KR101201806B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되며 상기 양극 및 상기 음극의 외측으로 돌출된 확장부를 갖는 세퍼레이터를 포함하는 전극 어셈블리와 상기 확장부의 일측 외면과 접하는 제1 지지부와 상기 일측 외면과 반대방향을 향하는 타측 외면과 접하는 제2 지지부 및 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부를 연결하는 이음부를 갖는 고정부재와 상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결된 단자를 포함한다.

Description

이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 어셈블리를 고정하는 구조를 개선한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원이나 대용량 전력 저장 장치로 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 대용량의 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량 고출력의 이차 전지 모듈로 구성된다.
이차 전지는 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터로 구성된 전극 어셈블리를 갖는다. 전극 어셈블리는 권취된 구조로 이루어지거나 복수 개의 시트가 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
적층형 전극 어셈블리의 경우, 전극 및 세퍼레이터를 설정된 위치에 정렬 시키는 것이 매우 중요하다. 특히 파우치형 전지의 경우, 외장이 견고하지 못하여 적층된 이후에 외부의 충격으로 전극 및 세퍼레이터의 정렬이 흐트러지는 경우에는 충전 및 방전 효율이 저하되는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 필요를 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 안정성이 향상된 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되며 상기 양극 및 상기 음극의 외측으로 돌출된 확장부를 갖는 세퍼레이터를 포함하는 전극 어셈블리와 상기 확장부의 일측 외면과 접하는 제1 지지부와 상기 일측 외면과 반대방향을 향하는 타측 외면과 접하는 제2 지지부 및 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부를 연결하는 이음부를 갖는 고정부재와, 상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결된 단자를 포함한다.
상기 고정부재는 상기 확장부를 관통하여 설치될 수 있으며, 상기 고정부재는 상기 세퍼레이터의 각 코너부에 설치될 수 있다.
또한, 상기 고정부재에는 상기 고정부재들을 연결하며 상기 확장부를 따라 이어진 제1 지지바가 고정 설치될 수 있다. 상기 제1 지지바에는 상기 확장부가 삽입되는 홈이 형성될 수 있으며, 상기 고정부재에는 상기 고정부재들을 연결하며 상기 세퍼레이터의 대각선 방향을 따라 이어진 제2 지지바가 고정 설치될 수 있다. 또한, 상기 제2 지지바는 복수개로 형성되고, 상기 제2 지지바가 교차하는 부분에는 가압판이 형성될 수 있다.
상기 고정부재는 상기 확장부를 관통하는 이음부와 상기 이음부의 일단에 형성되며 상기 이음부보다 더 큰 횡단면적을 갖는 헤드부를 포함하는 제1 체결유닛과 상기 제1 체결유닛에 끼움 결합되는 제2 체결유닛을 포함할 수 있다.
상기 헤드부가 형성된 이음부의 일단의 반대측 타단에는 상기 이음부의 외주에서 돌출된 걸림턱이 형성될 수 있으며, 상기 제1 체결유닛과 상기 제2 체결유닛은 나사 결합될 수 있다. 또한, 상기 제2 체결유닛은 상기 제1 체결유닛에 융착으로 고정될 수 있다.
상기 고정부재는 상기 확장부를 관통하는 이음부와 상기 이음부의 일단에 형성되며 상기 이음부보다 더 큰 횡단면적을 갖고 상기 세페레이터들의 일측 외면에 맞닿는 헤드부, 및 상기 이음부의 타단의 외주에서 돌출되어 상기 세퍼레이터들의 타측 외면과 맞닿는 걸림턱을 포함할 수 있다.
상기 걸림턱은 상기 이음부에서 멀어질수록 단면적이 감소하도록 형성되어 상기 홀의 둘레에 지지될 수 있다.
상기 고정부재는 상기 확장부를 따라 이어지며 상호 연결된 복수개의 제1 지지바와 상기 제1 지지바들이 연결된 코너부에서 돌출된 돌기를 포함하고 상기 전극 어셈블리의 타면과 접하도록 배치된 제1 체결유닛과, 상기 확장부를 따라 이어지며 상호 연결된 복수개의 제1 지지바를 포함하고, 상기 제1 지지바들이 연결된 코너부에는 상기 돌기가 삽입되는 체결홈이 형성되며 상기 전극 어셈블리의 타면과 접하도록 배치된 제2 체결유닛을 포함할 수 있다.
