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KR102038611B1 - 이차 전지 및 그것의 수명 예측 장치 - Google Patents

이차 전지 및 그것의 수명 예측 장치 Download PDF

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KR102038611B1
KR102038611B1 KR1020160139389A KR20160139389A KR102038611B1 KR 102038611 B1 KR102038611 B1 KR 102038611B1 KR 1020160139389 A KR1020160139389 A KR 1020160139389A KR 20160139389 A KR20160139389 A KR 20160139389A KR 102038611 B1 KR102038611 B1 KR 102038611B1
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최영근
오송택
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 이차 전지 및 그것의 수명 예측 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판의 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성된 케이스; 일단이 상기 케이스 내에서 상기 양극판에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 양극탭; 일단이 상기 케이스 내에서 상기 음극판에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 음극탭; 및 상기 양극탭과 상기 음극탭으로부터 이격되도록 구성된 복수의 기준 전극들;을 포함한다. 이때, 상기 각각의 기준 전극은, 일단이 상기 케이스 내에서 상기 세퍼레이터에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출된다.

Description

이차 전지 및 그것의 수명 예측 장치{A SECONDARY BATTERY AND LIFE PREDICTION APPRATUS FOR THE SAME}
본 발명은 이차 전지 및 상기 이차 전지의 수명 예측 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전극탭으로부터 서로 다른 거리에 위치하는 복수의 기준 전극들이 구비되는 이차 전지와 그것의 수명을 예측하기 위한 장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이차 전지를 안전하고 오래 사용하기 위해서는, 이차 전지의 충전 상태(SOC)와 건강 상태(SOH)를 정확히 검출하는 것이 무엇보다 중요하다. 특히, 이차 전지의 SOH는, 이차 전지를 앞으로 얼마나 더 사용할 수 있는지를 알 수 있는 지표가 되는 정보로서, 일반적으로 이차 전지의 출고 당시의 수명에 대한 현재의 잔여 수명의 비율로 디스플레이 등을 통해 사용자에게 안내된다.
이차 전지의 임피던스는 이차 전지가 퇴화됨에 따라 점차적으로 증가하게 된다. 다시 말해, 이차 전지의 임피던스는 이차 전지의 내부 옴 저항(이하, 'AC 저항'이라고 칭함)이 반영되어 있는 값으로서, SOH에 영향을 끼치는 주요한 파라미터들 중의 하나이다.
이차 전지의 임피던스를 측정하는 기술로서, 제1 특허문헌인 한국 특허공개봉보 제10-2014-0131079(공개일자: 2014년 11월 12일) 및 제2 특허문헌인 한국 특허공개공보 제10-2015-0025932호(공개일자: 2015년 3월 11일)이 개시된바 있다. 제1 특허문헌은 이차 전지의 임피던스 측정 오차를 저감하기 위한 것이고, 제2 특허문헌은 배터리의 충전 중에도 배터리의 수명을 추정하는 것이다.
하지만, 상기 제1 및 제2특허문헌을 비롯한 종래 기술들은, 이차 전지가 최초 사용된 시점부터 현재까지 반복적으로 충방전되는 동안 전극탭으로부터 발생하는 열로 인해 이차 전지의 서로 다른 영역들이 불균일하게 퇴화되는 현상을 이차 전지의 수명 예측(즉, SOH의 산출)에 고려하지는 못하고 있다.
보다 구체적으로는, 이차 전지의 충방전이 반복될수록 전극탭의 접촉 저항 등으로 인해 발생한 열은 이차전지에 대해 비가역적인 손상을 누적시키고, 그 결과 전극탭에 상대적으로 가까운 부분은 상대적으로 먼 부분보다 퇴화가 빠르게 진행된다. 따라서, 전극탭으로부터 발생한 열로 의한 이차 전지의 영역별 퇴화 속도의 편차를 고려하지 않고 이차전지의 수명을 예측할 경우, 그 예측의 정확도가 저하될 수 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 이차 전지의 전극탭으로부터의 거리에 따른 퇴화 속도의 편차가 반영된 임피던스의 변화를 수명 예측에 고려할 수 있도록 구성된 이차 전지 및 이를 포함하는 수명 예측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예는 다음과 같다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는, 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판의 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하도록 구성된 케이스; 일단이 상기 케이스 내에서 상기 양극판에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 양극탭; 일단이 상기 케이스 내에서 상기 음극판에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 음극탭; 및 상기 양극탭과 상기 음극탭으로부터 이격되도록 구성된 복수의 기준 전극들;을 포함한다. 상기 각각의 기준 전극은, 일단이 상기 케이스 내에서 상기 세퍼레이터에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된다.
또한, 상기 케이스는, 상기 케이스의 외주연 중 제1 방향을 따라 연장되는 영역에 형성되고, 적어도 일부의 영역이 상기 양극탭 또는 상기 음극탭의 일단과 타단 사이의 일부분에 상하로 접하는 제1 실링부; 및 상기 케이스의 외주연 중 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 연장되는 영역에 형성되고, 적어도 일부의 영역이 상기 복수의 기준 전극들 중 적어도 하나의 일단과 타단 사이의 일부분에 상하로 접하는 제2 실링부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 기준 전극들은, 양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 세퍼레이터의 제1 기준 위치에 접속되는 제1 기준 전극; 및 양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 제1 기준 위치와는 다른 상기 세퍼레이터의 제2 기준 위치에 접속되는 제2 기준 전극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 양극탭이 상기 양극판에 접하는 제1 접속 위치로부터 상기 제1 기준 위치까지의 거리는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제2 기준 위치까지의 거리와는 상이할 수 있다.
