KR100983200B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지를 개시한다. 본 발명의 구성은 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 내부에 수용되는 캔과, 상기 캔의 내부에서 상기 전극 조립체의 상부에 위치하는 절연 케이스를 포함하고, 상기 캔은 상단부 내측면에 상기 캔 보다 얇은 두께를 갖는 단차부가 형성되며, 상기 단차부에 상기 절연 케이스를 삽입할 수 있고, 상기 단차부의 상단부에 제 2 단차부를 형성하여 캡 플레이트를 안착시킬 수 있어 본 발명은 캔에 대하여 절연 케이스와 캡 플레이트가 안정적으로 조립됨으로써 상기 캡 플레이트가 캔의 상단부에 용접시 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
이차 전지. 캔, 캡 플레이트, 절연 케이스

Description

이차 전지 {Secondary Battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지의 조립성 및 제품의 신뢰성을 향상시키도록 한 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터로 구성되는 전극 조립체를 전해액과 함께 캔에 수납한다. 그리고 상기 캔의 상단 개구부는 캡 조립체로 밀봉하게 된다. 상기 캡 조립체의 캡 플레이트는 상기 캔의 상단 개구부의 용접 등의 방법으로 결합된다.
상기 캡 조립체의 캡 플레이트가 캔과 결합되기 전에 상기 캔의 내부에 절연 케이스가 삽입되어 상기 전극 조립체의 상부에 배치된다. 상기 전극 조립체와 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 상기 절연 케이스는 전극 조립체와 캡 조립체의 전기적인 쇼트를 방지하게 된다.
그러나 종래에는 캔의 내부에 전극 조립체를 삽입하고 절연 케이스를 삽입하는 과정에서 문제점이 있다.
일반적으로 캔의 상단부에는 캡 조립체의 캡플레이트를 안착시키기 위한 안착턱이 형성된다. 따라서 상기 절연 케이스는 캔의 내부에 전극 조립체가 삽입된 후에 상기 안착턱을 통과한 후에 캔의 내부에 더 깊이 삽입된다.
그런데, 상기 절연 케이스는 캔의 상단부에 형성된 안착턱은 어렵지 않게 삽입되지만 안착턱을 지나서 캔의 내부로 더 깊이 삽입되면서 상부에서 누르는 힘에 의해 억지끼움식으로 삽입된다. 따라서 절연 케이스가 전극 조립체의 상부에 조립위치까지 정확하게 삽입되지 않으면 캔의 외부로 튕겨져 나올 수 있다. 특히 절연 케이스의 측면에 캔의 내측면과 접촉되는 돌기가 형성된 경우에는 이러한 조립불량율이 더 상승된다. 이는 상기 절연 케이스의 돌기가 캔의 내측면과 접촉된 면적이 작기 때문에 누르는 힘이 불균형하거나, 캔의 내측면에 절연 케이스를 안내하는 구성이 없기 때문에 캔의 외부로 이탈되는 불량이 보다 빈번하게 발생된다.
이처럼 절연 케이스가 캔의 외부로 이탈되면 전체적인 조립 공정이 지연되는 문제가 있다.
또한, 상기 절연 케이스가 캔의 내측면에 억지끼움식으로 삽입되어 캔의 외부로 이탈되지 않은 상태에서도 문제점이 발생될 수 있다.
즉, 종래 절연 케이스는 캔의 내부에서 전극 조립체의 상부에 대체로 얹혀지는 상태로 삽입된다. 그런데, 상기 전극 조립체는 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재되어 감겨지며, 상기 세퍼레이터는 양극판과 음극판을 절연하기 위하여 양극판과 음극판 보다 대체로 폭이 넓게 형성된다. 따라서 양극판과 세퍼레이터와 음극판이 권취되어 조립이 완료된 전극 조립체는 상단부와 하단부에 세퍼레이터가 소정 길이만큼 돌출되어 있다.
따라서 절연 케이스가 캔의 내부로 삽입되어 전극 조립체의 상단부를 압박하는 상태로 조립되면 상기 전극 조립체의 상단부로 돌출된 세퍼레이터는 눌린 상태로 조립이 되었다가 시간이 경과하면서 세퍼레이터의 반발력에 의해 절연 케이스는 캔의 상단개구부 쪽으로 밀려나오게 된다.