상기 돌기의 말단에는 돌기의 외주에서 돌출된 걸림턱이 형성되고, 상기 걸림턱은 상기 체결홈의 입구에 걸려질 수 있으며, 상기 제1 체결유닛의 제1 지지바와 상기 제2 체결유닛의 제1 지지바가 대향하는 면에는 상기 확장부가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 체결유닛은 상기 일측 코너부에서 상기 타측 코너부로 상기 전극 어셈블리의 대각방향으로 이어져 형성된 제2 지지바를 포함할 수 있다.
상기 고정부재는 상기 확장부를 따라 이어지며 상호 연결된 복수개의 제1 지지바와 상기 제1 지지바들이 연결된 코너부에서 돌출된 돌기를 포함하고 상기 전극 어셈블리의 타면과 접하도록 배치된 제1 체결유닛과, 상기 확장부를 따라 이어지며 상호 연결된 복수개의 제1 지지바를 포함하고, 상기 제1 지지바들이 연결된 코너부에는 상기 돌기가 삽입되는 체결홀이 형성되며 상기 전극 어셈블리의 타면과 접하도록 배치된 제2 체결유닛을 포함하고, 상기 돌기와 상기 체결홀이 접하는 부분에는 융착부가 형성될 수 있다. 또한 상기 고정부재는 다공성 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 어셈블리의 구조가 안정적으로 유지되어 이차 전지의 안정성이 향상된다.
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 어셈블리와 고정부재를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 전극 어셈블리와 고정부재를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7에서 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 이차 전지의 전극 어셈블리와 고정부재를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차 저지를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 7에서 ⅩⅠ-ⅩⅠ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차 저지를 도시한 사시도이다.
도 13은 도 9에서 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
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(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)가 개재된 전극 어셈블리(10)와, 전극 어셈블리(10)가 삽입되는 케이스(30), 및 양극과 전기적으로 연결된 양극 단자(21)와 음극과 전기적으로 연결된 음극 단자(22)를 포함한다.
양극(11)은 알루미늄 등의 금속 박판으로 이루어진 양극 집전체와 양극 집전체 상에 형성된 양극 활물질층으로 이루어지고, 음극(12)은 구리 등의 금속 박판으로 이루어진 음극 집전체와 음극 집전체 상에 형성된 음극 활물질층으로 이루어진다. 전극 어셈블리(10)는 사각 시트(sheet) 형상으로 이루어진 복수 개의 양극(11)과 음극(12)이 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 교대로 적층된 구조로 이루어진다.
적측 형성된 전극 어셈블리(10)에서 일측 단부에는 양극 무지부(11a)와 음극 무지부(12a)가 위치하며, 양극 무지부(11a)에는 양극 단자(21)가 용접으로 부착되고 음극 무지부(12a)에는 음극 단자(22)가 용접으로 부착된다.
케이스(30)는 필름들이 접합된 파우치 형태로 이루어진다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 케이스는 금속 또는 견고한 폴리머 등으로 이루어질 수도 있다.
양극(11), 음극(12) 및 세퍼레이터(13)는 사각 시트 형상으로 이루어진다. 세퍼레이터(13)는 양극(11)과 음극(12) 사이에 개재되어 양극(11)과 음극(12)을 절연하면서 이온이 이동하는 통로를 제공한다. 세퍼레이터(13)에는 양극(11) 및 음극(12)보다 더 외측으로 돌출된 확장부(13a)가 형성된다. 확장부(13a)는 양극(11) 및 음극(12)의 모든 측단보다 더 외측으로 돌출되며, 본 실시예에서의 확장부(13a)는 양극(11) 및 음극(12)의 네 개의 측단보다 더 외측으로 돌출된다. 전극 어셈블리(10)에서 확장부(13a)가 위치하는 영역은 양극(11)과 음극(12)이 함께 위치하는 영역보다 더 작은 두께를 갖다.
