KR101191663B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 케이스; 상기 케이스 내에 수용되며, 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극은 제1 활물질이 도포되는 코팅부와 상기 제1 활물질이 도포되지 않는 무지부를 포함하는, 전극 조립체; 상기 케이스에 체결되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 단자를 포함하는 캡 조립체; 제1 도전판과, 상기 제1 도전판으로부터 연장되어 상기 무지부에 체결되는 제1 지지돌기를 포함하는 안전 조립체; 상기 전극 조립체와 상기 단자를 전기적으로 연결하며, 상기 무지부에 체결되는 집전탭; 및 상기 무지부에서 상기 제1 지지돌기가 체결되는 쪽의 반대쪽 면의 무지부에 체결되는 제1 보조 플레이트를 포함한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안전 장치의 구조를 개선한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원 또는 대용량 전력 저장 장치로 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 전지 모듈로 구성된다. 이러한 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다.
이차 전지의 외부에서 못이나 송곳 등의 도전성 이물질이 내부로 진입한 경우, 이차 전지 내부에서 단락이 발생할 수 있다. 이와 같이 단락이 발생하면 이차 전지 내부의 온도가 급격하게 상승하여 이차 전지가 발화하거나 폭발할 위험이 있다.
또한, 이차 전지의 양극 또는 음극 무지부는 두께가 매우 얇은 금속 박판으로 이루어지는 바, 양극 또는 음극 무지부에 두께가 두꺼운 집전 탭을 용접으로 부착하는 과정에서 양극 또는 음극 무지부가 찢어지거나 집전 탭에 눌러 붙는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제작이 용이한 이차 전지를 제공함에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 안전성이 향상된 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 케이스; 상기 케이스 내에 수용되며, 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극은 제1 활물질이 도포되는 코팅부와 상기 제1 활물질이 도포되지 않는 무지부를 포함하는, 전극 조립체; 상기 케이스에 체결되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 단자를 포함하는 캡 조립체; 제1 도전판과, 상기 제1 도전판으로부터 연장되어 상기 무지부에 체결되는 제1 지지돌기를 포함하는 안전 조립체; 상기 전극 조립체와 상기 단자를 전기적으로 연결하며, 상기 무지부에 체결되는 집전탭; 및 상기 무지부에서 상기 제1 지지돌기가 체결되는 쪽의 반대쪽 면의 무지부에 체결되는 제1 보조 플레이트를 포함한다.
상기 전극 조립체는 평편면과 굴곡면을 포함하고, 상기 제1 도전판은 상기 평편면에 위치하며, 상기 캡 조립체는 상기 굴곡면에 위치하고, 상기 집전탭은 상기 굴곡면에서 제1 방향을 따라 연장되는 지지부와, 상기 전극 조립체의 측부 가장자리에서 제2 방향을 따라 상기 지지부로부터 연장되는 제1 판부를 포함할 수 있다.
상기 집전탭은, 상기 평편면으로부터 연장되는 상기 무지부의 측면에서 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 판부로부터 연장되는 제2 판부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직한 방향이다.
상기 제1 도전판은 상기 제1 전극의 소재와 동일한 소재로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 보조 플레이트는 상기 제1 전극의 소재와 동일한 소재로 이루어질 수 있다.
상기 제1 보조 플레이트는 상기 무지부를 사이에 두고 상기 집전탭과 반대쪽에 위치한다.
상기 제1 지지돌기는 상기 집전탭이 체결되는 쪽의 반대쪽 면의 무지부에 체결되고, 상기 무지부를 사이에 두고 상기 집전탭과 반대쪽에 위치한다.
상기 제1 지지돌기는 복수 개의 지지부들을 포함할 수 있으며, 상기 지지부들 사이에 절개부가 형성될 수 있다.
상기 제1 보조 플레이트는 상기 절개부에서 상기 무지부를 사이에 두고 상기 집전탭과 반대쪽에 위치한다.
상기 안전 조립체는 제2 도전판을 더 포함하고, 상기 제2 도전판은 상기 전극 조립체와 상기 제1 도전판의 사이에 위치할 수 있다.
상기 이차 전지는, 상기 제2 보조 플레이트를 더 포함하고, 상기 제2 전극은 제2 활물질이 도포된 코팅부와 상기 제2 활물질이 도포되지 않는 무지부를 포함하며, 상기 제2 보조 플레이트는 상기 제2 전극의 무지부에 체결될 수 있다.
상기 제2 보조 플레이트는 상기 제2 전극과 동일한 소재로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 보조 플레이트는 상기 제1 보조 플레이트와 서로 다른 소재로 이루어질 수 있다.
상기 안전 조립체는 상기 제2 도전판으로부터 연장되어 상기 제2 도전판과 일체로 형성되며, 상기 제2 전극의 무지부에 체결되는, 제2 지지돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 이차 전지는, 제2 도전판을 더 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 제2 도전판과 상기 제1 도전판 사이에 위치할 수 있다.
상기 이차 전지는, 제3 도전판, 제4 도전판을 더 포함하고, 상기 제3 도전판은 상기 전극 조립체의 제1 측면과 상기 제1 도전판 사이에 위치하며, 상기 제4 도전판은 상기 전극 조립체의 제2 측면과 상기 제2 도전판의 사이에 위치할 수 있다.
상기 전극 조립체는 복수 개로 이루어질 수 있다.
상기 집전탭은 상기 제1 도전판과 상기 제2 도전판의 사이에 위치할 수 있다.
상기 안전 조립체는 상기 제2 도전판으로부터 연장되어 상기 제2 도전판과 일체로 형성되며, 상기 제1 전극의 무지부에 체결되는, 제2 지지돌기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지돌기가 무지부를 지지하여 무지부에 집전 탭을 용이하게 용접으로 접합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체와 안전 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안전 조립체가 부착된 전극 조립체와 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 5은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체와 안전 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안전 조립체가 부착된 전극 조립체와 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에서 VII-VII선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 안전 조립체 및 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체에 집전 탭이 설치된 상태를 도시한 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)는 양극(positive electrode)(11)과 음극(negative electrode)(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재하여 귄취된 복수 개의 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)들이 내장되는 케이스(34)와, 케이스(34)의 개구에 결합된 캡 조립체(20)를 포함한다.