통상적으로 상기 캔 내부에 절연 케이스를 삽입한 후에 캔의 상단부에 형성된 안착턱에 캡플레이트를 안착시킨 상태에서 용접 등에 의한 본딩작업을 실시하게 된다. 그런데 상기 캔 내부에 삽입되어 있던 절연 케이스가 세퍼레이터의 반발력에 의해 캔의 외부로 밀려나오면서 상기 캡플레이트의 용접 작업은 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 상기 캔 내부에 절연 케이스가 삽입된 깊이가 매우 낮기 때문에 상기 전극 조립체의 상부로 돌출된 세퍼레이터의 반발력에 의해 절연 케이스는 쉽게 캔의 외부로 밀려나오게 된다.
이와 같이 종래 절연 케이스는 캔의 내측면에 억지끼움식으로 삽입되므로 원활하고 정확한 조립 작업을 수행하지 못하는 문제가 있다.
또한, 종래에는 캔 내부에 절연 케이스가 조립된 후에도 절연 케이스가 캔의 외부로 밀려나오면서 캔의 상단부에 용접되는 캡 플레이트의 용접 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 절연 케이스가 캔 내부의 삽입시 외부로 이탈되지 않고 정확하게 조립되도록 하여 전지의 조립 생산성을 향상시키려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 절연 케이스가 캔 내부에 삽입된 후에 안정적으로 조립상태를 유지하여 이후 캔의 상단부에 조립되는 캡 플레이트의 용접 작업의 신뢰성을 향상시키도록 한 것이다.
본 발명은 전극 조립체와, 상기 전극 조립체가 내부에 수용되는 캔과, 상기 캔의 내부에서 상기 전극 조립체의 상부에 위치하는 절연 케이스를 포함하고, 상기 캔은 상단부 내측면에 상기 캔 보다 얇은 두께를 갖는 단차부가 형성된다.
상기 단차부의 바닥면에 상기 절연 케이스가 안착된다.
상기 단차부는 상기 캔의 장측벽에 형성되거나, 또는 상기 단차부는 상기 캔의 단측벽에 형성되거나, 상기 단차부는 상기 캔의 장측벽과 단측벽에 형성될 수 있다.
상기 단차부는 적어도 상기 절연 케이스의 높이 보다 상기 캔의 내부에 삽입되는 길이가 더 깊게 형성된다. 이러한 상기 단차부의 깊이는 상기 캔의 상단개구부로부터 하방향으로 2.5mm 내지 8.0mm의 깊이로 형성된다.
상기 단차부는 상기 단차부의 바닥면과 상기 절연 케이스의 하단부의 이격거리가 0~1.5mm 가 되도록 형성된다.
상기 단차부의 폭은 상기 캔 두께의 70 % 이내인 것이 바람직한데, 상기 캔의 두께는 0.3mm이고, 상기 단차부의 폭은 0.2mm 이하로 형성된다.
상기 캔의 상단부에 결합되는 캡 플레이트를 더 포함하고, 상기 단차부의 상단에는 상기 단차부의 두께 보다 얇게 형성되고 상기 캡 플레이트가 안착되는 제 2 단차부가 형성된다.
상기 캔의 장측벽에 상기 제 2 단차부가 형성되거나, 상기 캔의 단측벽에 상기 제 2 단차부가 형성되거나, 상기 캔의 장측벽과 단측벽에 상기 제 2 차단부가 형성될 수 있다.
상기 제 2 단차부는 상기 캔의 상단 개구부로부터 0.65mm ~ 0.85mm의 길이로 형성된 것이 바람직하다.
상기 절연 케이스는 평판형의 본체부를 포함하고, 상기 본체부의 가장자리에 적어도 하나의 돌기가 형성된다.
상기 돌기는 상기 본체부의 장측변에 형성되거나, 상기 돌기는 상기 본체부의 단측변에 형성될 수 있다.
