KR101155887B1

KR101155887B1 - 이차전지

Info

Publication number: KR101155887B1
Application number: KR1020100062882A
Authority: KR
Inventors: 변상원
Original assignee: 에스비리모티브 주식회사
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-06-20
Also published as: US8658296B2; KR20110097573A; EP2362461A1; EP2362461B1; US20110206957A1

Abstract

본 기재의 이차 전지는, 전극조립체를 수용하는 케이스와, 벤트 구멍을 구비하고, 상기 케이스에 결합된 캡 플레이트와, 상기 벤트 구멍 위에 배치되어 상기 벤트 구멍을 덮는 벤트 플레이트, 및 상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되며, 상기 벤트 플레이트가 위에 안착되는 돌출부재를 포함한다.

Description

이차전지 {RECHARGEABLE BATTERY}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캡플레이트에 설치되어 케이스 내압 상승 시 파단되는 벤트 플레이트를 구비한 이차전지에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 이차전지(secondary battery)는 일차전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 실행할 수 있으며, 저용량 및 대용량으로 구분된다. 대용량의 이차전지는 복수의 단위 전지들을 하나의 팩 형태로 연결하여 전지 모듈을 형성하며, 하이브리드 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있으며, 저용량의 이차전지는 휴대용 전자기기, 예를 들어 휴대전화, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등에 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 캡플레이트가 변형되는 경우에도 벤트 플레이트의 변형을 방지하여, 벤트 플레이트가 설정된 내부 압력에서 원활히 작동되게 하는 이차전지에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전극조립체를 수용하는 케이스와, 벤트 구멍을 구비하고, 상기 케이스에 결합된 캡 플레이트와, 상기 벤트 구멍 위에 배치되어 상기 벤트 구멍을 덮는 벤트 플레이트, 및 상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되며, 상기 벤트 플레이트가 위에 안착되는 돌출부재를 포함한다.

상기 돌출부재는, 제1 두께를 갖는 상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되는 제1 단, 및 상기 제1 단으로부터 돌출되며, 제2 두께를 갖는 제2 단을 포함하고, 상기 제1 두께는 상기 제2 두께보다 더 크게 형성될 수 있다.

상기 벤트 플레이트는 상기 돌출부재의 제1 단 위에 위치하거나, 상기 돌출부재의 제2 단 위에 위치할 수 있다.

상기 돌출부재의 상기 제1 단과 제2 단은 상기 돌출부재의 내측부를 따라 단차부를 형성하고, 상기 벤트 플레이트는 상기 단차부에 위치할 수 있다.

상기 돌출부재의 상기 제1 단과 제2 단은 상기 벤트 구멍 둘레에 연속면을 형성하고, 상기 제1 단과 제2 단은 상기 돌출부재의 외측부를 따라 단차부를 형성할 수 있다.

상기 벤트 플레이트는 상기 제2 단의 측부의 적어도 일부를 덮을 수 있다.

상기 벤트 플레이트는 상기 제2 단과 직접 접촉할 수 있다.

상기 돌출부재는 상기 캡 플레이트로부터 돌출되고 상기 벤트 구멍을 둘러싸는 연속적인 프레임 구조를 가질 수 있다.

상기 벤트 플레이트는 상기 연속적인 프레임 구조를 덮을 수 있다.

상기 돌출부재는 제3 두께를 가지고, 상기 캡 플레이트는 제4 두께를 가지며, 상기 제3 두께는 상기 제4 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다.

상기 돌출부재는, 상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되고, 제1 내측 둘레와 제1 외측 둘레를 갖는 제1 단, 및 상기 제1 단으로부터 돌출되고, 제2 내측 둘레와 제2 외측 둘레를 갖는 제2 단을 포함하고, 상기 제1 내측 둘레는 상기 제2 내측 둘레보다 더 작게 형성되고, 상기 제1 외측 둘레는 상기 제2 외측 둘레와 동일하게 형성될 수 있다.

상기 벤트 플레이트는 상기 돌출부재의 제1 단에 위치할 수 있다.