본 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 또는 원통형 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
양극(11)은 알루미늄 등의 금속으로 이루어진 양극 집전체에 양극 활물질이 도포된 구조로 이루어지며, 양극 집전체에 양극 활물질이 도포된 영역인 양극 코팅부와 양극 활물질이 코팅되지 않는 영역인 양극 무지부(11a)를 포함한다.
음극(12)은 구리 등의 박판의 금속 호일로 이루어진 음극 집전체에 음극 활물질이 도포된 구조로 이루어지며, 음극 집전체에 음극 활물질이 도포된 영역인 음극 코팅부와 음극 활물질이 코팅되지 않는 영역인 음극 무지부(12a)를 포함한다.
양극 무지부(11a)는 양극(11)의 길이 방향을 따라 양극(11)의 한 쪽 측단에 형성되고, 음극 무지부(12a)는 음극(12)의 길이 방향을 따라 음극(12)의 다른 쪽 측단에 형성된다. 그리고 양극(11) 및 음극(12)은 절연체인 세퍼레이터(13)를 사이에 개재한 후 권취된다. 또한, 전극 조립체(10)의 외면에는 전극 조립체(10)의 형태를 지지하는 마감 테이프(미도시)가 설치될 수 있다. 전극 조립체(10)는 권취된 후 눌려져 대략 판 형태로 이루어지는데, 전극 조립체(10)의 외주에는 상단과 하단에 위치하는 굴곡면(10b)과 굴곡면(10b) 사이에 위치하는 평편면(10a)이 형성된다(도 3 참조).
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기한 전극 조립체(10)은 복수 개의 시트(sheet)로 이루어진 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 적층된 구조로 이루어질 수도 있다.
케이스(34)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 캡 조립체(20)는 케이스(34)의 개구를 덮는 캡 플레이트(30)와 캡 플레이트(30)의 외측으로 돌출되며, 양극(11)과 전기적으로 연결된 양극 단자(21)와 캡 플레이트의 외측으로 돌출되며 음극과 전기적으로 연결된 음극 단자(22), 및 설정된 내부 압력에 따라 파단될 수 있도록 노치(39a)가 형성된 벤트부재(39)를 포함한다.
캡 플레이트(30)는 얇은 판으로 이루어지며, 일측에 전해액의 주입을 위한 전해액 주입구(27)가 형성되고 전해액 주입구(27)에는 밀봉 마개(38)가 설치된다.
캡 플레이트(30)와 단자(21, 22) 사이에는 상부 개스킷(25)과 하부 개스킷(23)이 설치되어 캡 플레이트(30)와 단자(21, 22)를 절연시킨다. 본 기재에서 단자(21, 22)라 함은 양극 단자(21)와 음극 단자(22)를 포함한다.
단자(21, 22)는 원기둥형상으로 이루어지는 데, 단자(21, 22)에는 단자들(21, 22)을 상부에서 지지하는 너트(29)가 설치되고, 단자(21, 22)의 외주에는 너트(29)가 체결될 수 있도록 나사산이 형성된다. 너트(29)와 개스킷(25) 사이에는 체결력을 완충하는 와셔(24)가 설치된다. 한편 단자(21, 22)의 하단에는 하부에서 단자(21, 22)를 지지하는 단자 플랜지(21a, 22a)와 단자 플랜지(21a, 22a)의 아래로 돌출된 하부 돌기(21b, 22b)가 형성된다.
단자 플랜지(21a, 22a)와 캡 플레이트(30) 사이에는 절연을 위한 하부 절연부재(26)가 설치되고 하부 절연부재(26)에는 단자 플랜지(21a, 22a)가 삽입된다. 하부 돌기(21b) 에는 양극(11) 과 전기적으로 연결된 양극 집전 탭(35)이 용접으로 부착되며, 하부 돌기(22b)에는 음극(12)과 전기적으로 연결된 음극 집전 탭(36)이 용접으로 부착된다. 단자 플랜지(21a, 22a) 및 집전 탭(35, 36)은 하부 절연부재(26)의 하면에 형성된 홈에 끼워진다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체와 안전 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 안전 조립체(40)는 양극(11)과 전기적으로 연결되는 제1 금속판(41)과, 제1 금속판(41)과 전극 조립체(10) 사이에 배치된 제1 필름(43)을 포함한다. 상기 금속판은 도전판의 일례이다.
제1 금속판(41)은 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 밀착되며, 제1 금속판(41)은 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착된다.
한편, 제1 금속판(41)은 양극 집전체와 동일한 소재인 알루미늄으로 이루어진다. 제1 필름(43)은 전기적인 절연성을 갖는 폴리머 재질로 이루어진다.
제1 금속판(41)은 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 밀착되는 평판부(41a)와 평판부(41a)의 측단에서 돌출 형성된 지지돌기(41b)를 포함한다.
평판부(41a)는 사각판 형태로 이루어지며, 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 대응되는 넓이를 갖는다.
지지돌기(41b)는 양극 무지부(11a)에 초음파 용접 등으로 부착되는 용접부(41ba)와 평판부(41a)와 용접부(41ba) 사이에 형성된 이음부(41bb)를 포함한다. 용접부(41ba)는 양극 무지부(11a)에 가용접되어 양극 무지부(11a)를 지지한다.