또한, 상기 복수의 기준 전극들은, 양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 세퍼레이터의 제3 기준 위치에 접속되는 제3 기준 전극;을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제3 기준 위치까지의 거리는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제1 기준 위치 및 상기 제2 기준 위치까지의 거리와는 상이할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 수명 예측 장치는, 전극 조립체, 양극탭, 음극탭, 케이스 및 복수의 기준 전극들을 포함하는 이차 전지의 수명을 예측하기 위한 장치이다. 상기 수명 예측 장치는, 상기 복수의 기준 전극들 중 적어도 둘을 지정하는 전극 선택 신호에 응답하여, 미리 정해진 주기마다 상기 지정된 기준 전극들을 적어도 한번씩 선택하도록 구성된 전극 선택부; 상기 전극 선택부에 의해 상기 복수의 기준 전극들 중 어느 하나가 선택된 상태에서, 소정 주파수 대역의 교류 전류에 대한 상기 양극탭 및 상기 음극탭 중 어느 하나와 상기 선택된 기준 전극 사이의 교류 전압을 기초로, 상기 선택된 기준 전극에 연관된 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 및 상기 전극 선택 신호를 상기 전극 선택부로 전송하고, 상기 임피던스 측정부에 의해 상기 지정된 기준 전극들 각각에 연관된 임피던스의 측정이 완료된 경우, 상기 측정된 임피던스를 기초로 상기 이차 전지의 잔여 수명을 예측하도록 구성된 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 복수의 기준 전극들은, 양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 세퍼레이터의 제1 기준 위치에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 제1 기준 전극; 및 양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 제1 기준 위치와는 다른 상기 세퍼레이터의 제2 기준 위치에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 제2 기준 전극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 임피던스 측정부는, 상기 전극 선택부에 의해 상기 제1 기준 전극이 선택된 경우, 상기 제1 기준 전극에 연관된 제1 임피던스를 측정하고, 상기 전극 선택부에 의해 상기 제2 기준 전극이 선택된 경우, 상기 제2 기준 전극에 연관된 제2 임피던스를 측정할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 임피던스와 상기 제2 임피던스를 기초로, 상기 이차 전지의 잔여 수명을 예측할 수 있다.
또한, 상기 양극탭이 상기 양극판에 접하는 제1 접속 위치로부터 상기 제1 기준 위치까지의 거리는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제2 기준 위치까지의 거리보다 짧을 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 임피던스에 대한 상기 제1 임피던스의 비율을 기초로, 상기 이차 전지의 잔여 수명을 예측할 수 있다.
또한, 상기 복수의 기준 전극들은, 양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 세퍼레이터의 제3 기준 위치에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 제3 기준 전극;을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제3 기준 위치까지의 거리는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제1 기준 위치까지의 거리보다 길고, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제2 기준 위치까지의 거리보다 짧을 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 임피던스에 대한 상기 제1 임피던스의 비율이 기준값 이상인 경우, 상기 제3 기준 전극의 선택을 지정하는 전극 선택 신호를 상기 전극 선택부에 전송할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상기 수명 예측 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 전극탭에서 발생된 열로 인한 이차 전지의 영역별 임피던스의 변화를 검출할 수 있도록, 양극탭과 음극탭 중 적어도 하나로부터 서로 다른 거리에 배치되는 복수의 기준 전극들을 가지는 이차 전지를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 전극탭으로부터 서로 다른 거리차를 두고 배치된 복수의 기준 전극들을 이용하여 이차 전지의 서로 다른 범위의 부분들에 대한 임피던스를 검출함으로써, 이차 전지의 잔여 수명을 보다 정확하게 예측하는 수명 예측 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 기준 전극을 포함하는 이차 전지의 구조를 개략적으로 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이차 전지의 결합 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 이차 전지의 전극탭의 발열에 의한 이차 전지의 영역별 퇴화 정도의 차이를 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 3개의 기준 전극을 포함하는 이차 전지의 구조를 개략적으로 보여주는 결합 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 수명 예측 장치의 기능 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 수명 예측 장치에 의해 측정되는 임피던스 스펙트럼이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 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 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 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 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 대해 설명하도록 한다. 한편, 상기 제2 특허 문헌 등에 개시된 바와 같이, 배터리의 임피던스를 나타내는 파마리터를 이용하여 배터리의 수명을 추정하는 기술 자체는 이미 공지된 것인바, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 기준 전극을 포함하는 이차 전지(100)의 구조를 개략적으로 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이차 전지(100)의 결합 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이차 전지(100)는, 전극 조립체(110), 케이스(120), 전극탭(130) 및 제1 기준 전극(141) 및 제2 기준 전극(142)을 포함한다.
전극 조립체(110)는, 하나 이상의 양극판, 하나 이상의 음극판 및 하나 이상의 세퍼레이터를 포함한다. 전극 조립체(110)에 포함된 각각의 양극판과 각각의 음극판은 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 세퍼레이터는 양극판과 음극판의 사이마다 위치할 수 있다. 이때, 세퍼레이터는 필름 형태로 제작되어, 소정 형상(예, 지그재그)으로 반복 폴딩됨으로써, 전극 조립체(110)에 포함된 각각의 양극판을 각각의 음극판으로부터 이격시킬 수 있다. 또는, 전극 조립체(110)는, 순차적으로 적층되는 양극판과 음극판 사이마다 하나씩 분리 배치되는 복수의 세퍼레이터를 포함할 수도 있다.