상기 돌출부재는, 상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되고, 제1 내측 둘레와 제1 외측 둘레를 갖는 제1 단, 및 상기 제1 단으로부터 돌출되고, 제2 내측 둘레와 제2 외측 둘레를 갖는 제2 단을 포함하고, 상기 제1 외측 둘레는 상기 제2 외측 둘레보다 더 크게 형성되고, 상기 제1 내측 둘레와 상기 제2 내측 둘레는 동일하게 형성될 수 있다.

상기 벤트 플레이트는 상기 제2 단과 상기 제2 단의 측부의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다.

상기 돌출부재는 상기 캡 플레이트의 제1 면 또는 제2 면으로부터 돌출되고 상기 벤트 구멍을 둘러싸는 연속 프레임이고, 상기 연속 프레임은 제1 내측 둘레와 제1 외측 둘레를 구비하며, 상기 벤트 플레이트는 제1 내측 둘레와 제1 외측 둘레 사이에서 연장된 상기 연속 프레임을 덮을 수 있다.

상기 벤트 플레이트는 노치를 포함할 수 있다.

상기 노치는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 높을 때 상기 벤트 구멍을 노출시킬 수 있다.

상기 돌출부재는 상기 벤트 플레이트를 지지한다.

상기 벤트 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 높을 때 상기 벤트 구멍을 노출시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 캡플레이트의 벤트 구멍 주위에 표면으로부터 돌출되는 보강부를 형성하고, 이 보강부에 벤트 플레이트를 접합하므로 용접시의 캡플레이트 열변형 및 외력에 의해 캡플레이트로부터 진행되는 변형을 보강부에서 차단시킨다.

따라서 캡플레이트의 변형에도 불구하고, 보강부에 의하여 벤트 플레이트의 변형이 방지된다. 결국, 벤트 플레이트는 설정된 내부 압력에서만 원활히 작동되어 가스를 배출시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 이차전지의 단면도이다.
도 3은 캡플레이트와 벤트 플레이트의 분해 사시도이다.
도 4는 도3의 캡플레이트와 벤트 플레이트를 접합한 상태의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서, 캡플레이트와 벤트 플레이트를 접합한 상태의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에서, 캡플레이트와 벤트 플레이트를 접합한 상태의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 도면에 있어서, 설명의 명확화를 위해 층 또는 영역의 치수는 과장되게 도시될 수 있다. 하나의 층 또는 요소가 다른 층 또는 기재의 "위"에 있다고 하는 것은 직접적으로 위에 있거나, 그 사이에 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 그리고, 하나의 층이 다른 층의 "아래"에 있다고 하는 것은 직접적으로 아래에 있거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층을 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다. 나아가, 하나의 층이 두 개의 층들 "사이"에 있다고 하는 것은 그 하나의 층이 두 개의 층들 사이의 유일한 층이거나, 그 사이에 하나 이상의 또 다른 층이 개재하여 있는 것으로 이해될 것이다.

이차전지 모듈은 복수의 단위 전지들을 직렬로 연결하여, 필요한 전력을 얻을 수 있도록 형성된다. 단위 전지는 양극과 세퍼레이터 및 음극을 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 내장하는 케이스, 및 케이스에 결합되어 케이스의 개구를 밀폐하며 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 전극 단자를 구비한 캡플레이트를 포함한다.

단위 전지는 충전과 방전을 반복함에 따라 내부에서 가스를 발생시킨다. 이로 인하여, 단위 전지의 내부 압력이 상승하여 스웰링(swelling) 현상이 발생된다. 캡플레이트는 스웰링 현상에 의하여 단위 전지가 폭발하는 것을 방지하기 위하여, 벤트 구멍과 벤트 플레이트를 구비한다. 벤트 구멍은 단위 전지의 내부에서 발생되는 가스를 배출하도록 캡플레이트에 관통 구조로 형성된다.