양극 무지부(11a)는 강도가 약한 복수개의 금속 박막으로 이루어지는 바, 양극 무지부(11a)가 지지돌기(41b)에 용접으로 고정되어 있으면 양극 무지부들(11a)이 밀집되어 용접열이 적층된 양극 무지부들(11a)로 신속하게 전달될 수 있다. 양극 무지부들(11a)이 밀집되지 못하고 양극 무지부(11a) 사이의 간격이 크면 일부의 양극 무지부(11a)에만 열이 집중되어 양극 무지부가 눌러 붙거나 적층된 양극 무지부(11a)들이 전체적으로 접합되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이음부(41bb)는 평판부(41a)에서 전극 조립체(10)의 내측을 향하여 경사지게 형성되며, 양극 무지부(11a)를 지지한다. 양극 무지부(11a)는 양극 코팅부에 비하여 얇은 두께를 갖는 바, 양극 무지부(11a)는 양극 코팅부와 인접한 부분에서 경사지게 형성되며, 이음부(41bb)는 경사진 양극 무지부(11a)의 부분을 지지한다.
전극 조립체(10)에서 제1 금속판(41)의 반대면에는 보조 플레이트(37)가 설치된다. 보조 플레이트(37)는 양극 무지부(11a)에 가용접되어 있다.
이차 전지(100)의 외부에서 못이나 송곳 등의 도전성을 갖는 이물질이 침입하였을 경우에는 도전성 이물질을 통해서 양극(11)과 음극(12)이 단락되어 많은 열이 발생하고 이차 전지가 폭발하거나 발화할 수 있다.
그러나 본 실시예와 같이 안전 조립체(40)가 설치된 경우에는 제1 금속판(41)이 음극(12)과 단락되고 발화 없이 축전된 전류를 안전하게 방전할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 외부에서 도전성 이물질이 침입하여 발화의 위험이 있을 때, 전류를 방전하여 발화의 위험을 제거함으로써 이차 전지(100)의 안전성이 향상된다.
한편, 다른 실시예로, 안전 조립체가 음극과 전기적으로 연결되고, 양극은 케이스와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있으며, 이 때, 도전성 이물질이 이차 전지로 침입하면 상기 양극에 연결된 케이스와 음극에 연결된 안전 조립체가 서로 단락될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안전 조립체가 부착된 전극 조립체와 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 양극 집전 탭(35)과 음극 집전 탭(36)은 안전 조립체(40) 및 보조 플레이트(37)가 가용접된 전극 조립체(10)의 양극 무지부(11a)와 음극 무지부(12a)에 각각 용접으로 접합된다.
양극 집전 탭(35)은 양극 단자(21)에 고정되는 지지부(35a)와 상기 지지부(35a)에서 전극 조립체(10)의 측단을 따라 아래로 연장된 제1 판부(35b), 및 상기 제1 판부(35b)에서 직각으로 절곡되어 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착되는 제2 판부(35c)를 포함한다. 지지부(35a)에는 양극 단자(21)의 하부 돌기(21b)가 삽입되는 홀(35d)이 형성된다.
제2 판부(35c)는 양극 무지부(11a)에 용접으로 고정된다. 제2 판부(35c)는 초음파 용접, 레이저 용접 등 다양한 방법으로 양극 무지부(11a)에 접합될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 판부(35c)는 상기 안전 조립체(40)의 지지돌기(41b)에 용접되며, 상기 지지돌기(41b)는 상기 양극 무지부(11a)에 용접된다. 결과적으로 상기 제2 판부(35c)는 용접에 의해 상기 양극 무지부(11a)에 고정되는 것이다.
이에 따라 제2 판부(35c)는 양극 무지부(11a)를 사이에 두고 보조 플레이트(37)와 마주하게 배치되며, 보조 플레이트(37)가 배치된 전극 조립체(10)의 면과 반대 방향을 향하는 면에 용접으로 고정된다. 이 때, 보조 플레이트(37)의 두께는 제2 판부의 두께보다 더 작게 형성된다. 보조 플레이트의 두께는 제2 판부의 두께의 2/3 내지 1/10로 이루어진다.
본 실시예와 같이 보조 플레이트(37)에 용접으로 고정된 양극 무지부(11a)에 제2 판부(35c)를 용접으로 부착하면 제2 판부(35c)를 양극 무지부(11a)에 용이하게 고정할 수 있다. 특히, 본 실시예와 같이 지지돌기(41b)가 지지하고, 제2 판부(35c)가 용접되는 맞은편에서 보조 플레이트(37)가 지지하면 제2 판부(35c)을 보다 용이하게 양극 무지부(11a)에 용접할 수 있다.
양극 집전 탭(35)은 양극 무지부(11a)에 집전된 전류를 양극 단자(21)로 전달하는 역할을 한다. 양극 집전 탭(35)에는 큰 전류가 흐르는 바, 저항을 낮추기 위해서 상대적으로 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 그러나 두꺼운 제2 판부(35c)을 양극 무지부(11a)에 접합하려면 보다 더 큰 열이 필요한데, 큰 열이 양극 무지부(11a)로 전달되면 매우 얇은 양극 무지부(11a)가 눌러 붙거나 찢어지는 문제가 발생한다. 이러한 문제 때문에 양극 집전 탭(35)의 두께를 무제한적으로 크게 할 수 없었다. 그러나, 본 실시예와 같이 양극 무지부(11a)를 보조 플레이트(37)에 가용접(pre-welding)한 후, 양극 무지부(11a)를 양극 집전 탭(35)에 용접으로 부착하면, 양극 무지부(11a)가 보조 플레이트(37)에 안정적으로 지지되어 있으므로, 충분한 두께를 갖는 양극 집전 탭(35)과 양극 무지부(11a)를 용접으로 접합하더라도 양극 무지부(11a)가 눌러 붙거나 찢어지지 않는다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법은 안전 조립체(40)를 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결하는 단계와 보조 플레이트(37)를 양극 무지부(11a)에 부착하는 단계와 집전 탭(35)과 보조 플레이트(37) 사이에 양극 무지부(11a)를 위치시킨 상태에서 집전 탭(35)을 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착하는 단계를 포함한다.
