KR100717754B1 - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 이차 전지는 케이스가 안정적으로 절연될 수 있도록, 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하는 전극군, 상기 전극군이 내장되는 케이스, 상기 케이스와 결합되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡 플레이트, 상기 케이스의 외측으로 돌출되며 상기 전극군과 전기적으로 연결되는 리드부가 구비된 전극 단자, 및 상기 전극 단자와 상기 캡 플레이트 사이에 설치되며, 하부에 상기 리드부와 상기 케이스를 절연시키는 차단부가 구비되는 개스킷을 포함한다.The secondary battery according to the present invention includes an electrode group including a positive electrode and a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode so that the case can be stably insulated, the case in which the electrode group is built, and coupled to the case. A cap plate sealing the case, an electrode terminal having a lead portion protruding outward of the case and electrically connected to the electrode group, and installed between the electrode terminal and the cap plate, wherein the lead portion and the And a gasket provided with a blocking portion to insulate the case.
이차 전지, 개스킷, 차단부, 리드부 Secondary Battery, Gasket, Breaker, Lead
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view illustrating a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 개스킷을 도시한 절개 사시도이다.3 is a cutaway perspective view illustrating a gasket according to the first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 개스킷을 도시한 사시도이다.4 is a perspective view showing a gasket according to the second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 개스킷을 도시한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a gasket according to a third exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서 보다 상세하게 단자 삽입구에 설치되는 개스킷의 구조를 개선한 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having an improved structure of a gasket installed in a terminal insertion hole.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.A secondary battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that is not rechargeable. Low-capacity secondary batteries are used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders, and large-capacity batteries are widely used as power sources for driving motors in hybrid vehicles.
상기 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있다. 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있다.The secondary battery is manufactured in various shapes. Typical shapes include cylindrical and rectangular shapes.
최근들어 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차의 모터 구동에 사용될 수 있도록 상기한 고출력 이차전지는 복수개를 직렬로 연결하여 대용량의 이차전지를 구성하게 된다.Recently, the high-output secondary battery, which can be used for driving a motor requiring a large power, for example, an electric vehicle, connects a plurality of series in series to form a large capacity secondary battery.
이와 같이 하나의 대용량 이차전지(이하 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 전지 모듈이라 칭한다)는 통상 복수개가 직렬 또는 병렬로 연결되는 이차 전지(이차 명세서 전반에 걸쳐 설명의 편의상 단위전지라 칭한다)로 이루어진다.As described above, one large capacity secondary battery (hereinafter, referred to as a battery module for convenience of description throughout) is made of a secondary battery (hereinafter, referred to as a unit cell for convenience of description throughout) of a plurality of connected in series or in parallel.
상기 각각의 단위전지는 양극과 음극이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 위치하는 전극군과 상기 전극군이 내장되는 공간을 구비하는 케이스, 상기 케이스에 결합되어 이를 밀폐하는 캡 플레이트, 상기 전극군과 전기적으로 연결되어 상기 캡 플레이트에 형성된 단자 삽입구에 삽입되어 외측으로 돌출되는 양극단자와 음극단자, 및 상기 단자 삽입구에 끼워져 내밀성을 보장하는 개스킷을 포함한다.Each unit cell includes a case having an electrode group in which a cathode and a cathode are disposed with a separator interposed therebetween, and a space in which the electrode group is built, a cap plate coupled to the case and sealing the electrode group; The positive electrode terminal and the negative electrode terminal which are electrically connected and inserted into the terminal insertion hole formed in the cap plate and protrude outward, and a gasket inserted into the terminal insertion hole to ensure the tightness.
상기 양극단자와 음극단자를 포함하는 전극단자는 외부로 돌출되는 외부단자와 상기 외부 단자의 아래에 형성되어 전극군과 전기적으로 연결되는 리드부를 포함한다. The electrode terminal including the positive terminal and the negative terminal includes an external terminal protruding to the outside and a lead portion formed under the external terminal and electrically connected to the electrode group.
상기 리드부는 전극군의 양측단에 형성된 무지부에 용접 등으로 결합된다. 이때, 상기 리드부는 일부가 전극군에 끼워지지만 나머지는 전극군외 외측으로 돌출된 구조로 이루어진다.The lead portion is joined to the uncoated portion formed at both ends of the electrode group by welding or the like. In this case, a part of the lead portion is fitted to the electrode group, but the rest has a structure protruding outside the electrode group.