벤트 플레이트는 정상 운전시 벤트 구멍을 폐쇄하고, 단위 전지의 내부 압력 상승시 절개되어 벤트 구멍을 개방하도록 벤트 구멍 주위의 캡플레이트에 접합된다. 그러나 내부 압력이 기준 전압보다 더 클 때, 벤트 플레이트는 파단되어 개방되고 상기 벤트 구멍을 노출시킨다.

이와 같이, 벤트 플레이트는 캡플레이트에 일체로 형성되거나 용접으로 접합되는데, 용접시 열변형 또는 단위 전지의 내부 압력 등에 의하여 캡플레이트가 변형될 수 있다. 캡플레이트의 변형에 따라 벤트 플레이트가 변형될 수 있다. 이로 인하여, 벤트 플레이트의 작동 압력에 변화가 발생될 수 있다. 즉, 벤트 플레이트가 설정된 내부 압력에서 원활히 작동되지 않을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지의 사시도이고, 도 2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 이차전지의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 이차전지(1)는 전극군(10)을 내장하는 케이스(20), 케이스(20)의 일측에 형성되는 개구를 밀폐하는 캡플레이트(30), 캡플레이트(30)의 단자홀(311, 312)에 설치되는 전극단자(41, 42), 및 전극단자(41, 42)를 전극군(10)에 연결하는 리드탭(51, 52)을 포함한다.

전극군(10)은 절연체인 세퍼레이터(13), 세퍼레이터(13)의 양면에 배치되는 양극(11)과 음극(12)을 포함하며, 양극(11)과 음극(12) 및 세퍼레이터(13)를 함께 권취함으로써 젤리롤(Jelly Roll) 형태로 이루어진다.

양극(11) 및 음극(12)은 박판의 금속 호일로 이루어지는 집전체와, 집전체의 표면에 코팅되는 활물질을 포함한다. 또한 양극(11) 및 음극(12)은 집전체에 활물질이 코팅되는 코팅부와, 집전체에 활물질이 코팅되지 않는 무지부(111, 121)를 포함한다.

코팅부는 양극(11)과 음극(12) 각 면적의 대부분을 차지한다. 무지부(111, 121)는 젤리롤 상태에서 전극군(10)의 코팅부 양쪽에 각각 배치된다.

예를 들면, 전극군(10)은 젤리롤 상태에서 앞면과 뒷면이 넓은 면적을 형성하고, 좌측면과 우측면인 무지부(111, 121)의 단부들이 좁고 긴 면적을 가지는 대략 직육면체에 대응하는 형상으로 이루어진다.

케이스(20)는 이차전지(1)의 전체적인 외관을 형성하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 또한 케이스(20)는 전극군(10)을 내장하는 공간을 제공한다.

예를 들면, 케이스(20)는 직육면체에 대응하는 형상의 전극군(10)을 수용하도록 일측에 개구를 가지는 직육면체의 각형으로 이루어질 수 있다. 개구는 도1 및 도2에 도시된 케이스(20)에서 상방을 향하고 있다.

캡플레이트(30)는 얇은 판재로 이루어지며, 개구에 결합되어 케이스(20)를 밀폐한다. 이와 같이, 캡플레이트(30)는 케이스(20)의 외부와 내부를 서로 차단하면서, 또한 필요에 따라 외부와 내부를 서로 연결할 수 있도록 형성된다.

캡플레이트(30)는 이차전지(1)의 형성 및 작동을 가능하게 하는 구성들, 예를 들면, 전극단자(41, 42)를 인출하는 단자홀(311, 312)과, 전해액을 주입하는 전해액 주입구(32), 및 내부 압력 상승시, 이차전지(1)의 안정성을 확보하는 벤트 구멍(35)을 형성하고 있다.

단자홀(311, 312)은 캡플레이트(30)를 관통하여 전극단자(41, 42)의 삽입을 가능하게 한다. 즉 전극단자(41, 42)는 단자홀(311, 312)을 통하여 전극군(10)의 양극(11)과 음극(12)을 각각 외부로 인출한다.