안전 조립체(40)를 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결하는 단계에서는 안전 조립체(40)의 지지돌기(41b)를 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착한다. 또한 보조 플레이트(37)를 양극 무지부(11a)에 부착하는 단계에서는 보조 플레이트(37)를 양극 무지부(11a)에 초음파 용접으로 부착 고정한다. 집전 탭(35)을 양극 무지부(11a)에 용접으로 고정하는 단계는 집전 탭(35)의 제2 판부(35c)를 지지돌기(41b)를 사이에 배치하여 제2 판부(35c)와 보조 플레이트(37) 사이에 양극 무지부(11a)가 위치하도록 한 상태에서 양극 무지부(11a)와 제2 판부(35c)를 초음파 용접 등의 방법으로 부착한다.
상기한 바와 같이 보조 플레이트(37)는 집전 탭(35)이 용접되기 이전에 양극 무지부(11a)에 용접될 수 있으며, 보조 플레이트(37)와 제2 판부(35c)가 양극 무지부(11a)를 사이에 두고 배치된 상태에서 보조 플레이트(37)와 제2 판부(35c)를 동시에 용접하여 양극 무지부(11a)에 부착할 수도 있다. 이 경우에는 보조 플레이트(37)와 제2 판부(35c)가 동시에 양극 무지부(11a)를 가압하고 있으므로 양극 무지부(11a) 사이의 간격이 감소하게 되고, 이에 따라 적층된 양극 무지부(11a)로 열을 용이하게 전달시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체와 안전 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 안전 조립체(40)는 양극(11)과 전기적으로 연결되는 제1 금속판(41)과, 음극(12)과 전기적으로 연결되는 제2 금속판(42), 및 제1 금속판(41)과 제2 금속판(42) 사이에 배치된 제1 필름(45), 제1 금속판(41)과 전극 조립체(10) 사이에 배치된 제2 필름(46)을 포함한다.
제1 금속판(41)은 제2 필름(46)을 사이에 두고 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 밀착되며, 제2 금속판(42)은 제1 필름(45)을 사이에 두고 제1 금속판(41)에 밀착된다. 제1 금속판(41)은 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착되며, 제2 금속판(42)은 음극 무지부(12a)에 용접으로 부착된다.
본 실시예에서는 제1 금속판(41)이 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착되는 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 금속판(42)이 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착될 수도 있고, 제1 금속판(41)이 음극 무지부(12a)에 용접으로 부착될 수도 있다.
한편, 제1 금속판(41)은 양극 집전체와 동일한 소재인 알루미늄으로 이루어지며, 제2 금속판(42)은 음극 집전체와 동일한 소재인 구리로 이루어진다. 제2 필름(46)과 제1 필름(45)은 전기적인 절연성을 갖는 폴리머 재질로 이루어진다.
제1 금속판(41)은 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 밀착되는 평판부(41a)와 평판부(41a)의 측단에서 돌출 형성된 지지돌기(41b)를 포함한다.
평판부(41a)는 사각판 형태로 이루어지며, 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 대응되는 넓이를 갖는다.
지지돌기(41b)는 평판부(41a)의 높이 방향으로 2개가 이격 배치되며, 지지돌기(41b) 사이에는 절개부(41c)가 형성된다. 본 실시예에 따른 지지돌기(41b)는 평판부(41a)의 상단과 하단에 각각 형성되며, 평판부(41a)의 높이방향 중앙에 절개부(41c)가 위치한다.
지지돌기(41b)는 양극 무지부(11a)에 초음파 용접 등으로 부착되는 용접부(41ba)와 평판부(41a)와 용접부(41ba) 사이에 형성된 이음부(41bb)를 포함한다. 용접부(41ba)는 양극 무지부(11a)에 가용접되어 양극 무지부(11a)를 지지한다. 양극 무지부(11a)는 강도가 약한 복수개의 금속 박막으로 이루어지는 바, 양극 무지부(11a)가 지지돌기(41b)에 용접으로 고정되어 있으면 양극 무지부들(11a)이 밀집되어 용접열이 적층된 양극 무지부들(11a)로 신속하게 전달될 수 있다. 양극 무지부들(11a)이 밀집되지 못하고 양극 무지부(11a) 사이의 간격이 크면 일부의 양극 무지부(11a)에만 열이 집중되어 양극 무지부가 눌러 붙거나 적층된 양극 무지부(11a)들이 전체적으로 접합되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이음부(41bb)는 평판부(41a)에서 전극 조립체(10)의 내측을 향하여 경사지게 형성되며, 양극 무지부(11a)를 지지한다. 양극 무지부(11a)는 양극 코팅부에 비하여 얇은 두께를 갖는 바, 양극 무지부(11a)는 양극 코팅부와 인접한 부분에서 경사지게 형성되며, 이음부(41bb)는 경사진 양극 무지부(11a)의 부분을 지지한다.
제2 금속판(42)은 제1 금속판(41)과 동일하게 제1 금속판(41)에 밀착되는 평판부(42a)와 평판부(42a)의 측단에서 돌출 형성된 지지돌기(42b)를 포함한다.
평판부(42a)는 사각판 형태로 이루어지며, 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 대응되는 넓이를 갖는다. 지지돌기(42b)는 평판부(42a)의 높이 방향으로 2개가 이격배치되며, 지지돌기(42b) 사이에는 이격된 공간인 절개부(42c)가 형성된다.
지지돌기(42b)는 음극 무지부(12a)에 초음파 용접 등으로 부착되는 용접부(42ba)와 평판부(42a)와 용접부(42ba) 사이에 형성된 이음부(42bb)를 포함한다. 용접부(42ba)는 음극 무지부(12a)에 가용접되어 음극 무지부(12a)를 지지한다. 이음부(42bb)는 평판부(42a)에서 전극 조립체(10)의 내측을 향하여 경사지게 형성되며, 음극 무지부(12a)를 지지한다.
지지돌기(42b)가 음극 무지부(12a)에 가용접되면 음극 무지부들(12a)이 지지돌기(42b)에 고정되어 강성을 가지면서 형태를 유지할 수 있다.