이때, 상기 리드부는 케이스와 근접하게 위치하는데, 리드부가 케이스와 맞닿으면, 리드부와 케이스가 맞닿아 단락되는 문제가 발생한다.At this time, the lead portion is located close to the case, but if the lead portion is in contact with the case, the lead portion and the case is in contact with the short circuit occurs.
특히, 단위 전지가 전기 자동차 등에 설치되어 모터 구동용으로 사용될 경 우, 단위 전지 내부에 진동이 전달되어 전극단자가 흔들릴 경우, 전극 단자와 케이스가 맞닿을 확률은 더욱 증가하게되고 이에 따라 단락이 발생하여 단위 전지가 과열되거나 심한 경우에는 폭발하는 문제가 발생한다.In particular, when the unit cell is installed in an electric vehicle or the like and used for driving a motor, when vibration is transmitted inside the unit cell and the electrode terminal is shaken, the probability of contact between the electrode terminal and the case is further increased and a short circuit occurs accordingly. As a result, the unit cell may be overheated or severely exploded.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전극 단자와 케이스가 안정적으로 절연시키는 개스킷을 포함하는 이차 전지를 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a secondary battery comprising a gasket for stably insulating the electrode terminal and the case.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이차전지는 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함하는 전극군과, 상기 전극군이 내장되는 케이스와, 상기 케이스와 결합되어 상기 케이스를 밀폐하는 캡 플레이트와 상기 케이스의 외측으로 돌출되며 상기 전극군과 전기적으로 연결되는 리드부가 구비된 전극 단자, 및 상기 전극 단자와 상기 캡 플레이트 사이에 설치되며, 하부에 상기 리드부와 상기 케이스를 절연시키는 차단부가 구비되는 개스킷을 포함한다.In order to achieve the above object, a secondary battery according to the present invention includes an electrode group including a positive electrode and a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, a case in which the electrode group is built, and coupled to the case. An electrode terminal having a cap plate that seals the case and a lead portion protruding outward of the case and electrically connected to the electrode group, and installed between the electrode terminal and the cap plate, wherein the lead portion and the And a gasket provided with a blocking portion to insulate the case.
상기 전극단자는 상기 케이스의 외측으로 돌출되는 외부 단자부와, 상기 외부 단자부의 아래에 위치하는 플랜지부, 및 상기 플랜지부의 아래에 설치되어 상기 전극군에 부착되는 리드부를 포함할 수 있다.The electrode terminal may include an external terminal portion protruding to the outside of the case, a flange portion positioned below the external terminal portion, and a lead portion installed below the flange portion and attached to the electrode group.
상기 개스킷은 상기 전극 단자가 삽입되는 돌기부와, 상기 돌기부의 아래에 형성되어 상기 플랜지부와 접하는 플랜지 지지부와, 상기 플랜지 지지부의 아래에 형성되는 차단부를 포함할 수 있다.The gasket may include a protrusion part into which the electrode terminal is inserted, a flange support part formed under the protrusion part to contact the flange part, and a blocking part formed under the flange support part.
상기 차단부는 상기 리드부를 감싸는 구조로 형성될 수 있다.The blocking part may be formed to have a structure surrounding the lead part.
상기 차단부는 판형 부재로 이루어질 수 있다.The blocking portion may be formed of a plate member.
상기 차단부는 단면이 호 형으로 굽어진 구조로 이루어질 수 있다.The blocking part may have a structure in which a cross section is bent in an arc shape.
상기 차단부는 평판형 부재로 이루어질 수 있다.The blocking portion may be made of a flat member.
상기 차단부는 양측단에 절곡 형성된 절곡부가 형성될 수 있다.The blocking portion may be formed bent portion bent at both ends.
상기 차단부는 상기 리드부의 길이와 대응되는 길이로 이루어질 수 있다.The blocking part may have a length corresponding to the length of the lead part.