상기 돌기는 단면이 반원형 또는 사각형으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 바와 같이 캔의 각형으로 형성된 각형 전지에 적용될 수 있을 뿐 아니라, 상기 캔이 원통형으로 형성되는 원통형 전지에도 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 캔 내부에 절연 케이스의 조립을 안내하여 전지의 조립 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예는 캔 내부에 절연 케이스의 조립을 안내하며 캔의 상단부에 조립되는 캡 플레이트를 안정적으로 안착할 수 있어 조립 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
이와 같은 본 발명은 캔에 대하여 절연 케이스와 캡 플레이트가 캔 내부와 상단부에 정확하게 조립됨으로써 캡 플레이트를 캔의 상단부에 용접하는 공정에서 작업 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 결합상태 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캔의 단면도이고, 도 4a,도 4b 및 도 4c는 도 3의 평면도로서 여러가지 실시예이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔의 내측면에 절연 케이스가 삽입된 상태의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 케이스의 사시도이고, 도 7a는 도 6의 평면도이며, 도 7b 및 도 7Cd는 도 7a의 다른 실시예이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지(100)의 일 실시예는 전 극 조립체(110)와, 캔(120) 및 캡 조립체(130)를 포함한다. 또한, 상기 전극 조립체(110)와 캡 조립체(130) 사이에는 절연 케이스(140)가 위치된다.
상기 전극 조립체(110)는 양극판(111)과 음극판(112) 사이에 세퍼레이터(113)가 개재되면서 젤리-롤 타입으로 권취되어 형성된다.
상기 양극판(111)에는 양극탭(114)이 결합되어 상기 전극 조립체(110)의 상단부로 돌출되며, 상기 음극판(112)에는 음극탭(115)이 결합되어 상기 전극 조립체(110)의 상단부로 돌출된다. 상기 전극 조립체(110)에서 상기 양극탭(114)과 음극탭(115)은 소정거리 떨어져 형성되어 전기적으로 절연된다. 또한, 상기 양극판(111)과 음극판(112) 사이에 개재되는 세퍼레이터(113)는 양극판(111) 및 음극판(112) 보다 폭이 넓게 형성되어 양극판(111)과 음극판(112) 사이의 절연성능을 향상시키게 된다. 따라서 상기 세퍼레이터(113)는 젤리-롤 타입으로 권취된 상태의 전극 조립체(110)에서 상단부와 하단부에 일정 길이만큼 돌출된 상태가 된다.
상기 캔(120)은 장측벽(121)과, 장측벽(121)에 대하여 상대적으로 길이가 짧은 단측벽(122)으로 이루어지는 측면판(121)(122)과, 상기 측면판(121)(122)과 일체로 형성된 하면판(123)을 포함하여 상부가 개방된 상단 개구부(124)를 이루는 대략 사각박스 형상으로 형성된다. 상기 캔(120)은 금속재로 형성된다. 바람직하게는 가볍고 연성이 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되며, 이때, 캔(120)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 캔(120)은 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 방식에 의하여 형성되며, 상기 측면판(121)(122)과 하면판(123)은 일체로 형성된다.
상기 캔(120)의 내측면에는 상기 절연 케이스(140)가 상기 캔(120)의 내부로 삽입될 수 있는 단차부(125)가 형성된다.
상기 단차부(125)는 상기 캔(120)의 내측면에서 상기 절연 케이스(140)가 조립되는 위치와 대응되는 영역에 형성된다.
상기 단차부(125)는 상기 캔(120)의 상기 장측벽(121)과 단측벽(122)의 내측면에 형성된다. 이처럼 단차부(125)가 장측벽(121)과 단측벽(122)의 내측면에 빙둘러 형성되면 상기 절연 케이스(140)는 캔(120)의 내측면에 형성된 단차부(125)에 의해 안정적으로 조립된다.
또는, 상기 단차부(125')가 상기 캔(120)의 양쪽 장측벽(121)의 내측면에만 형성하는 경우도 가능하다. 이처럼 캔(120)의 장측벽(121)에 형성된 단차부(125')와 상기 절연 케이스(140)의 장변이 접촉되면서 절연 케이스(140)는 상기 캔(120)의 내부로 원활하게 삽입되어 설치될 수 있다.