양극판과 음극판은, 세퍼레이터에 의해 물리적으로 이격됨으로써, 상호 간의 단락이 방지될 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)는 다수의 양극판 및 다수의 음극판이 상호 교대로 적층된 상태로 케이스(120)에 수납되거나, 하나의 양극판 및 음극판이 권취된 상태로 케이스(120)에 수납될 수 있다. 양극판과 음극판은 '전극판'이라고 통칭될 수 있다.
전극 조립체(110)에 포함된 각 전극판은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 그리고, 적어도 하나의 양극판과 적어도 하나의 음극판에는 슬러리가 도포되지 않는 영역인 무지부(N1, N2)가 존재할 수 있고, 이러한 무지부(N1, N2)는 양극판과 음극판의 나머지 영역으로부터 돌출되어, 후술할 전극탭(130)에 접하도록 구성될 수 있다.
상기 케이스(120)는, 오목한 형태의 내부 공간이 형성되며, 이러한 내부 공간에 상기 전극 조립체(110) 및 전해액을 수용한다. 특히, 상기 케이스(120)는 폴리머 재질의 외부 절연층과 내부 접착층, 그리고 외부 절연층과 내부 접착층 사이에 개재된 금속층을 구비할 수 있다. 여기서, 케이스(120)의 금속층의 재질로는 알루미늄이 이용될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 케이스(120)는, 상부 파우치(121)와 하부 파우치(122)로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(110)가 수납될 수 있는 내부 공간은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(121)와 하부 파우치(122) 모두에 형성되거나, 상부 파우치(121) 및 하부 파우치(122) 중 어느 하나에만 형성될 수 있다.
도 1에는 상부 파우치(121)와 하부 파우치(122)가 서로 완전히 분리된 상태에서 실링부를 통해 접촉하는 구조로 도시되어 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상부 파우치(121)는 하부 파우치(122)와 적어도 하나의 모서리를 통해 연결된 상태로 제작된 후, 나머지 모서리에 대응하는 부분을 서로 맞닿게 결합함으로써, 전극 조립체(110)를 외부로부터 밀폐 가능하도록 구성될 수도 있다.
한편, 상부 파우치(121)나 하부 파우치(122)에 의해 마련되는 수납 공간에 전극 조립체(110)가 수납되면, 상부 파우치(121)의 외주연을 따라 형성되는 테두리 영역과 하부 파우치(122)의 외주연을 따라 형성되는 테두리 영역은, 상호 대면되는 형태로 내측에 위치한 접착층이 서로 접착(예, 열융착 등에 의해)되어, 내부 공간이 밀폐되도록 할 수 있다.
양극판과 음극판 각각의 무지부(N1, N2)는, 전극 조립체(110)로부터 나머지 영역에 비해 케이스(120)의 실링부를 향하여 돌출된 형태로 연장 형성되며, 각각 양극탭(131)과 음극탭(132)에 접속될 수 있다.
전극탭(130)은, 양극탭(131)과 음극탭(132)을 통칭하는 것으로서, 이차 전지(100)를 외부의 다른 이차 전지(100) 또는 다른 장치와 전기적으로 연결시키는 구성요소이다. 예컨대, 배터리 팩을 구성하는 복수의 이차 전지(100)는 버스바를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있는데, 이 경우 전극탭(130)은 버스바에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다. 이처럼 전극탭(130)은 이차 전지(100) 내외부 간 전기적 연결을 위한 구성요소이기 때문에, 적어도 일부가 금속과 같은 전기적 전도성 재질로 구성될 수 있다.
양극탭(131) 및 음극탭(132) 각각은 케이스(120)의 내측에서 케이스(120)의 외측까지 연장되는 형태로 제공되어, 적어도 일부분이 케이스(120)의 실링부 사이에 개재될 수 있다.
구체적으로, 양극탭(131)은, 일단이 케이스(120) 내에서 양극판에 접속되고, 타단이 케이스(120) 외부로 돌출되도록 구성된다. 또한, 음극탭(132)은, 일단이 케이스(120) 내에서 음극판에 접속되고, 타단이 상기 케이스(120) 외부로 돌출되도록 구성된다. 양극판의 무지부(N1)와 음극판의 무지부(N2) 각각은 양극탭(131) 및 음극탭(132) 각각의 일단에 용접 등을 통해 기계적으로 접속 고정될 수 있다. 후술하겠지만, 양극판의 무지부(N1)와 양극탭(131)이 접하는 지점 P1(이하, '제1 접속 지점'이라고 함)과, 음극판의 무지부(N2)와 음극탭(132)이 접하는 지점 P2(이하, '제2 접속 지점'이라고 함)에서는, 이차 전지(100)의 충방전 시 전류가 흐름에 따라, 접촉 저항에 의해 열이 발생한다. 제1 접속 지점(P1)과 제2 접속 지점(P2)으로부터 발생하는 열은 이차 전지(100)의 다른 영역으로 확산되며, 이에 따라 제1 접속 지점(P1) 및/또는 제2 접속 지점(P2)에 가까운 영역일수록 퇴화가 빠르게 진행되어 임피던스의 증가도 커지게 된다.
기준 전극들(141, 142)은 양극탭(131)과 음극탭(132)으로부터 이격되도록 구성된다. 구체적으로, 기준 전극들(141, 142) 각각은, 일단이 케이스(120) 내에서 전극 조립체(110)의 세퍼레이터에 접속될 수 있고, 타단은 케이스(120) 외부로 돌출되도록 구성된다.