예를 들면, 전극단자(41, 42)는 각각 외측 인슐레이터(43)와 내측 인슐레이터(44)를 개재하여 단자홀(311, 312)에 설치된다. 따라서 외측 인슐레이터(43)와 내측 인슐레이터(44)는 전극단자(41, 42)와 캡플레이트(30) 사이에서 전기적으로 절연 구조를 형성한다.

전극단자(41, 42)는 단자홀(311, 312)을 통하여 케이스(20)의 내부에서 전극군(10)에 전기적으로 연결되고, 동시에 케이스(20)의 외부로 돌출된다. 전극단자(41, 42)는 각각 양극(11)에 연결되는 양전극단자(41)와, 음극(12)에 연결되는 음전극단자(42)이다.

단자홀(311, 312), 내측 인슐레이터(44) 및 외측 인슐레이터(43)는 양전극단자(41)와 음전극단자(42) 측에서 동일한 구조로 형성될 수 있다. 따라서 양전극단자(41) 측을 예로 들어 설명한다.

설명의 편의를 위하여, 캡플레이트(30)에 대하여 부연 설명한다. 즉 캡플레이트(30)는 케이스(20) 외부를 향하는 제1 표면(S1)과, 제1 표면(S1)의 반대측에서 케이스(20) 내부를 향하는 제2 표면(S2)을 가진다.

외측 인슐레이터(43)는 캡플레이트(30)의 제1 표면(S1)에 놓이면서 또한 단자홀(31)에 부분적으로 삽입되어 양전극단자(41)와 캡플레이트(30)를 전기적으로 절연시킨다.

즉 외측 인슐레이터(43)는 양전극단자(41)의 외주면과 캡플레이트(30)의 제1 표면(S1) 사이를 전기적으로 절연시키며, 동시에 양전극단자(41)의 외주면과 이에 마주하는 단자홀(31)의 내주면 사이를 전기적으로 절연시킨다.

내측 인슐레이터(44)는 캡플레이트(30)의 제2 표면(S2)에 면접촉되어, 단자홀(311) 주위의 캡플레이트(30)와 이에 마주하는 리드탭(51) 사이를 전기적으로 절연시킨다.

즉 내측 인슐레이터(44)는 리드탭(51)의 상면과 캡플레이트(30)의 제2 표면(S2) 사이를 전기적으로 절연시키며, 동시에 양전극단자(41)의 외주면과 이에 마주하는 캡플레이트(30)의 내주면 사이를 전기적으로 절연시킨다.

한편, 리드탭(51, 52)은 일측으로 전극단자(41, 42)에 연결되고, 다른 일측으로 전극군(10)의 양단에 형성되는 무지부(111, 121)에 연결된다. 즉 리드탭(51, 52)은 쌍으로 형성되어, 양극(11)과 음극(12)을 양전극단자(41)와 음전극단자(42)에 각각 연결한다.

전해액 주입구(32)는 케이스(20)에 캡플레이트(30)를 결합한 상태에서 케이스(20)의 내부에 전해액을 주입할 수 있게 한다. 케이스(20) 내부에 전해액을 주입한 후, 전해액 주입구(32)는 밀봉마개(33)로 밀봉된다.

벤트 구멍(35)은, 이차전지(1)가 정상적인 작동될 때, 폐쇄 상태를 유지하고, 내부 압력 상승시 개방되도록 벤트 플레이트(34)로 밀폐된다. 즉 벤트 플레이트(34)는 캡플레이트(30)보다 얇은 판재로 이루어져 벤트 구멍(35) 주위에 접합된다.