세퍼레이터(13)에는 확장부(13a)를 관통하여 고정부재(40)가 설치되는 바, 고정부재(40)는 세퍼레이터(13)의 모서리와 인접한 영역인 코너부에 설치되다. 본 실시예에 따른 세퍼레이터(13)는 사각 시트 형상으로 이루어지므로, 세퍼레이터(13)에는 4개의 고정부재(40)가 설치된다.
고정부재(40)는 세퍼레이터(13)의 확장부(13a)를 밀집시켜서 확장부(13a)가 양극(11)과 음극(12) 및 세퍼레이터(13)를 지지하도록 한다.
고정부재(40)는 확장부(13a)의 일측 외면과 접하는 제1 지지부와 확장부(13a)의 일측 외면과 반대방향을 향하는 타측 외면과 접하는 제2 지지부를 갖는다. 이러한 지지부들은 이음부를 통해서 고정되어 있다.
고정부재(40)는 확장부(13a)를 관통하여 설치된 제1 체결유닛(41)과 제1 체결유닛(41)에 끼움 결합되는 제2 체결유닛(43)을 포함한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 확장부(13a)에는 두께 방향으로 관통된 고정홀(13b)이 형성된다. 제1 체결유닛(41)은 고정홀(13b)에 삽입되어 확장부(13a)를 관통하여 체결된 이음부(41a)와 이음부(41a)의 일단에 형성되며 이음부(41a)보다 더 큰 횡단면적을 갖는 헤드부(41b), 및 이음부(41a)의 타단에 형성되며, 이음부(41a)의 외주에서 돌출된 걸림턱(41c)을 포함한다. 제2 체결유닛(43)에는 이음부(41a)가 끼워지는 홀(43a)이 형성된다.
이음부(41a)는 대략 원형 막대 형상으로 이루어지며, 헤드부(41b)는 이음부(41a)보다 더 큰 횡단면을 갖고, 이음부(41a)의 외주보다 더 외측으로 돌출된 구조로 이루어진다. 본 실시예에 따른 헤드부(41b)는 원형의 횡단면을 갖도록 형성되나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 헤드부(41b)는 삼각형, 사각형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 걸림턱(41c)은 이음부(41a)의 외주에서 돌출되며, 이음부(41a)에서 멀어질수록 단면적이 감소하는 원뿔 형상으로 이루어진다. 이러한 구조로 걸림턱(41c)은 홀(43a)을 통과하여 홀(43a)의 둘레에 걸려지며 이음부(41a)가 제2 체결유닛(43)에서 이탈되지 않도록 지지할 수 있다.
헤드부(41b)의 하면이 확장부(13a)와 접하여 확장부(13a)의 일측 면을 지지하며, 제2 체결유닛(43)이 확장부(13a)의 타측 면을 지지하여 확장부(13a)가 밀집된다. 이에 따라 본 실시예에서는 헤드부(41b)가 제1 지지부가 되고, 제2 체결유닛(43)이 제2 지지부가 된다. 제1 지지부와 제2 지지부는 이음부(41a)에 의하여 지지되어 확장부(13a)의 양쪽 외면을 면을 내측으로 가압한다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 세퍼레이터(13)가 확장부(13a)의 내측에 위치하는 양극(11)과 음극(12)을 안정적으로 지지할 수 있으며, 전극 어셈블리(10) 전체의 정렬이 흐트러지지 않고 안정적인 형상을 유지할 수 있다. 본 실시예와 같이 스택형 전극 어셈블리(10)의 경우에는 양극(11)과 음극(12) 및 세퍼레이터(13)를 정위치에 정렬한 이후에도 외부의 충격이나 진동이 적용되면 정렬이 훼손되는 문제가 발생하는 바, 본 실시예와 같이 고정부재(40)가 설치되면 전극 어셈블리(10)의 정렬을 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 확장부(13a)를 통해서 전극 어셈블리(10)를 지지하므로 고온에서 세퍼레이터(13)가 수축하는 경우에는 양극(11)과 음극(12)이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
충전과 방전을 되풀이하는 동안 이차 전지(100)의 온도가 상승하는 바, 환경에 따라서는 매우 높은 온도까지 이차 전지(100)의 온도가 상승하게 된다. 온도가 상승할 때, 세퍼레이터(13)의 수축률이 양극(11) 및 음극(12)의 수축률보다 더 크므로 세퍼레이터(13)가 수축하면 양극(11)과 음극(12)이 단락되는 문제가 발생한다. 양극(11)과 음극(12)이 단락되면 단락부위에서 열이 급격하게 많이 발생하여 이차 전지(100)가 발화하거나 폭발할 위험이 있다. 그러나 본 실시예와 같이 세퍼레이터(13)에 고정부재(40)를 설치하면 세퍼레이터(13)의 수축으로 인한 양극(11)과 음극(12)의 단락을 방지할 수 있다.