여기서 상기 이차 전지(또는 전지 모듈)는 HEV(하이브리드 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있다.Here, the secondary battery (or battery module) is a device that operates by using a motor such as a HEV (hybrid car), an EV (electric vehicle), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, and the like to drive a motor of the device. It can be used as an energy source.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(10)는 양극(11)과 음극(12)이 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 위치하는 전극군(15)과, 상기 전극군(15)을 수용할 수 있도록 일측 선단이 개방된 케이스(14)와, 상기 케이스(14)와 결합되어 케이스(14)를 밀폐하는 캡 플레이트(17), 및 상기 전극군(15)과 전기적으로 연결되고 상기 캡 플레이트(17)에 삽입되는 전극 단자(21, 22)를 포함한다.Referring to the drawings described above, the
여기서 상기 전극군(15)은 집전체에 활물질이 도포된 코팅부와 집전체에 활 물질이 도포되지 않은 무지부(11a, 12a)를 포함하는 양극(11)과 음극(12)이 세퍼레이터(13)을 사이에 두고 적층된 구성으로 이루어지거나, 양극(11)과 세퍼레이터(13) 및 음극(12)이 적층된 상태에서 이들이 와류상으로 감겨 형성된 젤리-롤 타입으로 이루어질 수 있다.Here, the
그리고 상기 전극군(15)에는 전극 단자가 전기적으로 연결된다. 양극 무지부(11a)에는 양극단자(21)가 전기적으로 연결되고, 음극 무지부(12a)에는 음극 단자(22)가 전기적으로 연결된다.An electrode terminal is electrically connected to the
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전극 단자(21,22)는 캡 플레이트(17)의 외부로 돌출되는 외부 단자부(21a, 22a)와 상기 외부 단자부(21a, 22a)의 아래에 형성되는 플랜지부(21b, 22b), 상기 플랜지부(21b, 22b)의 아래에 형성되어 전극군(15)의 무지부(11a, 12a)에 부착되는 리드부(21c, 22c)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
양극 단자(21)에 형성된 양극 리드부는(21c) 양극 무지부(11a)에 연결되며, 음극 단자(22)에 형성된 음극 리드부(22c)는 음극 무지부(12a)에 연결된다. 그리고 상기 리드부들(21c, 22c)은 전극군(15)의 무지부(11a, 12a)에 초음파 용접 등으로 고정된다.The positive
그리고 상기 케이스(14)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 이루어지고, 그 형상은 상기 전극군(15)이 위치하는 내부 공간을 가지며 일단이 개방된 각형으로 형성된다. 본 실시예에서는 각형 이차 전지(10)를 예로서 설명하나, 본 발명은 이에 한정된 것은 아니며 각형 이외에 원통형이나 그 이외의 형상으로 이루어질 수도 있다.The
그리고 상기 케이스(14)의 개방단에는 캡 플레이트(17)가 결합되어 상기 케이스(14)를 밀폐하는데, 상기 캡 플레이트(17)에는 전극단자(21, 22)가 삽입되어 케이스(14)의 외측으로 돌출되는 전극단자 삽입구(16)가 형성된다.In addition, a
그리고 상기 전극단자 삽입구(16)에는 상기 전극단자(21, 22)와 캡 플레이트(17)를 절연시키며 상기 전극단자 삽입구(16)를 밀폐하는 개스킷(25)이 설치된다.The electrode
상기 개스킷(25)은 실리콘, 고무 등 탄성이 있는 부도체로 이루어진다. 또한, 상기 개스킷(25)은 상기 전극단자 삽입구(16)에 끼워지는 돌출부(25a)와 상기 돌출부(25a)의 아래에 형성되어 캡 플레이트(17)의 하면에 접하는 플랜지 지지부(25b), 및 상기 플랜지 지지부(25b)의 아래에 형성되어 전극 단자(21, 22)의 리드부(21c, 22c)와 케이스(14)를 절연시키는 차단부(25c)를 포함한다.The
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(25a)는 외부 단자부(21a, 22a)를 삽입한 상태에서 상기 전극단자 삽입구(16)에 끼워질 수 있도록, 원통형 관 형상으로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the
그리고 상기 플랜지 지지부(25b)는 전극 단자(21, 22)의 플랜지부(21b, 22b)와 캡 플레이트(17) 사이를 절연시키는 역할을 하며, 플랜지부(21b, 22b)의 상면과 외주면을 감싸는 구조로 이루어진다.The
또한, 상기 차단부(25c)는 전극군(15)에서 외측으로 튀어나온 리드부(21c, 22c)의 외측을 감쌀 수 있도록 상기 플랜지 지지부(25b)에서 아래로 뻗은 곡면의 판부재로 이루어지며, 바람직하게는 반원의 단면구조로 이루어진다.In addition, the blocking
따라서, 상기 차단부(25c)가 리드부(21c, 22c)와 케이스(14) 사이에 위치하 여 리드부(21c, 22c)와 케이스(14)를 절연시키게 된다. 특히, 상기 차단부(25c)가 호 형상으로 굽어진 구조로 이루어져서 리드부(21c, 22c)를 감싸면서 안정적으로 절연시킬 수 있다.Therefore, the blocking
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 개스킷을 도시한 사시도이다. 4 is a perspective view showing a gasket according to the second embodiment of the present invention.