또는, 상기 단차부(125")는 상기 각형 캔의 양쪽 단측벽(122)의 내측면에만 형성될 수 있다. 이처럼 캔(120)의 단측벽(122)에 형성된 단차부(125")와 상기 절연 케이스(140)의 단변이 접촉되면서 절연 케이스(140)는 캔(120)의 내부로 원활하게 삽입되어 설치될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 상기 단차부(125')(125")가 캔(120)의 내측면의 일부분에만 형성되더라도 캔(120)의 내부로 절연 케이스(140)는 원활하게 삽입된다. 그리고 삽입된 절연 케이스(140)는 단차부(125')(125")에서 고정된 상태를 유지하게 된다.
상기 단차부(125)는 적어도 상기 캔(120)의 내부에 상기 절연 케이스(140)가 완전히 수납되어 전극 조립체(110) 위에 얹혀질 수 있는 깊이(L)만큼 형성된다.
이러한 상기 단차부(125)의 깊이(L)는 상기 캔(120)의 상단개구부(124)로부터 대략 2.5mm ~ 8mm의 길이로 형성된다. 이는 상기 단차부(125)의 깊이(L)가 2.5mm 보다는 깊게 형성되어야 상기 절연 케이스(140)가 캔(120) 내부에 수납될 수 있다. 이때, 상기 캔(120)의 상단에 캡 플레이트(131)가 안착되는 깊이(L1)가 최대 0.85mm이고, 절연 케이스(140)가 설치되는 깊이(L2)가 최대 1.65mm이므로 단차부(125)는 최소한 2.5mm의 길이와 같거나, 크게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단차부(125)의 깊이(L)는 8mm 보다 길게 형성되면 상기 절연 케이스(140)가 캔(120)의 내측면에서 너무 아래쪽에 위치하게 되어 상기 전극 조립체(110)와 간섭되는 문제가 있다.
상기 단차부(125)에서 상기 절연 케이스(140)는 상기 단차부(125)의 바닥면(125a)까지 삽입될 수 있다. 이처럼 단차부(125)의 바닥면(125a)에 위치한 절연 케이스(140)는 단차부(125)의 바닥면(125a)에 안정적으로 지지된 상태를 유지하게 된다.
또는, 상기 절연 케이스(140)가 단차부(125)의 바닥면(125a)까지 삽입되지 않더라도 절연 케이스(140)의 하단이 단차부(125)의 바닥면(125a)과 1.5mm 이상은 이격되지 않게 설치된다. 즉, 상기 단차부(125)에 설치되는 절연 케이스(140)의 하단과 단차부(125)의 바닥면(125a)과의 이격 거리(L3)는 0 ~ 1.5mm 인 것이 바람직하다. 이는 절연 케이스(140)의 하단이 단차부(125)의 바닥면(125a)과 1.5mm 이상 이격되 면 상기 절연 케이스(140)가 캔(120)의 내측면에 안정적으로 설치되지 않게 된다. 또한, 절연 케이스(140)와 전극 조립체(110)의 상단부 사이의 이격공간이 커지면 캔(120) 내부 공간의 활용도가 저하될 수 있다.
상기 단차부(125)의 폭(T)은 상기 전체 캔 두께(CT)의 70 % 이내인 것이 바람직하다. 통상적으로 상기 캔의 두께는 0.3mm이므로, 상기 단차부의 폭(T)이 상기 캔 두께(CT)의 70%이상이면 캔 두께가 너무 얇아지는 문제가 있다. 바람직하기는 상기 캔 두께(CT)가 0.3mm인 경우에 상기 단차부의 폭(T)은 0.2mm 이하로 형성될 수 있다.
상기 캡 조립체(130)는 캡플레이트(131)와 절연플레이트(132)와 터미널플레이트(133)와 전극단자(134)를 포함하여 구성된다.
상기 캡플레이트(131)는 상기 캔(120)의 상단개구부(124)와 대응되는 크기와 형상을 가지는 금속판으로 형성된다. 상기 캡플레이트(131)의 중앙에는 소정 크기의 단자통공(131a)이 형성되며, 일측에는 전해액주입공(131b)이 형성되고, 상기 전해액주입공(131b)을 통하여 전해액이 주입된 후 마개(136)가 결합되어 밀폐된다.