벤트 플레이트(34)는 전극군(10)의 충전 및 방전 작용으로 인하여 이차전지(1) 내부에서 발생되는 가스에 의하여, 케이스(20)의 내부 압력이 설정치 이상으로 상승할 때, 내부 압력에 의하여 절개되어 이차전지(1) 내부의 가스를 배출한다. 따라서 이차전지(1)의 폭발이 방지될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1 실시예의 캡플레이트(30)는 벤트 구멍(35)의 주위에 돌출 형성되는 돌출부재(60)를 더 포함할 수 있다. 돌출부재(60)는 캡플레이트(30)의 제1 표면(S1)과 제2 표면(S2) 중 적어도 일 면에 형성될 수 있고, 벤트 구멍(35) 주위에서 캡플레이트(30)의 열변형 및 외력에 의한 변형에 대한 저항성을 보강한다. 즉 돌출부재(60)는 캡플레이트(30)의 변형을 차단하거나 적어도 감소시킨다.

벤트 플레이트(34)는 벤트 구멍(35)을 밀폐하면서 돌출부재(60)에 접합, 즉 용접된다. 따라서 용접으로 캡플레이트(30)가 열변형을 일으키는 경우에도 벤트 플레이트(34)의 변형은 최소화된다. 또한 사용 중에 캡플레이트(30)가 외력에 의해 변형되는 경우에도, 벤트 플레이트(34)와 접합된 돌출부재(60)는 캡플레이트(30)의 변형 진행을 감소 및 차단한다. 이로써, 벤트 플레이트(34)의 변형이 최소화 된다.

즉 벤트 플레이트(34)는 다른 요인에 의한 변형은 최소화 될 수 있으며, 설정치 이하의 내부 압력에서 벤트 플레이트(34)는 벤트 구멍(35)의 밀폐 상태를 유지하고, 설정치를 초과한 내부 압력에서 파단 작동되어 가스를 배출함으로써 이차전지(1)의 폭발을 방지할 수 있다.

도 3은 캡플레이트(30)와 벤트 플레이트(34)의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 캡플레이트(30)와 벤트 플레이트(34)를 접합한 상태의 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 돌출부재(60)는 벤트 구멍(35)에서 연장되어 캡플레이트(30)의 제1 표면(S1)으로 돌출 형성되는 제1 단(61)과, 제1 단(61)에서 벤트 구멍(35)보다 확장되는 구멍을 형성하여 벤트 플레이트(34)가 놓여지는 위치를 잡아주는 제2 단(62)을 포함한다.

즉 제1 단(61)의 내주는 벤트 구멍(35)과 동일하고, 제2 단(62)의 내부는 제1 단(61) 및 벤트 구멍(35)보다 더 큰 구멍으로 형성된다. 또한 제2 단(62)의 내주는 벤트 플레이트(34)의 외주에 대응하여, 벤트 플레이트(34)의 헐거운 삽입을 가능하게 한다.

캡플레이트(30)는 제1 두께(t1)를 가진다. 돌출부재(60)는 제1 단(61)에서 제21 두께(t21)로 설정되고, 제2 단(62)에서 제22 두께(t22)로 설정된다. 제1 단(61)과 제2 단(62)의 외주가 제1 두께(t1) 방향에서 일직선으로 형성되므로 제2 단(62)의 제22 두께(t22)는 제21 두께(t21)보다 작게 형성된다. 여기서 제1, 제2 단(61, 62)의 제21, 제22 두께(t21, t22)는 캡플레이트(30)의 제1 두께(t1) 방향에 대하여 직교하는 방향으로 설정된다.

캡플레이트(30)의 제1 표면(S1)에 더 형성되는 제1, 제2 단(61, 62)은 이를 구비하지 않는 캡플레이트(미도시)에 비하여, 열변형 및 외력에 의한 변형에 대하여 저항하는 강성을 더욱 증대시킨다.

제1 단(61) 및 제2 단(62)은 벤트 구멍(35) 주위에서 캡플레이트(30)의 열변형 및 변형에 대한 저항성을 증대시킨다. 제2 단(62)의 내주는 벤트 구멍(35)보다 큰 구멍으로 형성되므로 용접시, 벤트 플레이트(34)의 배치를 용이하게 하고, 벤트 플레이트(34)의 유동을 잡아준다.