전극 조립체(10)에서 제1 금속판(41)의 절개부(41c)가 형성된 부분의 반대면에는 보조 플레이트(37)가 설치되며, 제2 금속판(42)의 절개부(42c) 가 형성된 부분의 반대면에도 또 다른 보조 플레이트가 설치된다. 상기 보조 플레이트(37)는 상기 양극 무지부(11a)를 사이에 두고 상기 양극 집전탭(35)과 반대쪽에 위치한다. 보조 플레이트(37)는 양극 무지부(11a)와 음극 무지부(12a)에 가용접되어 있다. 상기 보조 플레이트들은 각각 대응하는 전극 집전체와 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 양극 무지부에 연결되는 보조 플레이트는 알루미늄으로 이루어지고, 음극 무지부에 연결되는 보조 플레이트는 구리로 이루어질 수 있다.
이차 전지(100)의 외부에서 못이나 송곳 등의 도전성을 갖는 이물질이 침입하였을 경우에는 도전성 이물질을 통해서 양극(11)과 음극(12)이 단락되어 많은 열이 발생하고 이차 전지가 폭발하거나 발화할 수 있다.
그러나 본 실시예와 같이 안전 조립체(40)가 설치된 경우에는, 외부에서 못이나 송곳 등의 도전성을 갖는 이물질이 침입하는 경우, 제1 금속판(41)이 음극(12)과 단락되고, 제2 금속판(42)이 양극(11)과 단락되어 발화 없이 축전된 전류를 안전하게 방전할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 외부에서 도전성 이물질이 침입하여 단락의 위험이 있을 때, 전류를 방전하여 발화의 위험을 제거함으로써 이차 전지(100)의 안전성이 향상된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안전 조립체가 부착된 전극 조립체와 집전 탭을 도시한 분해 사시도이고 도 7은 도 6에서 ⅤII-ⅤII 선을 따라 잘라본 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 양극 집전 탭(35)과 음극 집전 탭(36)은 안전 조립체(40) 및 보조 플레이트(37)가 가용접된 전극 조립체(10)의 양극 무지부(11a)와 음극 무지부(12a)에 각각 용접으로 접합된다.
양극 집전 탭(35)은 양극 단자(21)에 고정되는 지지부(35a)과 지지부(35a)에서 전극 조립체(10)의 측단을 따라 아래로 연장된 제1 판부(35b), 및 제1 판부(35b)에서 직각으로 절곡되어 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착되는 제2 판부(35c)을 포함한다. 지지부(35a)에는 양극 단자(21)의 하부 돌기(21b)가 삽입되는 홀(35d)이 형성된다.
제2 판부(35c)은 양극 무지부(11a)와 평행하게 배치된 상태에서 지지돌기(41b) 사이의 절개부(41c)에 삽입되어 양극 무지부(11a)에 용접으로 고정된다. 제2 판부(35c)은 초음파 용접, 레이저 용접 등 다양한 방법으로 양극 무지부(11a)에 접합될 수 있다.
이에 따라 제2 판부(35c)은 양극 무지부(11a)를 사이에 두고 보조 플레이트(37)와 마주하게 배치되며, 보조 플레이트(37)가 배치된 전극 조립체(10)의 면과 반대 방향을 향하는 면에 용접으로 고정된다. 이 때, 보조 플레이트(37)의 두께는 제2 판부의 두께보다 더 작게 형성된다. 보조 플레이트의 두께는 제2 판부의 두께의 2/3 내지 1/10로 이루어진다.
본 실시예와 같이 보조 플레이트(37)에 용접으로 고정된 양극 무지부(11a)에 제2 판부(35c)을 용접으로 부착하면 제2 판부(35c)을 양극 무지부(11a)에 용이하게 고정할 수 있다. 특히, 본 실시예와 같이 상부와 하부에서 지지돌기(41b)가 지지하고, 제2 판부(35c)이 용접되는 맞은편에서 보조 플레이트(37)가 지지하면 제2 판부(35c)을 보다 용이하게 양극 무지부(11a)에 용접할 수 있다.
양극 집전 탭(35)은 양극 무지부(11a)에 집전된 전류를 양극 단자(21)로 전달하는 역할을 한다. 양극 집전 탭(35)에는 큰 전류가 흐르는 바, 저항을 낮추기 위해서 상대적으로 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 그러나 두꺼운 제2 판부(35c)을 양극 무지부(11a)에 접합하려면 보다 더 큰 열이 필요한데, 큰 열이 양극 무지부(11a)로 전달되면 매우 얇은 양극 무지부(11a)가 눌러 붙거나 찢어지는 문제가 발생한다. 이러한 문제 때문에 양극 집전 탭(35)의 두께를 무제한적으로 크게 할 수 없었다. 그러나, 본 실시예와 같이 양극 무지부(11a)를 보조 플레이트(37)에 가용접(pre-welding)한 후, 양극 무지부(11a)를 양극 집전 탭(35)에 용접으로 부착하면, 양극 무지부(11a)가 보조 플레이트(37)에 안정적으로 지지되어 있으므로, 충분한 두께를 갖는 양극 집전 탭(35)과 양극 무지부(11a)를 용접으로 접합하더라도 양극 무지부(11a)가 눌러 붙거나 찢어지지 않는다.
음극 집전 탭(36)은 음극 단자(22)에 고정되는 지지부(36a)과 지지부(36a)에서 전극 조립체(10)의 측단을 따라 아래로 연장된 제1 판부(36b), 및 제1 판부(36b)에서 직각으로 절곡되어 음극 무지부(12a)에 용접으로 부착되는 제2 판부(36c)을 포함한다. 지지부(36a)에는 음극 단자(22)의 하부 돌기(22b)가 삽입되는 홀(36d)이 형성된다.
제2 판부(36c)는 음극 무지부(12a)와 평행하게 배치된 상태에서 지지돌기(42b) 사이의 절개부(41c)에서 음극 무지부(12a)에 용접으로 고정된다. 음극 집전 탭(36)의 제2 판부(36c)도 양극 집전 탭(35)과 동일하게 음극 무지부(12a)를 사이에 두고 제2 보조 플레이트와 대향 배치된다. 이 때, 제2 보조 플레이트는 음극 무지부(12a)에 가용접되어 있다. 상기 제2 보조 플레이트는 상기 음극 집전체와 동일한 소재(예를 들어, 구리)로 이루어질 수 있다.