상기 단자통공(131a)에는 전극단자(134)가 삽입되며, 상기 전극단자(134)의 외면에는 상기 캡플레이트(131)와의 전기적 절연을 위한 튜브 형상의 가스켓(135)이 설치된다. 상기 캡플레이트(131)의 하부에는 절연플레이트(132)가 설치되고, 상기 절연플레이트(132)의 하부에는 터미널플레이트(133)가 배치된다. 상기 전극단자(134)의 저면부는 상기 절연플레이트(132)를 개재시킨 상태에서 상기 터미널플레이트(133)와 전기적으로 연결된다.
상기 캡플레이트(131)의 하면에는 상기 양극탭(114)이 용접되고, 상기 터미널플레이트(133)에는 음극탭(115)이 용접된다. 상기 양극탭(114) 및 음극탭(115)은 니켈 금속으로 이루어져 있다.
상기 전극 조립체(110)의 상부에는 상기 전극 조립체(110)와 캡 조립체(130)를 전기적으로 절연시키며, 상기 전극 조립체(110)와 양극탭(114) 및 음극탭(115)의 위치를 고정시키는 절연 케이스(140)가 설치된다.
상기 절연 케이스(140)는 본체부(141)와, 상기 본체부(141)의 가장자리에 형성되어 있는 돌기(142)와, 단측변 지지부(143), 장측변 지지부(144)를 포함하여 이루어진다. 상기 절연 케이스(140)는 음극탭(115)이 인출되는 전극탭 인출공(145)과, 양극탭(114)이 인출되는 전극탭 인출홈(146)과, 전해액이 전극 조립체(110) 내부로 유입되는 통로를 제공하는 전해액 유입구(147)가 형성된다
상기 돌기(142)는 상기 본체부(141)의 가장자리에 적어도 하나의 돌기가 형성된다.
상기 돌기(142)는 캔(120)의 내측면에 형성된 단차부(125)를 향해 돌출되어 있다. 이러한 돌기(142)는 절연 케이스(140)가 캔(120)에 수납시 캔(120)의 내측면에 형성된 단차부(135)에 억지끼움식으로 삽입된다. 따라서 상기 절연 케이스(140)가 상기 단차부(135)에 삽입되어 고정되면 상기 절연 케이스(140)에 의하여 전극 조립체(110)의 유동이 방지되므로 상기 전극 조립체(110)의 양극탭(114)과 음극탭(115)이 유동이 최소화되어 전극간의 단락 위험성을 줄이게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 돌기(142)는 절연 케이스(140)의 본체부(141) 의 양쪽 장측변에 각각 2개의 돌기가 형성되어 있다. 이러한 돌기(142)는 단면이 원형으로 형성되어 상기 캔(120)의 내측면에서 단차부(125)에 점접촉되면서 억지끼움식으로 삽입된다. 이처럼 형성된 원형의 돌기(142)는 캔의 단차부(125)와 접촉되는 면적은 좁아서 원활한 삽입이 이루어진다.
또는, 절연 케이스(140)의 돌기(142')는 단면이 사각형으로 형성될 수 있다. 이러한 돌기(142')는 캔(120)의 내측면에서 단차부(125)에 선접촉되면서 억지끼움식으로 삽입된다. 이처럼 형성된 사각형의 돌기(142')는 캔의 단차부(125)와 접촉되는 면적이 넓어지면서 삽입후에 지지되는 면적이 커지게 된다.
또한, 돌기(142")는 상기 본체부(141)의 양쪽 단측변에만 형성될 수도 있다. 이러한 돌기(142")는 캔(120)의 내측면에서 단측벽(122)에 형성된 단차부(125)에 접촉되어 억지끼움식으로 삽입된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 의해 절연 케이스가 설치되는 동작을 설명한다.
캔(120)의 내부에는 양극판(111), 세퍼레이터(113) 및 음극판(112)이 권취되어 조립된 전극 조립체(110)가 먼저 수납된다.