제2 단(62)에 연결되는 제1 단(61)의 표면은 평면으로 형성되어 놓여지는 벤트 플레이트(34)와 면접촉을 유도하여, 긴밀한 접합으로 벤트 구멍(35)의 밀폐를 가능하게 한다.

제1 단(61)의 제21 두께(t21)는 캡플레이트(30)의 제1 두께(t1)보다 더 크게 형성될 수 있다. 제21 두께(t21)는 캡플레이트(30)에 대한 돌출부재(60)의 형성 면적을 설정하며, 가능한 클수록 캡플레이트(30)의 변형에 대한 저항성을 증대시킬 수 있다.

도 3을 참조하면, 벤트 플레이트(34)는 설정된 내부 압력에서 신속하게 절개될 수 있도록 절개를 유도하는 다양한 구조의 노치(notch)(341)를 구비할 수 있다. 도 3에 벤트 플레이트(34)의 중심에서 교차하는 노치(341)가 예시되어 있다. 내부 압력 상승 시, 노치(341)는 교차된 중심에서 시작되어 절개될 수 있다.

한편, 벤트 플레이트(34)를 벤트 구멍(35)에 용접으로 접합하여 캡플레이트(30)가 열변형되거나, 이차전지(1)의 사용 중, 캡플레이트(30)가 외력에 의해 변형되는 경우에도, 이로 인한 벤트 플레이트(34)의 변형은 최소화될 필요가 있다.

이하 본 발명의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 제1 실시예와 비교하여 동일한 부분에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에서, 캡플레이트와 벤트 플레이트를 접합한 상태의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 돌출부재(260)는 캡플레이트(30)의 제1 표면(S1) 상에 돌출 형성되고, 벤트 플레이트(34)는 돌출부재(260)의 표면에 접합된다. 상기 돌출부재(260)는 상기 제1 표면(S1)으로부터 돌출되는 프레임 구조를 가질 수 있으며, 상기 벤트 구멍(35)을 실질적으로 둘러싸는 연속된 프레임 구조를 가질 수 있다. 상기 돌출부재(260)는 상기 전체 프레임 구조에서 동일한 두께를 가질 수 있다.

제1 실시예에서 돌출부재(60)는 제1 단(61)과 제2 단(62)을 가지는 계단 구조인데 비하여, 제2 실시예에서 돌출부재(260)는 돌출된 전체 범위에서 동일한 두께를 가지는 테 구조이다.

돌출부재(260)의 제2 두께(t2)는 캡플레이트(30)의 제1 두께(t1)보다 더 크게 형성될 수 있다. 이와 같은 제2 두께(t2)를 가지는 돌출부재(260)는 캡플레이트(30)의 열변형 및 변형에 대한 저항성을 증대시킬 수 있다.

벤트 플레이트(34)는 상기 돌출부재(260)의 상부면의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있으며, 노치(notch)(341)를 구비할 수 있다. 돌출부재(260)는 내부 압력이 설정된 수준, 즉 문턱 압력보다 낮을 경우에는 폐쇄된 상태로 상기 벤트 구멍(35)을 유지하고, 내부 압력이 상기 설정된 수준을 초과하면 파단되어 이차 전지(1)의 내부 가스를 방출하게 된다. 나아가, 상기 돌출부재(260)는 상기 벤트 플레이트(34)와 그 주위의 캡 플레이트(30)의 열 변형 또는 변형에 대한 저항성을 증가시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에서, 캡플레이트와 벤트 플레이트를 접합한 상태의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 돌출부재(360)는 캡플레이트(30)의 제1 표면(S1) 상에 돌출 형성되고, 벤트 플레이트(334)는 돌출부재(360)의 표면에 접합된다.

제1 실시예에서 돌출부재(60)는 벤트 구멍(35)과 연결되는 제1, 제2 단(61, 62)의 내주 측이 계단 구조인데 비하여, 제3 실시예의 돌출부재(360)는 제1, 제2 단(361, 362)의 외주 측이 계단 구조이다.