또한, 고정부재(40)가 양극(11)과 음극(12) 및 세퍼레이터(13)를 관통하도록 설치하는 경우에는 고온에서 수축률의 차이에 따라 양극(11), 음극(12) 또는 세퍼레이터(13)가 찢어지거나 고정부재(40)에 작용하는 전단 응력으로 고정부재(40)가 파손될 수 있다. 세퍼레이터(13)가 찢어지는 경우에는 찢어진 부분을 통해서 양극(11)과 음극(12)이 단락되는 문제가 발생할 수 있다.
그러나 본 실시예에 따르면 확장부(13a)를 통해서 전극 어셈블리(10)를 지지하므로 전극 어셈블리(10)를 안정적으로 지지하여 안정성이 향상될 뿐만 아니라 고온에서 단락을 방지하여 안전성이 향상된다. 또한, 확장부(13a)에서 전해액을 저장할 수 있는 효과도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(102)는 고정부재(50)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
고정부재(50)는 확장부(13a)를 관통하여 설치된 제1 체결유닛(51)과 제1 체결유닛(51)에 끼움 결합되는 제2 체결유닛(52)을 포함한다.
제1 체결유닛(51)은 고정홀(13b)에 삽입되어 확장부(13a)를 관통하는 이음부(51a)와 이음부(51a)의 일단에 형성되며 이음부(51a)보다 더 큰 횡단면적을 갖는 헤드부(51b)를 갖는다. 이음부(51a)는 대략 원형 막대 형상으로 이루어지며, 헤드부(51b)는 이음부(51a)보다 더 큰 횡단면을 갖고, 이음부(51a)의 외주보다 더 외측으로 돌출된 구조로 이루어진다.
제2 체결유닛(52)에는 이음부(51a)가 삽입되는 홀(52a)이 형성되어 제2 체결유닛(52)에 이음부가 삽입되며, 제2 체결유닛(52)과 이음부(51a)가 접촉하는 부분에는 융착부(53)가 형성된다. 본 실시예에 따른 제1 체결유닛(51)과 제2 체결유닛(52)은 폴리머로 형성되며, 열융착에 의하여 고정된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 이차 전지(103)는 고정부재(60)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
고정부재(60)는 확장부(13a)를 관통하여 설치된 제1 체결유닛(61)과 제1 체결유닛(61)에 끼움 결합되는 제2 체결유닛(62)을 포함한다.
제1 체결유닛(61)은 고정홀(13b)에 삽입되어 확장부(13a)를 관통하는 이음부(61a)와 이음부(61a)의 일단에 형성되며 이음부(61a)보다 더 큰 횡단면적을 갖는 헤드부(61b)를 갖는다. 이음부(61a)는 대략 원기둥 형상으로 이루어지며, 헤드부(61b)는 이음부(61a)보다 더 큰 횡단면을 갖고, 이음부(61a)의 외주보다 더 외측으로 돌출된 구조로 이루어진다. 제1 체결유닛(61)은 이음부(61a)의 외주면이 나사가공된 볼트로 이루어진다.
제2 체결유닛(62)은 이음부(61a)가 삽입되는 홀(62a)이 형성된 너트로 이루어진다. 제1 체결유닛(61)과 제2 체결유닛(62)은 나사결합되어 상호 고정된다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 부분 단면도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(101)는 고정부재(70)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 고정부재(70)는 확장부(13a)의 일측 외면과 접하는 제1 지지부와 일측 외면과 반대방향을 향하는 확장부(13a)의 타측 외면과 접하는 제2 지지지부를 갖는다.