그리고 캔(120)의 상단 개구부(124)를 통해 절연 케이스(140)가 삽입된다. 이때, 상기 절연 케이스(140)의 장측변 및 단측변에 형성된 돌기(142)는 캔(120)의 내측면에서 장측벽(121)과 단측벽(122)에 일정 길이로 형성된 단차부(125)에 안내되면서 삽입된다. 따라서 캔(120)의 상단 개구부(124)를 통과한 절연 케이스(140)는 단차부(125)의 상단부에서 하부쪽으로 삽입된 이후에는 캔(120)에서 이탈되지 않고 계속해서 삽입이 이루어진다.
상기 절연 케이스(140)가 단차부(125)의 바닥면(125a)에 안착되면, 절연 케이스(140)는 더 이상 하부로 삽입되지 않고 전극 조립체(110)를 압박하지 않는 상태로 삽입이 완료된다. 이때, 단차부(125)의 바닥면(125a)에 위치한 절연 케이스(140)는 전극 조립체(110)의 상단부에 돌출된 세퍼레이터(113)를 약 0.3mm 가량 압착하고 있는 상태가 될 수 있다.
한편, 상기 절연 케이스(140)는 반드시 단차부(125)의 바닥면(125a)까지 삽입될 필요는 없다. 절연 케이스(140)는 측면에 형성된 돌기(142)에 의해 캔(120)의 내측면에 억지끼움식으로 삽입되기 때문에 단차부(125)의 바닥면(125a)까지 삽입되기 전 상태에서도 조립 작업을 마무리될 수 있다. 이때, 절연 케이스(140)의 돌기(142)는 단차부(125)에 의해 지지된 상태이므로 캔(120)의 외부로 이탈되지 않게 된다.
다만, 상기 단차부(125)는 상기 절연 케이스(140)가 조립된 상태에서 단차부의 바닥면(125a)과 절연 케이스(140)의 하단과의 이격거리(L3)가 1.5mm 를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이는 절연 케이스(140)가 단차부(125)의 바닥면(125a)에 안착되지 않아 안정적으로 지지되지 않거나, 절연 케이스(140)와 전극 조립체(110) 사이의 이격된 공간이 커지면 캔 내부의 공간 활용성이 저하되기 때문이다.
상기 절연 케이스(140)가 삽입된 후에 캔(120)의 상단개구부(124)에 캡 플레이트(131)가 용접 등에 의하여 조립된다. 이때, 캔(120) 내부에서 상기 절연 케이스(140)는 전극 조립체(110)를 지나치게 압박하거나, 전극 조립체(110)와 거리를 두고 이격되지 않은 적합한 위치에 조립되어 있다. 따라서 상기 캡 플레이트(131)는 절연 케이스(140)가 캔(120)의 외부로 밀려나오는 불량 등으로 인해 상호 간섭되지 않는 상태에서 안정적으로 캔(120)의 상단 개구부(124)에서 용접 작업을 실시하게 되어 용접 작업의 신뢰성을 갖게 된다.
상기 캡 플레이트(131)가 캔(120)의 상단 개구부에 조립된 후에는 캡 플레이트(131)의 전해액 주입구(131b)를 통해서 캔(120) 내부에 전해액을 주입하고 전해액 주입구(131b)를 마개(136)로 밀봉하게 된다.
다음에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 결합상태 단면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캔의 단면도이며, 도 10a는 도 9의 평면도이고, 도 10b 및 도 10c는 도 10a의 다른 실시예이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 전극 조립체(110)와, 캔(220) 및 캡 조립체(130)를 포함한다. 또한, 상기 전극 조립체(110)와 캡 조립체(130) 사이에는 절연 케이스(140)가 위치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)에서 상기 전극 조립체(110), 캔(220), 캡 조립체(130), 절연 케이스(140) 등의 구성은 동일하며, 동일 구성에 대하여 동일 부호를 사용하고 상세한 기술적 구성의 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 상기 캔(220)의 내측면에 상기 절연 케이스(140)가 상기 캔(120)의 내부로 삽입될 수 있도록 캔(220)의 두께보 다 얇은 단차부(225)가 형성되고, 상기 단차부(225)의 상단에는 상기 단차부(225)의 두께 보다 얇은 제 2 단차부(226)가 형성된다.