제3 실시예에서, 제1 단(361)은 벤트 구멍(35)에서 연장 형성된다. 제2 단(362)는 제1 단(361)에서 연장되고 제1 단(361)의 외주보다 작은 외주로 형성된다. 돌출부재(360)의 구조에 따라 벤트 플레이트(334)는 제2 단(362)의 외주에 결합되는 돌기(335)를 구비한다. 이때, 벤트 구멍(35), 제1 단(361)의 내주 및 제2 단(362)의 내주는 일직선으로 형성된다.

돌출부재(360)는 제1 단(361)에서 제31 두께(t31)로 설정되고, 제2 단(362)에서 제32 두께(t32)로 설정된다. 제2 단(362)의 제32 두께(t32)는 제1 단(361)의 제31 두께(t31)보다 작게 형성된다.

캡플레이트(30)의 제1 표면(S1)에 더 형성되는 제1, 제2 단(361, 362)은 이를 구비하지 않는 캡플레이트(미도시)에 비하여, 열변형 및 외력에 의한 변형에 대하여 저항하는 강성을 더욱 증대시킨다.

돌기(335)는 벤트 플레이트(334)의 외주에 복수로 구비될 수 있고, 도시된 바와 같이, 벤트 플레이트(334)의 외주 전체 범위에 걸쳐 테 구조로 형성될 수 있다. 돌기(335)는 벤트 플레이트(334)가 돌출부재(360)의 제2 단(362)에 놓이는 위치를 잡아줄 수 있다.

이상을 통해 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.

1 : 이차전지 11 : 양극
12 : 음극 13 : 세퍼레이터
10 : 전극군 20 : 케이스
30 : 캡플레이트 311, 312 : 단자홀
32 : 전해액 주입구 33 : 밀봉마개
34, 334 : 벤트 플레이트 111, 121 : 무지부
35 : 벤트 구멍 41, 42 : 전극단자
43 : 외측 인슐레이터 44 : 내측 인슐레이터
51, 52 : 리드탭 60, 260, 360 : 돌출부재
61, 361 : 제1 단 62, 362 : 제2 단
S1, S2 : 제1, 제2 표면 t1, t2, t21, t22 : 제1, 제2, 제21, 제22 두께