상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 개스킷(30)은 원통형 관 형상으로 이루어진 돌출부(31)와 상기 돌출부(31)의 아래에 형성되어 플랜지부와 캡 플레이트(17) 사이를 절연하는 플랜지 지지부(32), 및 상기 플랜지 지지부(32)에서 아래로 뻗은 구조로 이루어져 리드부(21c, 22c)와 케이스(14)를 절연시키는 차단부(33)를 포함한다.Referring to the drawings described above, the
본 실시예에 따른 상기 플랜지 지지부(32)는 사각형의 판 구조로 이루어지고, 양극 단자(21), 또는 음극 단자(22)가 삽입될 수 있도록 중앙부분이 관통된 구조로 이루어진다. 그리고 상기 차단부(33)가 형성되는데, 상기 차단부(33)는 평평한 판 형상으로 이루어진다.The flange support
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 개스킷을 도시한 사시도이다. 상기한 도면을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 개스킷(40)은 단자 삽입구(16)에 끼워지는 돌기부(41)와 상기 돌기부(41)의 아래에 형성되어 전극 단자(21, 22)의 플랜지부에 접하는 플랜지 지지부(42), 및 상기 플랜지 지지부(42)의 아래에 형성되어 리드부(21a, 22a)와 케이스(14) 사이를 절연하는 차단부(43)를 포함한다.5 is a perspective view illustrating a gasket according to a third exemplary embodiment of the present invention. Referring to the drawings described above, the
상기 차단부(43)는 플랜지 지지부(42)에서 아래로 뻗은 평판부(43a)와 상기 평판부(43a)의 양측 단부에서 절곡 형성된 절곡부(43b)를 포함한다. 상기 차단부(43)는 상기 케이스(14)의 내측면과 대응되는 폭으로 이루어지고, 상기 절곡부(43b)는 케이스(14)의 내측 모서리부분에 접하도록 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 차단부(43)는 'ㄷ'자 형태로 절곡된 구조로 이루어져 외측과 양쪽 측단에서 리드부(21c, 22c)를 절연시킬 수 있다.The blocking
본 발명의 이차전지는 HEV(하이브리드 전기 자동차), EV(전기 자동차), 무선 청소기, 전동 자전거, 전동 스쿠터 등과 같이 모터를 사용하여 작동하는 기기에 있어, 해당 기기의 모터를 구동하기 위한 에너지원으로서 사용될 수 있다.The secondary battery of the present invention is a device that operates by using a motor such as a hybrid electric vehicle (HEV), an electric vehicle (EV), a wireless cleaner, an electric bicycle, an electric scooter, and the like, and is used as an energy source for driving a motor of the device. Can be used.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 개스킷의 외측에 회피부를 형성하여, 개스킷의 크기를 최대화할 수 있으며, 캡 플레이트와 케이스를 용접으로 고정하는 과정에서 개스킷과 레이저가 간섭하여 용접불량이 발생하는 것을 방지할 수 있어서 이차전지의 구조적 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to an exemplary embodiment of the present invention, an avoidance part may be formed on the outer side of the gasket to maximize the size of the gasket. In the process of fixing the cap plate and the case by welding, the gasket and the laser interfere with the welding defect. It can be prevented from occurring to improve the structural stability and reliability of the secondary battery.
Claims (10)
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