과 두께 방향(Y)에 평행한 평면이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 용접 영역(53)은 본체부(51321)에 더 위치한다. 즉, 도전 구조(52)는 본체부(51321)와 전이부(51322)에서 모두 도전층(513)과 용접된다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 용접 영역(53)은 제1 용접 영역(531)과 제2 용접 영역(532)을 포함한다. 제1 용접 영역(531)은 본체부(51321)에 위치하고, 제2 용접 영역(532)은 전이부(51322)에 위치한다. 이러한 방식으로, 도전 구조(52)와 제2 부분(5132)의 용접 면적을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 전이부(51322)의 높이(즉, 상기 높이 방향(Z)을 따르는 치수)를 낮출 수 있으며, 나아가 전극 어셈블리(5)가 이차 전지에서 차지하는 공간을 줄일 수 있다. 또한 전이부(51322)의 높이를 낮추어 탭이 구부러질 때의 주름을 더 감소시킬 수 있으며, 이차 전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 동시에 이러한 설치를 통해 제2 용접 영역(532)의 전체 높이도 낮아져, 용접부가 세퍼레이터를 뚫어 단락이 발생하는 것도 방지할 수 있다. 특히, 양극 부재에 이러한 전극 부재를 채택하면, 음극 부재의 길이가 통상적으로 양극 부재의 길이보다 길기 때문에, 용접부가 분리막을 뚫어 음극 부재와 접촉하여 단락이 발생할 수 있는데, 이처럼 용접 영역(53)을 본체부(51321)와 전이부(51322)에 동시에 설치하면, 용접부가 분리막을 뚫는 것을 최대한 방지하여 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. 여기에서, 상기 길이는 길이 방향(X)을 따르는 치수를 의미한다.

또한 제2 용접 영역(532)의 폭이 제1 용접 영역(531)의 폭보다 넓어 전이부(51322)와 도전 구조(52) 연결 부위의 면적을 증가하고, 나아가 이차 전지의 안전성이 향상된다. 또한 제2 부분(5322)과 도전 구조(52)의 연결 강도를 높여 이차 전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 여기에서, 상기 폭은 길이 방향(X)을 따르는 치수를 의미한다.

또한 제2 용접 영역(532)의 높이는 0.5mm 내지 2.5mm이다. 즉, 제2 용접 영역(532)은 상기 높이 방향(Z)을 따르는 치수를 0.5mm 내지 2.5mm, 예를 들어 0.5mm, 0.8mm, 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.2mm, 2.5mm로 설정한다. 제2 용접 영역(532)의 높이를 상기 영역에 설치하면 용접부가 세퍼레이터를 뚫어 단락이 발생하는 것을 더욱 잘 방지하여 이차 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.

제1 용접 영역(531)의 높이가 너무 길면 전극 부재의 탭 길이가 길어져 탭이 전극 어셈블리(5) 내부로 삽입될 가능성이 높아진다. 일 실시예에 있어서, 제1 용접 영역(531)의 높이는 3mm 미만이다. 즉, 제1 용접 영역(531)에서 상기 높이 방향(Z)을 따르는 치수는 3mm 미만으로 예를 들어 2.9mm, 2.6mm, 2.3mm, 2mm, 1.5mm 등이다. 이러한 설치를 통해 이차 전지 조립 과정에서 제1 용접 영역(531)에 리던던시(redundancy)가 발생하는 것을 완화하고, 상기 부분이 전극 어셈블리(5) 내부에 삽입될 가능성을 낮추어 이차 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.

제2 부분(5132)과 도전 구조(52)를 용접할 때, 발생하는 진동 진폭이 비교적 크며, 용접 영역(53)이 제1 부분(5311)에 너무 가깝거나 심지어 직접 연결되어 있는 경우, 제1 부분(5111) 상의 활물질(511)이 진동으로 인해 떨어질 수 있다. 상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 용접 영역(53)과 제1 부분(5131) 사이에 갭을 남겨, 도전 구조(52)와 제1 부분(5131) 상의 활물질(511)이 진동으로 인해 떨어지는 것을 방지함으로써 전극 어셈블리(5)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 전극 부재는 절연층(54)을 더 포함한다. 절연층(54)은 상기 갭에 설치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 절연층(54)은 코팅 또는 도금 등 공정에 의해 도전층(513)의 외측에 설치되어, 전이부(51322)와 제1 부분(5131) 연결 부위의 경도를 견고하게 만들고, 해당 부위의 휨 저항을 증가시켜 이차 전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 각 실시예에 있어서, 용접 영역(53)에서 길이 방향(X)을 따르는 양단은 모두 제2 부분(5132)의 에지까지 연장된다. 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 두께 방향(Y)의 투영을 따라, 도전 구조(52)와 제2 부분(5132)은 모두 중첩 부분의 외부 윤곽에서 일치하여, 전체 전극 어셈블리(5)의 설치를 용이하게 하고 전체 이차 전지의 에너지 밀도를 향상시킨다. 도전 구조(52)는 용접 영역(53) 중 제1 부분(5131)에서 먼 일측까지 연장된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도전 구조(52)는 제1 부분(5131)으로부터 먼 일측에서 제2 부분(5132)으로 연장되어 나온다. 도전 구조(52)는 제2 부분(5132)으로 연장되어 나오는 부분이 연장부로 정의되며, 각 전극 부재는 상기 연장부에 의해 연결된다. 이러한 방식은 확실히 용접 영역(53)의 면적을 최대한 증가시킬 수 있으며, 용접 영역(53)의 높이가 변하지 않는 상황에서 용접 영역(53) 면적을 극대화할 수 있다. 이러한 방식은 구조가 단순하고 연결하기가 용이하다. 여기에서 연장부는 직사각형 구조, 삼각형 구조 또는 사다리꼴 구조일 수 있다. 도전 구조(52)와 전극 단부 또는 집전체를 용이하게 연결하기 위해, 도전 구조(52) 중 제2 부분(5132)에서 연장되어 나오는 부분은 직사각형 구조인 것이 바람직하다.