본 실시예에 따른 고정부재(70)는 확장부(13a)를 관통하는 이음부(71)와 이음부(71)의 일측 단부에 형성되며 이음부(71)보다 더 큰 횡단면적을 갖고 확장부(13a)의 일측 외면에 맞닿는 헤드부(72), 및 이음부(71)의 타측 단부 외주에서 돌출되어 확장부(13a)의 타측 외면과 맞닿는 걸림턱(73)을 포함한다. 걸림턱(73)은 이음부(71)에서 멀어질수록 단면적이 감소하는 원뿔 형상으로 이루어진다.
본 실시예에서는 헤드부(72)가 제1 지지부가 되고 걸림턱(73)이 제2 지지부가 된다. 이와 같이 본 실시예에 따르면 고정부재(70)가 일체로 형성되므로 설치가 더욱 간단하고, 제2 지지부인 걸림턱(73)이 이음부(71)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 전극 어셈블리와 고정부재를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에서 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 고정부재(120)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
고정부재(120)는 확장부(13a)를 관통하여 전극 어셈블리(10)의 상면과 접하도록 설치된 제1 체결유닛(121)과 제1 체결유닛(121)에 끼움 결합되며 전극 어셈블리(10)의 하면과 접하도록 설치된 제2 체결유닛(123)을 포함한다.
제1 체결유닛(121)은 확장부(13a)를 따라 이어진 제1 지지바(121a)와 세퍼레이터(13)의 대각 방향으로 이어진 제2 지지바(121b)를 포함한다. 4개의 제1 지지바(121a)가 사각 고리 형태로 서로 연결되며, 제2 지지바(121b)는 제1 지지바(121a)가 연결된 부분에서 대각방향으로 이어져 형성된다.
제1 지지바(121a)의 하면에는 홈(121e)이 형성되며 이 홈(121e)에 확장부(13a)가 삽입된다. 홈(121e)의 내면이 확장부(13a)와 맞닿아서 확장부(13a)를 안쪽으로 가압한다. 한편, 제1 지지바들(121a)이 연결된 코너부에는 돌기(121d)가 형성되며, 돌기(121d)의 말단에는 걸림턱(121f)이 형성된다. 돌기(121d)는 확장부(13a)를 관통하여 제2 체결유닛(123)과 결합된다.
제2 지지바(121b)는 2개가 서로 교차하도록 형성되는 바, 제2 지지바(121b)가 교차하는 부분에는 가압판(121c)이 형성된다. 가압판(121c)은 전극 어셈블리(10)의 상면 중앙에 위치하여 전극 어셈블리(10)를 내측으로 가압한다.
제2 체결유닛(123)은 제1 체결유닛(121)과 동일하게 확장부(13a)를 따라 이어진 제1 지지바(121a)와 세퍼레이터(13)의 대각 방향으로 이어진 제2 지지바(121b)를 포함한다. 4개의 제1 지지바(123a)가 사각 고리 형태로 서로 연결되며 제2 지지바(123b)는 제1 지지바(123a)가 연결된 코너부에서 상기 전극 어셈블리(10)의 대각방향으로 이어져 형성된다. 제1 지지바(123a)의 하면에는 홈(123e)이 형성되며 이 홈(123e)에 확장부(13a)가 삽입된다. 상부와 하부에 설치된 제1 지지바들(121a, 123a)의 측단은 서로 맞닿아서 제1 지지바들(121a, 123a)이 확장부(13a)의 측단을 감싼다.