이에 따라 보조 플레이트(37)가 음극 무지부(12a)를 지지하고 있는 상태에서 음극 무지부(12a)에 음극 집전 탭(36)을 용이하게 용접할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법은 안전 조립체(40)를 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결하는 단계와 보조 플레이트(37)를 무지부(11a, 12a)에 부착하는 단계와 집전 탭(35, 36)과 보조 플레이트(37) 사이에 무지부(11a, 12a)를 위치시킨 상태에서 집전 탭(35, 36)을 무지부(11a, 12a)에 용접으로 부착하는 단계를 포함한다.
안전 조립체(40)를 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결하는 단계에서는 안전 조립체(40)의 지지돌기들(41b, 42b)을 각각 양극 무지부(11a)와 음극 무지부(12a)에 용접으로 부착한다. 또한 보조 플레이트(37)를 무지부(11a, 12a)에 부착하는 단계에서는 보조 플레이트(37)를 무지부(11a, 12a)에 초음파 용접으로 부착 고정한다. 집전 탭(35, 36)을 무지부(11a, 12a)에 용접으로 고정하는 단계는 집전 탭(35, 36)의 제2 판부(35c, 36c)을 지지돌기(42b, 41b)를 사이에 배치하여 제2 판부(35c, 36c)과 보조 플레이트(37) 사이에 무지부(11a, 12a)가 위치하도록 한 상태에서 무지부(11a, 12a)와 제2 판부(35c, 36c)을 초음파 용접 등의 방법으로 부착한다.
상기한 바와 같이 보조 플레이트(37)는 집전 탭(35, 36)이 용접되기 이전에 무지부(11a, 12a)에 용접될 수 있으며, 보조 플레이트(37)와 제2 판부(35c, 36c)이 무지부(11a, 12a)를 사이에 두고 배치된 상태에서 보조 플레이트(37)와 제2 판부(35c, 36c)을 동시에 용접하여 무지부(11a, 12a)에 부착할 수도 있다. 이 경우에는 보조 플레이트(37)와 제2 판부(35c, 36c)이 동시에 무지부(11a, 12a)를 가압하고 있으므로 무지부(11a, 12a) 사이의 간격이 감소하게 되고, 이에 따라 적층된 무지부들(11a, 12a)로 열을 용이하게 전달시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 안전 조립체 및 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 안전 조립체(50)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 안전 조립체(50)는 양극(11)과 전기적으로 연결된 제1 금속판(51)과 음극(12)과 전기적으로 연결된 제2 금속판(52) 및 제1 금속판(51)과 제2 금속판(52) 사이에 배치된 제1 필름(55)과 제1 금속판(51)과 전극 조립체(10) 사이에 배치된 제2 필름(56)을 포함한다.
제1 금속판(51)은 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 밀착되는 평판부와 평판부의 측단에서 양극 무지부(11a) 쪽으로 돌출 형성되어 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착된 지지돌기(51b)를 포함한다. 지지돌기(51b)는 평판부의 측단 상부에 하나가 형성되며, 양극 집전 탭(35)의 제2 판부(35c)은 지지돌기(51b)의 아래에서 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착된다. 본 실시예에서는 지지돌기(51b)가 측단 상부에 배치된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 지지돌기는 평판부의 측단 하부에 위치하고, 제2 판부가 지지돌기의 위에 부착될 수도 있다. 제2 판부(35c)은 보조 플레이트(37)와의 사이에 양극 무지부(11a)를 위치시킨 상태에서 용접으로 부착된다.
제2 금속판(52)은 제1 금속판(51)의 평판부에 밀착되는 평판부(52a)와 평판부(52a)의 측단에서 음극 무지부(12a) 쪽으로 돌출 형성된 지지돌기(52b)를 포함한다. 지지돌기(52b)는 평판부(52a)의 측단 상부에 하나가 형성된다. 본 제3 실시예는 상기 지지돌기(52b)가 측단 상부에 위치하는 예를 설명하고 있지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않으며, 상기 지지돌기는 평판부의 측단 하부에 위치할 수 있으며, 상기 제2 판부는 이러한 지지돌기에 부착될 수 있다. 상기 제2 판부(36c)는, 용접에 의하여, 상기 제2 판부(36c)와 상기 보조 플레이트 사이에 위치한 상기 음극 무지부(12a)에 부착된다.
지지돌기(51b)의 아래에는 보조 플레이트(37)가 지지돌기(51b)가 부착된 면과 반대방향을 향하는 양극 무지부(11a)의 면에 용접으로 부착되어 있다. 또한, 지지돌기(51b)의 아래에는 양극 집전 탭(35)의 제2 판부(35c)이 부착되는 바, 제2 판부(35c)은 보조 플레이트(37)와의 사이에 양극 무지부(11a)를 위치시킨 상태에서 보조 플레이트(37)에 지지된 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착된다.
또한, 지지돌기(52b)의 아래에는 음극 집전 탭(36)의 제2 판부(36c)가 부착되는 바, 제2 판부(36c)는 보조 플레이트와의 사이에 음극 무지부(12a)를 위치시킨 상태에서 보조 플레이트에 지지된 음극 무지부(12a)에 용접으로 부착된다.
본 실시예에 따르면 하나의 금속판들(51, 52)에 하나의 지지돌기(51b, 52b)가 형성된 경우에도 각각의 무지부(11a, 12a)에 제2 판부들(35c, 36c)을 용이하게 용접할 수 있다. 여기서 무지부(11a, 12a)는 지지돌기(51b, 52b)와 보조 플레이트(37)가 함께 지지하고 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 집전 탭(71, 72)의 부착구조를 제외하고는 상기한 제3 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 양극 집전 탭(71)은 양극 단자(21)에 고정되는 지지부(71a)과 지지부(71a)에서 전극 조립체(10)의 측단을 따라 아래로 연장된 제1 판부(71b) 을 포함한다. 지지부(71a)에는 양극 단자(21)의 하부 돌기(21b)가 끼워지는 홀(71d)이 형성된다.