상기 단차부(225)에는 상기 절연 케이스(140)가 내측에 삽입되고, 상기 제 2 단차부(226)에는 상기 캡 조립체(130)의 캡 플레이트(131)가 안착된다.
이처럼 상기 캔(220)의 상단부에 형성되어 캡 플레이트(131)가 안착되는 제 2 단차부(226)는 캔(220)의 장측벽과 단측벽에 모두 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 단차부(226)가 상기 캔(220)의 장측벽과 단측벽의 내측면에 빙둘러 형성되면 상기 캡 플레이트(131)는 캔(220)의 상단부에서 전체적으로 안정적으로 지지되어 설치될 수 있다.
또는, 제 2 단차부(226')가 상기 캔(220)의 양쪽 장측벽의 내측면에만 형성하는 경우도 가능하다. 이처럼 캔(220)의 장측벽에 형성된 제 2 단차부(226')에 의해 상기 캡 플레이트(131)는 캔(220)의 상단부에 안정적으로 지지되어 용접 등의 조립 공정을 실시하게 된다.
또는, 제 2 단차부(226")가 상기 캔(220)의 양쪽 단측벽의 내측면에만 형성될 수 있다. 이처럼 캔(220)의 단측벽에 형성된 상기 제 2 단차부(226")에 의해서도 상기 캡 플레이트(131)는 캔(220)의 상단부에 안정적으로 지지되어 용접 등의 공정을 간편하게 실시하게 된다.
상기 단차부(225)의 깊이(L')는 상기 캔(220)의 상단개구부(224)로부터 대략 2.5mm ~ 8mm의 길이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 단차부(226)의 깊이(L1')는 상기 캔(220)의 상단 개구부(224)로부터 0.65mm ~ 0.85mm의 길이로 형성될 수 있다. 이러한 제 2 단차부(226)의 깊이(L1')는 제 2 단차부(226)에 안착되는 캡 플레이트(131)의 두께에 의해 변경될 수 있는 것은 자명하다 할 것이다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 전지의조립시 먼저 전극 조립체(110)를 캔(120)의 내부에 수납한다. 그리고 캔(220)의 내측면에 형성된 단차부(225)를 통해서 절연 케이스(140)가 억지끼움식으로 삽입되어 전극 조립체(110)의 상부에서 적합한 위치까지 조립된다.
이후 상기 캔(220)의 상단부에 캡 조립체(130)가 결합된다. 이때, 캡 조립체(130)의 캡 플레이트(131)는 캔(220)의 상단부에 형성된 제 2 단차부(226)에 가장자리 하면과 측면이 맞닿는 상태로 안착되며, 캡 플레이트(131)의 가장자리의 측면 상단부와 캔(220)의 상단부가 용접되어 캡 플레이트(131)의 조립이 완료된다.
상기 캡 플레이트(131)가 조립된 후에 전해액 주입구(131b)를 통해 전해액을 주입하고 마개(136)로 밀봉하게 된다.
상술한 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에서는 주로 각형 타입의 캔(120)(220)에 적용되는 이차 전지에 대하여 설명으나, 본 발명은 원통형 타입의 캔(320)을 갖는 원통형 전지(300)에도 적용가능하다.
도 11은 본 발명의 따른 원통형 전지의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 원통형 이차 전지는(300)는 양극판(311)과, 음극판(312)과, 상기 양극판(311) 및 음극판(312) 사이에 위치하는 세퍼레이터(313)가 권취된 전극조립체(310)와, 상단이 개구되어 전극조립체(310)와 전해액을 수용하는 원통형 캔(320)과, 원통형 캔(320)의 상단 개구부에 설치되어 캔(320)을 밀봉하는 캡 조립체(330)와, 상기 전극조립체(310)의 권심부에 삽입되는 센터핀(340)과, 상기 전극조립체(310)의 상,하부에 설치되는 상부 절연판(350) 및 하부 절연판(360)을 포함하여 구성한다.