이때, 기준 전극들(141, 142)의 일단은 케이스(120) 내에서 어느 한 세퍼레이터와 어느 한 양극판의 사이에 삽입될 수 있다. 또는, 기준 전극들(141, 142)의 일단은 케이스(120) 내에서 어느 한 세퍼레이터와 어느 한 음극판의 사이에 삽입될 수 있다.
전극 조립체(110)에 복수의 세퍼레이터가 포함된 경우, 복수의 기준 전극들 중 어느 하나가 접속된 세퍼레이터는, 나머지 기준 전극들 중 적어도 하나가 섭속된 세퍼레이터와는 다를 수 있다. 또는, 복수의 기준 전극들은 동일한 세퍼레이터에 공통적으로 접속될 수도 있다.
세퍼레이터는 전극 조립체(110)의 두께에 대응하는 z축 방향을 따라 폴딩 또는 적층 구조를 가질 수 있는바, 제1 및 제2 기준 전극(141, 142)을 포함하는 복수의 기준 전극들이 z축 좌표값이 다른 세퍼레이터의 여러 지점에 분산 접속되는 경우, 전극탭(130)에서 발생하는 열로 인한 전극 조립체(110)의 z축 방향의 퇴화 속도의 편차가 반영된 임피던스를 후술할 수명 예측 장치(200)를 이용하여 측정하는 것이 가능하다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 제1 기준 전극(141)의 일단은 어느 한 세퍼레이터의 제1 기준 위치(M1)에 접속되고, 제2 기준 전극(142)의 일단은 동일 세퍼레이터의 제2 기준 위치(M2)에 접속되는 것으로 가정한다.
도시된 바와 같이, 제1 접속 위치(P1) 및 제2 접속 위치(P2) 중 어느 하나를 기준으로, 제1 기준 위치(M1)의 y축 좌표값은 제2 기준 위치(M2)의 y축 좌표값보다 작을 수 있다. 이 경우, 제1 접속 위치(P1)로부터 제2 기준 위치(M2)까지의 직선 거리는 제1 접속 위치(P1)로부터 제1 기준 위치(M1)까지의 직선 거리보다 짧다.
각 기준 전극(141, 142)은 적어도 도전성 와이어(예, 구리선)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각 기준 전극(141, 142)의 일단으로부터 소정 영역과 타단으로부터 소정 영역을 제외한 부분은 절연 물질(예, 애나멜)에 의해 코팅될 수 있다. 또한, 절연 물질에 의해 코팅되지 않은 각 기준 전극의 일단은 LTO(리튬티타늄화합물)가 포함된 비수계 슬러리에 의해 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 각 기준 전극의 일단을 코팅하는 비수계 슬러리는 LTO, 도전재 및 바인더를 소정 비율로 혼합한 것일 수 있다. 이에 따라, 각 기준 전극(141, 142)이 전극 조립체(110)의 세퍼레이터에 접속하는 경우, 단락 위험을 저감할 수 있다.
도 2를 참조하면, 케이스(120)에는, 그 외주연을 따라 서로 연결되는 형태로 제공되는 복수의 실링부(S1~S4)가 형성될 수 있다. 상세하게는, 케이스(120)는 외주연 중 제1 방향(예, x축의 방향)을 따라 연장되는 영역에 형성되는 제1 실링부(S1) 및 제2 방향(예, y축의 방향)을 따라 연장되는 영역에 형성되는 제2 실링부(S2)를 포함할 수 있다. 예컨대, x축은 이차 전지(100)의 폭이 연장되는 방향에 대응되고, y축은 이차 전지(100)의 길이가 연장되는 방향에 대응되며, z축은 이차 전지(100)의 두께가 연장되는 방향에 대응되는 것으로서, 서로 직각을 이루는 방향일 수 있다.
제1 실링부(S1)는, 적어도 일부의 영역이 양극탭(131) 및/또는 음극탭(132)의 일단과 타단 사이의 일부분에 상하로 접한다. 예컨대, 케이스(120)의 외주연이 직사각형인 경우, 직사각형의 4개 모서리 중 양극탭(131) 및/또는 음극탭(132)의 타단이 돌출되는 어느 하나의 모서리에 제1 실링부(S1)가 형성될 수 있다.
또한, 제2 실링부(S2)는, 적어도 일부의 영역이 제1 기준 전극(141) 및 제2 기준 전극(142) 중 적어도 하나의 일단과 타단 사이의 일부분에 상하로 접한다. 도 2에는 제1 기준 전극(141)과 제2 기준 전극(142)의 타단이 모두 제2 실링부(S2)를 통해 외부로 돌출되는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
케이스(120)의 형태에 따라, 실링부는 제3 실링부(S3) 및 제4 실링부(S4)를 더 포함할 수 있다. 제3 실링부(S3)는 제2 실링부(S2)를 기준으로 제1 실링부(S1)와 반대편에 형성될 수 있다. 또한, 제4 실링부(S4)는 제1 실링부(S1)를 기준으로 제3 실링부(S3)와 반대편에 형성될 수 있다. 전술한 복수의 실링부들(S1~S4)의 폭(W1~W4) 중 어느 하나는 다른 하나와는 같거나 다를 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이때, 제1 기준 전극(141) 및 제2 기준 전극(142) 중 적어도 하나의 일단과 타단 사이의 일부분은 제2 실링부(S2) 대신 제3 실링부(S3) 또는 제4 실링부(S4)에 의해 상하로 밀봉될 수 있다. 즉, 제1 접속 지점(P1) 및/또는 제2 접속 지점(P2)으로부터 제1 기준 전극(141)과 제2 기준 전극(142)까지의 거리가 서로 다를 수만 있다면, 제1 기준 전극(141)과 제2 기준 전극(142)이 배치되는 위치는 자유롭게 변경될 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 이차 전지(100)의 전극탭(130)의 발열에 의한 이차 전지(100)의 영역별 퇴화 정도의 차이를 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 3 및 도 4에서, 'O'는 제1 접속 지점(P1)에 대응되고, 'X1'은 제1 기준 위치(M1)에 대응되며, 'X2'는 제2 기준 위치(M2)에 대응된다.