Claims

전극조립체를 수용하는 케이스;
벤트 구멍을 구비하고, 상기 케이스에 결합된 캡 플레이트;
상기 벤트 구멍 위에 배치되어 상기 벤트 구멍을 덮는 벤트 플레이트; 및
상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되는 돌출부재를 포함하며,
상기 벤트 플레이트는,
적어도 상기 돌출부재의 상부면에 안착되고,
상기 돌출부재는,
제1 두께를 갖는 상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되는 제1 단; 및
상기 제1 단으로부터 돌출되며, 제2 두께를 갖는 제2 단;
을 포함하고,
상기 제1 두께는 상기 제2 두께보다 더 크게 형성되는 이차 전지.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 상기 돌출부재의 제1 단 위에 위치하는 이차 전지.
제 1 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 상기 돌출부재의 제2 단 위에 위치하는 이차 전지.
제 1 항에 있어서,
상기 돌출부재의 상기 제1 단과 제2 단은 상기 돌출부재의 내측부를 따라 단차부를 형성하고, 상기 벤트 플레이트는 상기 단차부에 위치하는 이차 전지.
제 1 항에 있어서,
상기 돌출부재의 상기 제1 단과 제2 단은 상기 벤트 구멍 둘레에 연속면을 형성하고, 상기 제1 단과 제2 단은 상기 돌출부재의 외측부를 따라 단차부를 형성하는 이차 전지.
제 6 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 상기 제2 단의 측부의 적어도 일부를 덮는 이차 전지.
제 6 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 상기 제2 단과 직접 접촉하는 이차 전지.
전극조립체를 수용하는 케이스;
벤트 구멍을 구비하고, 상기 케이스에 결합된 캡 플레이트;
상기 벤트 구멍 위에 배치되어 상기 벤트 구멍을 덮는 벤트 플레이트; 및
상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되는 돌출부재를 포함하며,
상기 벤트 플레이트는,
적어도 상기 돌출부재의 상부면에 안착되고,
상기 돌출부재는 상기 캡 플레이트로부터 돌출되고 상기 벤트 구멍을 둘러싸는 연속적인 프레임 구조를 갖는 이차 전지.
제 9 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 상기 연속적인 프레임 구조를 덮는 이차 전지.
제 9 항에 있어서,
상기 돌출부재는 제3 두께를 가지고, 상기 캡 플레이트는 제4 두께를 가지며, 상기 제3 두께는 상기 제4 두께보다 더 두꺼운 이차 전지.
전극조립체를 수용하는 케이스;
벤트 구멍을 구비하고, 상기 케이스에 결합된 캡 플레이트;
상기 벤트 구멍 위에 배치되어 상기 벤트 구멍을 덮는 벤트 플레이트; 및
상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되는 돌출부재를 포함하며,
상기 벤트 플레이트는,
적어도 상기 돌출부재의 상부면에 안착되고,
상기 돌출부재는,
상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되고, 제1 내측 둘레와 제1 외측 둘레를 갖는 제1 단; 및
상기 제1 단으로부터 돌출되고, 제2 내측 둘레와 제2 외측 둘레를 갖는 제2 단;
을 포함하고,
상기 제1 내측 둘레는 상기 제2 내측 둘레보다 더 작게 형성되고, 상기 제1 외측 둘레는 상기 제2 외측 둘레와 동일하게 형성되는 이차 전지.
제 12 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 상기 돌출부재의 제1 단에 위치하는 이차 전지.
전극조립체를 수용하는 케이스;
벤트 구멍을 구비하고, 상기 케이스에 결합된 캡 플레이트;
상기 벤트 구멍 위에 배치되어 상기 벤트 구멍을 덮는 벤트 플레이트; 및
상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되는 돌출부재를 포함하며,
상기 벤트 플레이트는,
적어도 상기 돌출부재의 상부면에 안착되고,
상기 돌출부재는,
상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되고, 제1 내측 둘레와 제1 외측 둘레를 갖는 제1 단; 및
상기 제1 단으로부터 돌출되고, 제2 내측 둘레와 제2 외측 둘레를 갖는 제2 단;
을 포함하고,
상기 제1 외측 둘레는 상기 제2 외측 둘레보다 더 크게 형성되고, 상기 제1 내측 둘레와 상기 제2 내측 둘레는 동일하게 형성되는 이차 전지.
제 14 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 상기 제2 단과 상기 제2 단의 측부의 적어도 일부를 덮는 이차 전지.
전극조립체를 수용하는 케이스;
벤트 구멍을 구비하고, 상기 케이스에 결합된 캡 플레이트;
상기 벤트 구멍 위에 배치되어 상기 벤트 구멍을 덮는 벤트 플레이트; 및
상기 벤트 구멍 둘레의 캡 플레이트 영역으로부터 돌출되는 돌출부재를 포함하며,
상기 벤트 플레이트는,
적어도 상기 돌출부재의 상부면에 안착되고,
상기 돌출부재는 상기 캡 플레이트의 제1 면 또는 제2 면으로부터 돌출되고 상기 벤트 구멍을 둘러싸는 연속 프레임이고,
상기 연속 프레임은 제1 내측 둘레와 제1 외측 둘레를 구비하며,
상기 벤트 플레이트는,
상기 연속 프레임 중 상기 제1 내측 둘레와 상기 제1 외측 둘레 사이에 설정된 부분을 덮는 이차 전지.
제 1 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 노치를 포함하는 이차 전지.
제 17 항에 있어서,
상기 노치는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 높을 때 상기 벤트 구멍을 노출시키는 이차 전지.
제 1 항에 있어서,
상기 돌출부재는 상기 벤트 플레이트를 지지하는 이차 전지.
제 1 항에 있어서,
상기 벤트 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 높을 때 상기 벤트 구멍을 노출시키는 이차 전지.