음극 집전 탭(72)은 음극 단자(22)에 고정되는 지지부(72a)과 지지부(72a)에서 전극 조립체(10)의 측단을 따라 아래로 연장된 제1 판부(72b)를 포함한다. 지지부(72a)에는 음극 단자(22)의 하부 돌기(22b)가 삽입되는 홀(72d)이 형성된다.
양극 무지부(11a)에는 제1 지지판(51)의 지지돌기(51b)가 용접으로 부착되어 있으며, 음극 무지부(12b)에는 제2 지지판(52)의 지지돌기(52b)가 용접으로 부착되어 있다.
보조 플레이트(77)는 양극 무지부(11a)를 사이에 두고 지지돌기(51b)와 마주하도록 배치된 상태에서 지지돌기(51b)에 의하여 지지된 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착된다. 또한, 보조 플레이트(78)는 음극 무지부(12a)를 사이에 두고 지지돌기(52b)와 마주하도록 배치된 상태에서 지지돌기에 의하여 지지된 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착된다.
이 때, 보조판(77, 78)은 지지돌기(51b, 52b)가 용접된 면과 반대 방향을 향하는 무지부(11a, 12a)의 면에 용접으로 부착된다. 이에 따라 가용접된 지지돌기(51b, 52b)가 무지부(11a, 12a)를 지지하고 있으므로 보조판(77, 78)을 보다 용이하게 무지부(11a, 12a)에 부착할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체와 집전 탭을 도시한 분해 사시도이다.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 안전 조립체의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 안전 조립체(90)는 음극(12)과 전기적으로 연결된 금속판(91)과 전극 조립체(10)와 금속판(91) 사이에 배치된 필름(92)을 포함한다.
금속판(91)은 전극 조립체(10)의 평편면(10a)에 밀착되는 평판부(91a)와 평판부(91a)의 측단에서 음극 무지부(12a) 쪽으로 돌출 형성된 지지돌기(91b)를 포함한다. 지지돌기(92b)는 평판부(91a)의 상단과 하단에서 각각 돌출되며, 지지돌기들(92b) 사이에는 이격된 공간인 절개부(91c)가 형성된다.
지지돌기(91b)는 음극 무지부(12a)에 초음파 용접 등으로 부착되는 용접부(91ba)와 평판부(91a)와 용접부(91ba) 사이에 형성된 이음부(91bb)를 포함한다. 용접부(91ba)는 음극 무지부(12a)에 가용접되어 음극 무지부(12a)를 지지한다. 본 실시예에서는 금속판(91)이 음극 무지부(12a)에 용접된 것으로 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 지지돌기가 양극 무지부에 용접되어 금속판이 양극과 전기적으로 연결될 수도 있다.
절개부(91c)가 형성된 부분의 반대면에는 보조 플레이트(37)가 설치되며, 보조 플레이트(37)는 음극 무지부(12a)에 가용접되어 있다.
제1 실시예와 같이 보조 플레이트(37)가 설치된 부분과 반대면을 향하는 음극 무지부(12a)의 면에는 음극 집전 탭이 부착된다. 음극 집전 탭은 보조 플레이트(37)가 용접된 부분에서 용접되며, 음극 무지부(12a)를 사이에 두고 보조 플레이트(37)와 마주하게 배치된 상태에서 음극 무지부(12a)에 용접된다.
본 실시예에 따르면 외부에서 도전성 이물질이 침입한 경우에 금속판(91)과 양극(11)이 단락되어 축전된 전류를 신속하게 방전할 수 있다. 또한, 음극 무지부(12a)가 지지돌기(91b) 및 보조 플레이트(37)에 의하여 지지된 상태에서 음극 집전 탭을 음극 무지부(12a)에 용접하므로 보다 용이하게 용접할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체에 집전 탭이 설치된 상태를 도시한 측면도이다.
도 11을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 케이스의 내부에 복수 개의 전극 조립체(10, 10')가 설치된 것과 집전 탭(80)의 구조를 제외하고는 상기한 제4 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 부분에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 이차 전지는 케이스 내부에 삽입된 복수 개의 전극 조립체(10, 10')를 포함하며, 전극 조립체들(10, 10')의 외면에 제4 실시예에 따른 안전 조립체와 동일한 구조로 이루어진 안전 조립체(50)가 설치된다. 안전 조립체(50)는 전극 조립체(10, 10')의 면 중에서 바깥을 향하는 면에 배치된다. 양극 집전 탭(80)은 지지부(81)과 지지부(81)에서 아래로 연장된 제1 판부(83), 제1 판부(83)에서 아래로 돌출되며 절곡된 제2 판부들(85, 84)을 포함한다. 음극 집전 탭은 양극 집전탭(80)과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
제2 판부들(85, 84)은 제1 판부(83)의 양쪽 측단에서 양극 무지부(11a, 11'a)와 평행하도록 절곡되어 양극 무지부에 용접으로 부착된다.