도 3은 이차 전지(100)가 BOL 상태에 있을 때, 제1 접속 지점(P1)으로부터의 거리별 비저항을 예시한다. BOL 상태란, 이차 전지(100)의 사이클 카운트가 미리 정해진 수치 미만인 수명 초기를 의미한다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기준 위치(M1)에서의 비저항은 제2 기준 위치(M2)에서의 비저항과 무시할 수 있을 정도의 차이만이 있을 수 있다.
도 4는 이차 전지(100)가 EOL 상태에 있을 때, 제1 접속 지점(P1)으로부터의 거리별 비저항을 예시한다. EOL 상태란, 이차 전지(100)의 수명 말기를 의미한다. 이 경우, BOL과는 대조적으로, 전극탭(130)에서 발생한 열에 의해 더 이상 무시할 수 없을 정도의 퇴화가 이미 진행된 상태이다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 기준 위치(M1)에 대응하는 거리(X1)에서의 비저항은 제2 기준 위치(M2)에 대응하는 거리(X2)에서의 비저항보다 현저히 커질 수 있다. 즉, 제1 기준 위치(M1) 및 제2 기준 위치(M2) 중, 제1 접속 지점(P1)에 상대적으로 가까운 제1 기준 위치(M1)에서의 비저항의 증가량이 제1 접속 지점(P1)에 상대적으로 먼 제2 기준 위치(M2)에서의 비저항의 증가량보다 크다는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 3개의 기준 전극을 포함하는 이차 전지(100)의 구조를 개략적으로 보여주는 결합 사시도이다.
도 5를 참조하면, 도 4와 비교할 때, 이차 전지(100)에 제3 기준 전극(143)이 추가된 점만 상이하며, 그 외의 구성 요소에 대한 설명은 공통된다.
제1 기준 전극(141) 및 제2 기준 전극(142)과 마찬가지로, 제3 기준 전극(143)은 양극탭(131)과 음극탭(132)으로부터 이격되도록 구성된다. 또한, 제3 기준 전극(143)은 일단이 케이스(120) 내에서 전극 조립체(110)의 세퍼레이터에 접속될 수 있고, 타단은 케이스(120) 외부로 돌출되도록 구성된다.
이 경우, 제3 기준 전극(143)의 일단은, 제1 기준 전극(141) 및 제2 기준 전극(142)의 일단에 접속된 세퍼레이터에 공통 접속될 수 있다. 이때, 제3 기준 전극들(143)의 일단은 케이스(120) 내에서 어느 한 세퍼레이터와 어느 한 양극판의 사이에 삽입될 수 있다. 또는, 제3 기준 전극들(143)의 일단은 케이스(120) 내에서 어느 한 세퍼레이터와 어느 한 음극판의 사이에 삽입될 수 있다.
바람직하게는, 제3 기준 전극(143)의 일단이 세퍼레이터에 접하는 위치인 제3 기준 위치(M3)는, 제1 기준 전극(141) 및 제2 기준 위치(M2)와는 상이할 수 있다.
또는, 제3 기준 전극(143)의 일단은, 제1 기준 전극(141) 및 제2 기준 전극(142)의 일단에 접속된 세퍼레이터와는 다른 세퍼레이터에 접속될 수도 있다.
바람직하게는, 제1 접속 위치(P1)로부터 제3 기준 위치(M3)까지의 거리는, 제1 접속 지점(P1)로부터 제1 기준 위치(M1)까지의 거리보다 길고, 제1 접속 지점(P1)로부터 제2 기준 위치(M2)까지의 거리보다 짧을 수 있다. 즉, 제3 기준 위치(M3)는 제1 기준 위치(M1)와 제2 기준 위치(M2)의 사이의 특정 부분일 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제3 기준 전극(143) 각각의 타단이 모두 제2 실링부(S2)를 통해 외부로 돌출되는 경우, 제3 기준 전극(143)은 제1 기준 전극(141)과 제2 기준 전극(142)의 사이에서 제1 기준 전극(141)과 제2 기준 전극(142)과 나란하게 배치될 수 있다.
물론, 이차 전지(100)는 제1 내지 제3 기준 전극(141, 142, 143) 외에 추가적인 기준 전극을 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 수명 예측 장치(200)의 기능 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이고, 도 7은 도 6에 도시된 수명 예측 장치(200)에 의해 측정되는 임피던스 스펙트럼이다.
도 6을 참조하면, 수명 예측 장치(200)는 전극 선택부(210), 임피던스 측정부(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다. 구현예에 따라, 이차 전지(100)는 수명 예측 장치(200)에 포함될 수 있다. 경우에 따라, 수명 예측 장치(200)는 제어부(230)에 의해 예측되는 이차 전지(100)의 수명을 시각적 및/또는 청각적인 신호로 사용자에게 출력하는 정보 안내부를 더 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 수명 예측 장치(200)는, 적어도 하나의 이차 전지(100)와 함께 배터리 팩(300)에 포함될 수 있다. 상기 배터리 팩은 전기 자동차나 에너지 저장 장치와 같은 전력 시스템(400)에 포함될 수 있다.