절연 기판(512)의 양측에 모두 도전층(513)이 설치되는 경우, 각 도전층(513)에는 모두 도전 구조(52)가 연결될 수 있고, 동일한 전극 부재 상에서 2개의 도전 구조(52)는 상기 연장부에 의해 연결될 수 있다. 전극 어셈블리(5)와 전극 단부가 연결되면, 상기 연장부에 의해 전극 단부와 연결될 수도 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예일뿐이며 본 발명을 한정하지 않는다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있다. 본 발명의 사상과 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 교체, 개선 등은 모두 본 발명의 보호 범위에 포함되어야 한다.

1-케이스;
2-캡 플레이트;
3-양극 단자;
4-음극 단자;
5-전극 어셈블리;
51-전극 본체;
511-활물질;
512-절연 기판;
513-도전층;
5131-제1 부분;
5132-제2 부분;
51321-본체부;
51322-전이부;
52-도전 구조;
53-용접 영역;
531-제1 용접 영역;
532-제2 용접 영역;
54-절연층.

Claims (10)

1. 전극 부재에 있어서,
   상기 전극 부재는 전극 본체와 도전 구조를 포함하고, 상기 전극 본체는 적층 구조이며, 절연 기판 및 상기 절연 기판 표면에 설치된 도전층을 포함하고;
   상기 도전층은 제1 부분 및 상기 제1 부분으로부터 연장 설치된 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 활물질로 코팅되고, 상기 제2 부분은 활물질로 코팅되지 않고;
   상기 제2 부분은 본체부와 전이부를 포함하고, 상기 전이부는 상기 본체부와 상기 제1 부분 사이에 설치되고, 상기 전이부의 폭은 상기 본체부의 폭보다 넓고;
   상기 도전 구조는 상기 제2 부분에 용접되고, 상기 제1 부분에서 멀어지는 방향으로 연장되고, 상기 제2 부분은 단차 구조이고, 상기 본체부는 상기 단차 구조의 작은 단부에 설치되고,
   상기 전이부는 상기 단차 구조의 큰 단부에 설치되며, 용접 영역의 일부는 상기 전이부에 형성되고 다른 일부는 상기 본체부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 부재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 용접 영역은 제1 용접 영역과 제2 용접 영역을 포함하고, 상기 제1 용접 영역은 상기 본체부에 위치하고, 상기 제2 용접 영역은 상기 전이부에 위치하고, 상기 제2 용접 영역의 폭은 상기 제1 용접 영역의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 전극 부재.
3. 제2항에 있어서,
   상기 용접 영역은 상기 제2 부분의 폭 방향을 따르는 양단이 모두 상기 제2 부분의 에지(edge)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 전극 부재.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 용접 영역의 높이는 3mm 미만이고, 상기 제2 용접 영역의 높이는 0.5mm 내지 2.5mm인 것을 특징으로 하는 전극 부재.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 부분이 자신의 폭 방향을 따르는 적어도 일측에서, 상기 전이부와 상기 본체부가 둥근 코너로 전이되는 것을 특징으로 하는 전극 부재.
7. 제1항에 있어서,
   상기 용접 영역과 상기 제1 부분 사이에 갭을 남기는 것을 특징으로 하는 전극 부재.
8. 제7항에 있어서,
   절연층을 더 포함하며, 상기 절연층은 상기 갭에 설치되는 것을 특징으로 하는 전극 부재.
9. 전극 어셈블리에 있어서,
   상기 전극 어셈블리는 적층 설치된 양극 부재, 음극 부재 및 세퍼레이터(seperator)를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 상기 양극 부재와 상기 음극 부재 사이에 설치되고,
   여기에서 상기 양극 부재와 상기 음극 부재 중 적어도 하나는 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전극 부재인 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리.
10. 이차 전지에 있어서, 상기 이차 전지는:
    케이스;
    상기 케이스를 덮는 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트에 설치되는 양극 단자와 음극 단자; 및
    상기 케이스 내에 설치되는 제9항에 따른 전극 어셈블리를 포함하고,
    상기 양극 부재는 상기 양극 단자와 연결되고, 상기 음극 부재는 상기 음극 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.