양극 무지부(11a, 11'a)에는 지지돌기(51b)가 용접으로 부착되어 있으며, 제2 판부(85, 84)은 지지돌기(51b)와의 사이에 각각 양극 무지부(11a, 11'a)를 개재한 상태에서 양극 무지부(11a)에 용접으로 부착된다. 본 실시예와 같이 양극 무지부(11a, 11'a)가 지지돌기(51b)에 의하여 지지된 상태에서 양극 무지부(11a, 11'a)와 제2 판부(85, 84)을 부착하면 양극 무지부(11a, 11'a)가 지지돌기(51b)에 의하여 안정적으로 지지되므로 보다 용이하게 용접할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
100: 이차 전지 10, 10': 전극 조립체
10a: 평편면 10b: 굴곡면
11: 양극 12: 음극
11a, 11'a: 양극 무지부 12a: 음극 무지부
13: 세퍼레이터 20: 캡 조립체
21: 양극 단자 22: 음극 단자
21a, 22a: 단자 플랜지 21b, 22b: 하부 돌기
24: 와셔 25: 상부 개스킷
26: 하부 절연부재 27: 전해액 주입구
23: 하부 개스킷 29: 너트
30: 캡 플레이트 34: 케이스
35, 71, 80: 양극 집전 탭 36, 72: 음극 집전 탭
35a, 36a, 71a, 72a, 81: 지지부
35b, 36b, 71b, 72b, 83: 제1 판부
35c, 36c, 85, 84: 제2 판부
35d, 36d, 71d, 72d: 홀 37, 77, 78: 보조 플레이트
38: 밀봉 마개 39: 벤트부재
39a: 노치 40, 50, 90: 안전 조립체
41, 51: 제1 금속판 42, 52: 제2 금속판
41a, 42a, 52a: 평판부 41b, 42b, 51b, 52b: 지지돌기
41ba, 42ba: 용접부 41bb, 42bb: 이음부
41c, 42c: 절개부 45, 55: 제1 필름
46, 56: 제2 필름

Claims (21)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내에 수용되며, 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1 전극은 제1 활물질이 도포되는 코팅부와 상기 제1 활물질이 도포되지 않는 무지부를 포함하는, 전극 조립체;
    상기 케이스에 체결되고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 단자를 포함하는 캡 조립체;
    제1 도전판과, 상기 제1 도전판으로부터 연장되어 상기 무지부에 체결되는 제1 지지돌기를 포함하는 안전 조립체;
    상기 전극 조립체와 상기 단자를 전기적으로 연결하며, 상기 무지부에 체결되는 집전탭; 및
    상기 무지부에서 상기 제1 지지돌기가 체결되는 쪽의 반대쪽 면의 무지부에 체결되는 제1 보조 플레이트;
    을 포함하는 이차 전지.
  2. 제 1 항에서,
    상기 전극 조립체는 평편면과 굴곡면을 포함하고,
    상기 제1 도전판은 상기 평편면에 위치하며,
    상기 캡 조립체는 상기 굴곡면에 위치하고,
    상기 집전탭은 상기 굴곡면에서 제1 방향을 따라 연장되는 지지부와, 상기 전극 조립체의 측부 가장자리에서 제2 방향을 따라 상기 지지부로부터 연장되는 제1 판부를 포함하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에서,
    상기 집전탭은, 상기 평편면으로부터 연장되는 상기 무지부의 측면에서 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 판부로부터 연장되는 제2 판부를 더 포함하는 이차 전지.
  4. 제 3 항에서,
    상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 수직한 방향인 이차 전지.
  5. 제 1 항에서,
    상기 제1 도전판은 상기 제1 전극의 소재와 동일한 소재로 이루어지는 이차 전지.
  6. 제 1 항에서,
    상기 제1 보조 플레이트는 상기 제1 전극의 소재와 동일한 소재로 이루어지는 이차 전지.
  7. 제 1 항에서,
    상기 제1 보조 플레이트는 상기 무지부를 사이에 두고 상기 집전탭과 반대쪽에 위치하는 이차 전지.
  8. 제 1 항에서,
    상기 제1 지지돌기는 상기 집전탭이 체결되는 쪽의 반대쪽 면의 무지부에 체결되고, 상기 무지부를 사이에 두고 상기 집전탭과 반대쪽에 위치하는 이차 전지.
  9. 제 1 항에서,
    상기 제1 지지돌기는 복수 개의 지지부들을 포함하는 이차 전지.
  10. 제 9 항에서,
    상기 지지부들 사이에 절개부가 형성되는 이차 전지.
  11. 제 10 항에서,
    상기 제1 보조 플레이트는 상기 절개부에서 상기 무지부를 사이에 두고 상기 집전탭과 반대쪽에 위치하는 이차 전지.
  12. 제 1 항에서,
    상기 안전 조립체는 제2 도전판을 더 포함하고,
    상기 제2 도전판은 상기 전극 조립체와 상기 제1 도전판의 사이에 위치하는 이차 전지.
  13. 제 12 항에서,
    상기 제2 전극은 제2 활물질이 도포된 코팅부와 상기 제2 활물질이 도포되지 않는 무지부를 포함하며,
    상기 제2 전극의 무지부에는 제2 보조 플레이트가 체결된 이차 전지.
  14. 제 13 항에서,
    상기 제2 보조 플레이트는 상기 제2 전극과 동일한 소재로 이루어지는 이차 전지.
  15. 제 13 항에서,
    상기 제2 보조 플레이트는 상기 제1 보조 플레이트와 서로 다른 소재로 이루어지는 이차 전지.
  16. 제 13 항에서,
    상기 안전 조립체는 상기 제2 도전판으로부터 연장되어 상기 제2 도전판과 일체로 형성되며, 상기 제2 전극의 무지부에 체결되는, 제2 지지돌기를 더 포함하는 이차 전지.
  17. 제 1 항에서,
    제2 도전판을 더 포함하고,
    상기 전극 조립체는 상기 제2 도전판과 상기 제1 도전판 사이에 위치하는 이차 전지.
  18. 제 17 항에서,
    제3 도전판,
    제4 도전판을 더 포함하고,
    상기 제3 도전판은 상기 전극 조립체의 제1 측면과 상기 제1 도전판 사이에 위치하며,
    상기 제4 도전판은 상기 전극 조립체의 제2 측면과 상기 제2 도전판의 사이에 위치하는 이차 전지.
  19. 제 18 항에서,
    상기 전극 조립체는 복수 개로 이루어지는 이차 전지.
  20. 제 17 항에서,
    상기 집전탭은 상기 제1 도전판과 상기 제2 도전판의 사이에 위치하는 이차 전지.
  21. 제 17 항에서,
    상기 안전 조립체는 상기 제2 도전판으로부터 연장되어 상기 제2 도전판과 일체로 형성되며, 상기 제1 전극의 무지부에 체결되는, 제2 지지돌기를 더 포함하는 이차 전지.
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