전극 선택부(210)는 제어부(230)로부터 전송된 전극 선택 신호에 응답하여, 기준 전극들 중 적어도 하나를 선택하도록 구성된다. 상기 전극 선택 신호는, 이차 전지에 포함된 복수의 기준 전극들 중 하나 또는 둘 이상을 지정하는 신호이다. 이때, 상기 전극 선택 신호는, 지정된 둘 이상의 기준 전극들에 대한 선택 순서 및/또는 선택 시점 간의 시간 간격을 함께 지정하는 신호일 수 있다. 전극 선택부(110)는 미리 정해진 주기마다 가장 최근에 제어부(230)로부터 전송된 전극 선택 신호에 의해 지정된 둘 이상의 기준 전극들을 적어도 한번씩 선택할 수 있다.
이러한 전극 선택부(210)는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 예컨대, 전극 선택부(210)는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
임피던스 측정부(220)는 양극탭(131) 및 음극탭(132) 중 어느 하나(이하, '기준탭'이라고 칭함)와 전극 선택부(210)에 의해 선택된 기준 전극 사이의 임피던스를 측정하도록 구성된다.
예를 들어, 임피던스 측정부(220)는, 전극 선택부(210)에 의해 제1 기준 전극(141)이 선택된 상태에서 제1 기준 전극(141)에 연관된 제1 임피던스를 측정하고, 그 이후 전극 선택부(210)에 의해 제2 기준 전극(142)이 선택된 상태에서 제2 기준 전극(142)에 연관된 제2 임피던스를 측정할 수 있다.
전극 선택부(210)에 의해 어느 한 기준 전극이 선택된 경우, 임피던스 측정부(220)는 기준탭과 상기 선택된 기준 전극을 전기적으로 연결하는 전류 경로를 형성할 수 있다.
임피던스 측정부(220)는, 전극 선택부(210)에 의해 어느 하나의 기준 전극이 선택된 상태에서, 기준탭으로 미리 정해진 주파수 대역(예, 300kHz~0.1Hz)의 교류 전류를 인가함으로써, 기준탭과 상기 선택된 기준 전극 사이의 임피던스 스펙트럼을 측정할 수 있다.
상세하게는, 임피던스 측정부(220)는 전극 선택부(210)에 의해 복수의 기준 전극들 중 어느 하나가 선택된 상태에서, 소정 주파수 대역의 교류 전류를 기준탭에 인가할 수 있다. 이러한 교류 전류에 대한 응답으로서, 기준탭과 상기 선택된 기준 전극 사이에는 교류 전압이 인가될 수 있다. 임피던스 측정부(220)는 상기 교류 전압을 측정하고, 측정된 교류 전압과 상기 교류 전류를 기초로, 상기 선택된 기준 전극에 연관된 임피던스(또는 임피던스 스펙트럼)을 측정할 수 있다.
또한, 전극 선택부(210)에 의해 어느 기준 전극도 선택되지 않은 경우, 임피던스 측정부(220)는 제어부(230)로부터 전송되는 신호를 기초로, 양극탭(131)과 음극탭(132)에 전술한 방식과 유사하게 교류 전류를 인가하고, 양극탭(131)과 음극탭(132)의 교류 전압을 측정함으로써, 이차 전지(100)의 전체적인 임피던스를 측정할 수도 있다.
제어부(230)는 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
제어부(230)는 미리 정해진 주기마다 복수의 기준 전극들 중 적어도 어느 하나를 지정하는 전극 선택 신호를 전극 선택부(210)로 전송한다. 이때, 제어부(230)는 미리 정해진 규칙에 따라, 전극 선택 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 제어부(230)는 상기 전극 선택 신호를 통해 소정 시간 간격마다 복수의 기준 전극들 중 어느 것을 선택할지 및 선택된 둘 이상의 기준 전극들 간의 선택 순서와 선택 시점 간의 시간 간격 등을 전극 선택부(210)에게 통지할 수 있다. 이때, 제어부(230)가 출력하는 상기 전극 선택 신호는 이차 전지의 상태에 따라 달라질 수 있다.
바람직하게는, 제어부(230)는 이차 전지(100)의 충방전이 마지막으로 종료된 시점부터 소정 시간 후에 전극 선택 신호를 출력할 수 있다. 이는, 이차 전지(100)의 충방전에 의해 일시적으로 상승한 온도로 인해, 임피던스의 측정 정확도가 저하되는 문제를 방지하기 위함이다.
제어부(230)는 제1 기준 전극(141)이 선택되었을 때 임피던스 측정부(220)에 의해 측정된 제1 임피던스가 제1 기준값 미만인 경우, 복수의 기준 전극들 중 제1 접속 지점(P1)에 가장 가까운 제1 기준 전극(141)의 선택을 명령하는 전극 선택 신호만을 주기적으로 출력할 수 있다. 즉, 제1 접속 지점(P1)과 제1 기준 전극(141) 사이의 제1 임피던스가 제1 기준값 미만인 경우에는, 제1 기준 전극(141)을 제외한 나머지 기준 전극의 선택을 차단할 수 있다. 그 이유는, 제1 임피던스가 제1 기준값 미만인 동안에는, 이차 전지(100)가 EOL 상태에 있을 가능성이 높이므로, 불필요한 연산을 방지하기 위함이다. 제1 기준값은 사전 실험을 통해 미리 정해진 값일 수 있다.