제1 지지바(123a)의 상면에는 홈(123e)이 형성되며 이 홈(123e)에 확장부(13a)가 삽입된다. 즉, 제1 지지바들(121a, 123a)이 상호 대향하는 면에 홈(121e, 123e)이 형성된다. 홈(123e)의 내면이 확장부(13a)와 맞닿아서 확장부(13a)를 안쪽으로 가압한다. 한편, 제1 지지바들(123a)이 연결된 코너부에는 돌기(121d)가 삽입되는 체결홈(123d)이 형성되며, 체결홈(123d)은 걸림턱(121f)이 걸려질 수 있도록 입구가 좁은 구조로 형성되어 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 돌기(121d)를 체결홈(123d)에 삽입하는 것으로 전극 어셈블리(10)를 안정적으로 고정할 수 있다. 또한, 제1 지지바들(121a, 123a) 사이에 확장부(13a)가 삽입되고, 이 제1 지지바들(121a, 123a)이 확장부(13a)를 안쪽으로 가압하므로 전극 어셈블리(10)의 형상을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 제2 지지바(121b, 123b)와 가압판(121c)이 전극 어셈블리(10)의 안쪽 부분을 지지하므로 충전과 방전의 반복으로 전극 어셈블리(10)가 팽창할 때, 전극 어셈블리(10) 내부의 간격이 증가하는 것을 방지하여 충방전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제1 체결유닛(121)과 제2 체결유닛(123)은 다공성 소재로 이루어지는 바, 고정부재 내에 전해액을 저장할 수 있다. 또한, 제1 체결유닛(121)과 제2 체결유닛(123)은 탄성을 갖는 소재로 이루어지는 바, 전극 어셈블리(10)에 외부의 충격이 전달되는 것을 완화시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 전극 어셈블리와 고정부재를 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 고정부재(140)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
고정부재(140)는 확장부(13a)를 관통하여 설치된 제1 체결유닛(141)과 제1 체결유닛(141)에 끼움 결합되는 제2 체결유닛(142)을 포함한다.
제1 체결유닛(141)은 확장부(13a)를 따라 이어진 제1 지지바(141a)와 세퍼레이터(13)의 대각 방향으로 이어진 제2 지지바(141b)를 포함한다.
4개의 제1 지지바(141a)가 사각 고리 형태로 서로 연결되며, 제2 지지바(141b)는 제1 지지바(141a)가 연결된 부분에서 대각방향으로 이어져 형성된다. 제1 지지바(141a)의 하면에는 확장부(13a)가 삽입되는 홈(141c)이 형성된다. 제1 지지바들(141a)이 연결된 코너부에는 돌기(141d)가 형성되며, 돌기(141d)는 확장부(13a)를 관통하여 제2 체결유닛(142)과 결합된다.
제2 체결유닛(142)은 확장부(13a)를 따라 이어진 제1 지지바(142a)와 세퍼레이터(13)의 대각 방향으로 이어진 제2 지지바(142b)를 포함한다.
4개의 제1 지지바(142a)가 사각 고리 형태로 서로 연결되며, 제2 지지바(142b)는 제1 지지바(142a)가 연결된 부분에서 대각방향으로 이어져 형성된다. 제1 지지바(142a)의 하면에는 확장부(13a)가 삽입되는 홈(142c)이 형성된다. 제1 지지바들(142a)이 연결된 코너부에는 돌기(141d)가 삽입되는 체결홀(142d)이 형성된다. 돌기(141d)는 체결홀(142d)에 삽입된 상태에서 제2 체결유닛(142)에 융착으로 고정되어 돌기(141d)와 체결홀(142d)이 접하는 부분에는 융착부(145)가 형성된다
이와 같이 본 실시예에 따르면 돌기(141d)가 제2 체결유닛(142)에 융착으로 고정되므로 보다 안정적으로 전극 어셈블리(10)를 지지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 이차 저지를 도시한 사시도이고, 도 11은 도 7에서 ⅩⅠ-ⅩⅠ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 이차 전지는 고정부재(150)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
고정부재(150)는 확장부(13a)를 관통하여 설치된 제1 체결유닛(151)과 제1 체결유닛(151)에 끼움 결합되는 제2 체결유닛(152)을 포함한다.
제1 체결유닛(151)은 막대 형상의 이음부(151a)와 이음부(151a)의 일측 단에서 돌출된 헤드부(151b), 및 이음부(151a)의 타측단에서 돌출된 걸림턱(151c)을 포함하고, 제2 체결유닛(152)에는 걸림턱(151c)에 고정되는 홀이 형성된다.
제1 체결유닛(151)과 제2 체결유닛(152)은 세퍼레이터(13)의 코너부에 각각 설치된다. 헤드부(151b)에는 헤드부(151b)들을 연결하는 제1 지지바(154)가 고정 설치된다.
제1 지지바(154)는 세퍼레이터(13)의 상면 가장자리를 따라 이어져 형성되며, 이웃하는 제1 체결유닛(151)의 헤드부(151b)에 양단이 고정된다.
또한, 제2 체결유닛(152)에도 제1 지지바(156)가 고정 설치되는 바, 제1 지지바(156)는 세퍼레이터(13)의 하면 가장자리를 따라 이어져 형성된다.