상기 원통형 캔(320)은 상기 전극조립체(310)가 수용되는 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통체인 측면판(321)과, 측면판(321)의 하부를 밀폐하는 하면판(322)으로 이루어진다. 원통형 캔(320)의 상단 개구부는 전극조립체(310)를 삽입한 후에 밀폐하도록 개방되어 있다. 또한, 원통형 캔(320)의 상부에는 전극조립체(310)의 유동을 방지하기 위한 비딩부(323)가 형성된다. 그리고 원통형 캔(320)의 최상단부에는 캡 조립체(330)를 고정하기 위한 클림핑부(324)가 형성된다.
상기 원통형 캔(320)의 상단부의 내측면에는 단차부(325)가 형성된다.
상기 단차부(325)의 길이는 상기 비딩부(323)가 형성되는 위치보다 하부까지 길게 형성된다. 상기 상부 절연판(350)이 상기 전극 조립체(310)의 상부에 안착되므로 상부 절연판(350)의 안착 위치까지 단차부(325)가 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 원통형 전지(300)은 원통형 캔(320)의 내부에 먼저 전극 조립체(310)를 삽입하고, 상부 절연판(350)을 삽입하게 된다.
상기 상부 절연판(350)의 삽입시 상기 상부 절연판(350)은 가장자리의 측면이 상기 단차부(325)와 접촉되어 안내되면서 삽입되므로 캔(320)의 외부로 이탈되지 않는다. 그리고 상부 절연판(350)은 단차부(325)의 바닥면에 안착되어 전극 조립체(310)의 상부에서 정확하게 설치되는 것이다.
이후 상기 원통형 캔(320)의 상단부에 캡 조립체(330)가 결합되면 원통형 이차 전지(300)의 조립이 완료된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 결합상태 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 캔의 단면도.
도 4a는 도 3의 평면도이고, 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 다른 실시예.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔의 내측면에 절연 케이스가 삽입된 상태의 개략적인 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 케이스의 사시도.
도 7a는 도 6의 평면도이고, 도 7b 및 도 7Cd는 도 7a의 다른 실시예.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 결합상태 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 캔의 단면도.
도 10a는 도 9의 평면도이고, 도 10b 및 도 10c는 도 10a의 다른 실시예.
도 11은 본 발명의 따른 원통형 전지의 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100,200,300 ; 이차전지 110,310 ; 전극 조립체
120,220 ; 캔 125,125',125"; 단차부
130,330 ; 캡 조립체 140 ; 절연 케이스
142,142',142"; 돌기 226,226',226"; 제 2 단차부
350;상부절연판

Claims (20)

  1. 전극 조립체와,
    상기 전극 조립체가 내부에 수용되는 캔과,
    상기 캔의 내부에서 상기 전극 조립체의 상부에 위치하는 절연 케이스와,
    상기 캔의 상단부에 결합되는 캡 플레이트를 포함하고,
    상기 캔은 상단부 내측면에 상기 캔 보다 얇은 두께를 갖고 상기 절연 케이스가 삽입되는 단차부와, 상기 단차부의 상단에 상기 단차부의 두께보다 얇게 형성되어 상기 캡 플레이트가 안착되는 제 2 단차부가 형성되고,
    상기 단차부의 바닥면에 상기 절연 케이스가 안착되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 캔의 장측벽에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 캔의 단측벽에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 캔의 장측벽과 단측벽에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단차부는 적어도 상기 절연 케이스의 높이 보다 상기 캔의 내부에 삽입되는 깊이가 더 깊게 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단차부의 깊이는 상기 캔의 상단개구부로부터 하방향으로 2.5mm 내지 8.0mm의 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 단차부의 바닥면과 상기 절연 케이스의 하단부의 이격거리가 0~1.5mm 가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 단차부의 폭은 상기 캔 두께의 70 % 이내인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캔의 두께는 0.3mm이고, 상기 단차부의 폭은 0.2mm 이하인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔의 장측벽에 상기 제 2 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔의 단측벽에 상기 제 2 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔의 장측벽과 단측벽에 상기 제 2 차단부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단차부는 상기 캔의 상단 개구부로부터 0.65mm ~ 0.85mm의 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 케이스는 평판형의 본체부를 포함하고, 상기 본체부의 가장자리에 적어도 하나의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 본체부의 장측변에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 본체부의 단측변에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 돌기는 단면이 반원형 또는 사각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔은 원통형인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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