만약, 제어부(230)는 제1 임피던스가 제1 기준값 이상인 경우, 제1 기준 전극(141) 외에 나머지 기준 전극 중 어느 하나의 선택을 명령하는 전극 선택 신호를 추가적으로 출력할 수 있다. 예컨대, 제어부(230)는 제2 기준 전극(142)를 지정하는 전극 선택 신호를 출력함으로써, 임피던스 측정부(220)에 의해 제1 임피던스가 측정되는 시점 전후로 제1 접속 지점(P1)과 제2 기준 전극(142) 사이의 제2 임피던스가 측정되도록 제어할 수 있다.
제어부(230)로부터 가장 마지막으로 전송된 전극 선택 신호에 의해 지정된 기준 전극들 각각에 연관된 임피던스의 측정이 임피던스 측정부(220)에 의해 완료된 경우, 제어부(230)는 측정 완료된 임피던스를 기초로 이차 전지(100)의 잔여 수명을 예측할 수 있다.
제어부(230)는 미리 정해진 시간 범위 내에서 측정된 제1 임피던스와 제2 임피던스를 기초로, 이차 전지(100)의 잔여 수명을 예측할 수 있다. 바람직하게는, 제어부(230)는 제2 임피던스에 대한 제1 임피던스의 비율을 기초로, 이차 전지(100)의 잔여 수명을 예측할 수 있다.
일 예로, 제어부(230)는 제2 임피던스에 대한 제1 임피던스의 비율이 증가할수록 이차 전지(100)의 잔여 수명의 예측치를 감소시킬 수 있다. 그 이유는, 전극탭(130)의 발열에 의한 이차 전지(100)의 퇴화가 진행될수록, 전극탭(130)에 상대적으로 가까운 영역의 비저항이 상대적으로 먼 영역의 비저항보다 크게 증가하기 때문이다.
만약, 제2 임피던스에 대한 제1 임피던스의 비율이 제2 기준값(예, 0.5) 이상인 경우, 제어부(230)는 제3 기준 전극(143)의 선택을 지정하는 전극 선택 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 전극 선택부(210)는 제1 내지 제3 기준 전극(143)을 미리 정해진 규칙에 따라 선택할 수 있다.
임피던스 측정부(220)에 의해 제1 접속 지점(P1)과 제3 기준 위치(M3) 사이의 제3 임피던스가 측정되면, 제어부(230)는 제3 임피던스를 더 기초로 이차 전지(100)의 잔여 수명을 예측할 수 있다. 제2 임피던스에 대한 제1 임피던스의 비율이 제2 기준값 이상이라는 것은, 이차 전지(100)를 교체할 필요까지는 없으나, 전극탭(130)의 발열로 인해 이차전지의 잔여 수명이 급격히 줄어들 수 있는 위험 상태에 있음을 의미할 수 있다. 따라서, 제1 임피던스와 제2 임피던스의 사이에 해당하는 제3 임피던스를 추가적으로 활용하여 이차 전지(100)의 잔여 수명의 예측치의 급격한 저하에 대비할 수 있다.
만약, 제2 임피던스에 대한 제1 임피던스의 비율이 제2 기준값보다 큰 제3 기준값(예, 0.9) 이상인 경우, 제어부(230)는 이차 전지(100)의 교체가 필요함을 통지하는 알람 신호를 출력할 수 있다. 제어부(230)로부터 출력된 알람 신호는 상기 정보 안내부를 통해 사용자가 인지할 수 있는 형태로 변환될 수 있다. 제2 및 제3 기준값은 제1 기준값과 유사하게 사전 실험을 통해 미리 정해진 값일 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 기준 전극(141)과 제2 기준 전극(142)에 대한 임피던스 스펙트럼을 확인할 수 있다. 제1 기준 전극(141)에 대한 임피던스 스펙트럼은, 전극 선택부(210)에 의해 제1 기준 전극(141)이 선택된 상태에서, 양극탭(131)에 인가되는 교류 전류를 소정 주파수 대역 내에서 변화시키면서 측정한 결과를 나타낸다. 제2 기준 전극(142)에 대한 임피던스 스펙트럼은, 전극 선택부(210)에 의해 제2 기준 전극(142)이 선택된 상태에서, 양극탭(131)에 인가되는 교류 전류를 소정 주파수 대역 내에서 변화시키면서 측정한 결과를 나타낸다.
이때, 도 7에서 제1 임피던스는 상기 소정 주파수 대역 내의 특정 주파수(예, 1kHz)에서 측정되는 종합 임피던스의 실수 성분의 값인 RS1이고, 제2 임피던스는 상기 특정 주파수에서 측정되는 종합 임피던스의 실수 성분의 값인 RS2일 수 있다.
제어부(230)는 RS2에 대한 RS1의 비율을 기초로, 이차 전지(100)의 영역별 불균일한 퇴화의 정도를 모니터링하여, 이차 전지(100)의 잔여 수명을 예측하거나, 사용자에게 통지할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제3 임피던스는, 제1 임피던스 및 제2 임피던스와 유사하게 전극 선택부(210)에 의해 제3 기준 전극(143)이 선택된 상태에서, 상기 특정 주파수에서 측정되는 종합 임피던스의 실수 성분의 값일 수 있다.
한편, 도 3, 도 4 및 도 7와 관련된 실시예들에 대하여 제1 접속 지점(P1) 및 제2 접속 지점(P2) 중 제1 접속 지점(P1)을 중심으로 설명하였으나, 제2 접속 지점(P2)에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 수명 예측 장치(200)는 음극탭(132)에 인가되는 교류 전류를 소정 주파수 대역 내에서 변화시키면서 제2 접속 지점(P2)과 각 기준 위치(M1, M2, M3) 사이의 영역별 임피던스 스펙트럼을 측정할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
100: 이차 전지
110: 전극 조립체
120: 케이스
130: 전극탭
141: 제1 기준 전극
142: 제2 기준 전극
143: 제3 기준 전극
200: 수명 예측 장치
210: 전극 선택부
220: 임피던스 측정부
230: 제어부

Claims (11)

  1. 양극판, 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판의 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하도록 구성된 케이스;
    일단이 상기 케이스 내에서 상기 양극판에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 양극탭;
    일단이 상기 케이스 내에서 상기 음극판에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 음극탭; 및
    상기 양극탭과 상기 음극탭으로부터 이격되도록 구성된 복수의 기준 전극들;을 포함하되,
    상기 각각의 기준 전극은,
    일단이 상기 케이스 내에서 상기 세퍼레이터에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되고,
    상기 복수의 기준 전극들은,
    양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 세퍼레이터의 제1 기준 위치에 접속되는 제1 기준 전극; 및
    양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 제1 기준 위치와는 다른 상기 세퍼레이터의 제2 기준 위치에 접속되는 제2 기준 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 케이스의 외주연 중 제1 방향을 따라 연장되는 영역에 형성되고, 적어도 일부의 영역이 상기 양극탭 또는 상기 음극탭의 일단과 타단 사이의 일부분에 상하로 접하는 제1 실링부; 및
    상기 케이스의 외주연 중 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향을 따라 연장되는 영역에 형성되고, 적어도 일부의 영역이 상기 복수의 기준 전극들 중 적어도 하나의 일단과 타단 사이의 일부분에 상하로 접하는 제2 실링부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양극탭이 상기 양극판에 접하는 제1 접속 위치로부터 상기 제1 기준 위치까지의 거리는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제2 기준 위치까지의 거리와는 상이한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 기준 전극들은,
    양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 세퍼레이터의 제3 기준 위치에 접속되는 제3 기준 전극;을 더 포함하고,
    상기 제1 접속 위치로부터 상기 제3 기준 위치까지의 거리는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제1 기준 위치 및 상기 제2 기준 위치까지의 거리와는 상이한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제1항에 따른 이차 전지의 수명을 예측하기 위한 장치에 있어서,
    상기 이차 전지의 복수의 기준 전극들 중 적어도 둘을 지정하는 전극 선택 신호에 응답하여, 미리 정해진 주기마다 상기 지정된 기준 전극들을 적어도 한번씩 선택하도록 구성된 전극 선택부;
    상기 전극 선택부에 의해 상기 복수의 기준 전극들 중 어느 하나가 선택된 상태에서, 소정 주파수 대역의 교류 전류에 대한 상기 이차 전지의 양극탭 및 상기 이차 전지의 음극탭 중 어느 하나와 상기 선택된 기준 전극 사이의 교류 전압을 기초로, 상기 선택된 기준 전극에 연관된 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 및
    상기 전극 선택 신호를 상기 전극 선택부로 전송하고, 상기 임피던스 측정부에 의해 상기 지정된 기준 전극들 각각에 연관된 임피던스의 측정이 완료된 경우, 상기 측정된 임피던스를 기초로 상기 이차 전지의 잔여 수명을 예측하도록 구성된 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 수명 예측 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 기준 전극들은,
    양단 중 상기 이차 전지의 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 이차 전지의 세퍼레이터의 제1 기준 위치에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 제1 기준 전극; 및
    양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 제1 기준 위치와는 다른 상기 세퍼레이터의 제2 기준 위치에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 제2 기준 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 수명 예측 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 임피던스 측정부는,
    상기 전극 선택부에 의해 상기 제1 기준 전극이 선택된 경우, 상기 제1 기준 전극에 연관된 제1 임피던스를 측정하고,
    상기 전극 선택부에 의해 상기 제2 기준 전극이 선택된 경우, 상기 제2 기준 전극에 연관된 제2 임피던스를 측정하며,
    상기 제어부는,
    상기 제1 임피던스와 상기 제2 임피던스를 기초로, 상기 이차 전지의 잔여 수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 수명 예측 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양극탭이 상기 이차 전지의 양극판에 접하는 제1 접속 위치로부터 상기 제1 기준 위치까지의 거리는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제2 기준 위치까지의 거리보다 짧고,
    상기 제어부는,
    상기 제2 임피던스에 대한 상기 제1 임피던스의 비율을 기초로, 상기 이차 전지의 잔여 수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 수명 예측 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 기준 전극들은,
    양단 중 상기 케이스 내에 배치되는 일단이 상기 세퍼레이터의 제3 기준 위치에 접속되고, 타단이 상기 케이스 외부로 돌출되도록 구성된 제3 기준 전극;을 더 포함하되,
    상기 제1 접속 위치로부터 상기 제3 기준 위치까지의 거리는, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제1 기준 위치까지의 거리보다 길고, 상기 제1 접속 위치로부터 상기 제2 기준 위치까지의 거리보다 짧으며,
    상기 제어부는,
    상기 제2 임피던스에 대한 상기 제1 임피던스의 비율이 기준값 이상인 경우, 상기 제3 기준 전극의 선택을 지정하는 전극 선택 신호를 상기 전극 선택부에 전송하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 수명 예측 장치.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 수명 예측 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.

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