세퍼레이터(13)는 사각 시트 형상으로 이루어지는 바, 전극 어셈블리(10)의 상면과 하면에는 각각 4개의 제1 지지바(154, 156)가 설치된다.
이에 제1 지지바(154, 156)는 체결유닛들(151, 152) 사이의 측단에 위치하는 확장부(13a)를 안쪽으로 가압하여 전극 어셈블리(10)를 안정적으로 지지한다.
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 이차 저지를 도시한 사시도이고, 도 13은 도 9에서 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 고정부재(160)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지(100)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
고정부재(160)는 확장부(13a)를 관통하여 설치된 제1 체결유닛(161)과 제1 체결유닛(161)에 끼움 결합되는 제2 체결유닛(162)을 포함한다.
제1 체결유닛(161)은 막대 형상의 이음부(161a)와 이음부(161a)의 일측 단에서 돌출된 헤드부(161b), 및 이음부(161a)의 타측단에서 돌출된 걸림턱(161c)을 포함하고, 제2 체결유닛(162)은 걸림턱(161c)에는 고정되는 홀이 형성된다.
제1 체결유닛(161)에는 확장부(13a)를 따라 이어진 제1 지지바(163)와 세퍼레이터(13)의 대각 방향으로 이어진 제2 지지바(164)가 고정 설치된다. 제1 지지바(163)와 제2 지지바(164)는 사각 막대 형상으로 이루어진다.
4개의 제1 지지바들(163)이 서로 연결되어 있으며, 제2 지지바(164)는 2개가 서로 교차하도록 형성되는 바, 제2 지지바(164)가 교차하는 부분에는 가압판(165)이 형성된다. 가압판(165)은 전극 어셈블리(10)의 상면 중앙에 위치하여 전극 어셈블리(10)를 내측으로 가압한다.
제2 체결유닛(162)에는 이음부(161a)가 끼워지는 홀(162a)이 형성되고, 홀(162a)의 둘레에 걸림턱(161c)이 고정된다.
제2 체결유닛(162)에도 제1 체결유닛(161)과 동일하게 확장부(13a)를 따라 이어진 제1 지지바(166)와 세퍼레이터(13)대각 방향으로 이어진 제2 지지바(167)가 고정 설치된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 제1 지지바(163, 166)가 전극 어셈블리(10)의 측단을 지지하고, 가압판(165)과 제2 지지바(164, 167)가 전극 어셈블리(10)의 중앙 부분을 내측으로 가압하여 지지하므로 전극 어셈블리(10)를 더욱 안정적으로 지지할 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, 101, 102, 103: 이차 전지 10: 전극 어셈블리
11: 양극 11a: 양극 무지부
12: 음극 12a: 음극 무지부
13: 세퍼레이터 13a: 확장부
13b: 고정홀 21: 양극 단자
22: 음극 단자 30: 케이스
40, 50, 60, 70, 120, 140, 150, 160: 고정부재
41, 51, 61, 121, 141, 151, 161: 제1 체결유닛
41a, 51a, 61a, 71, 151a, 161a: 이음부
41b, 51b, 61b, 72, 151b, 161b: 헤드부
41c, 51c, 61c, 73, 121f, 151c, 161c: 걸림턱
43, 52, 62, 123, 142, 152, 162: 제2 체결유닛
43a, 52a, 62a, 162a: 홀 53, 145: 융착부
121a, 123a, 141a, 142a, 154, 156, 163, 166: 제1 지지바
121b, 123b, 141b, 142b, 164167: 제2 지지바
121c, 165: 가압판 121d, 141d: 돌기
121e, 123e, 141c, 142c: 홈 123d: 체결홈
142d: 체결홀

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되며 상기 양극 및 상기 음극의 외측으로 돌출된 확장부를 갖는 세퍼레이터를 포함하는 전극 어셈블리;
    상기 확장부의 일측 외면과 접하는 제1 지지부와 상기 일측 외면과 반대방향을 향하는 타측 외면과 접하는 제2 지지부 및 상기 제1 지지부와 상기 제2 지지부를 연결하며, 상기 확장부를 관통하여 이어진 이음부를 갖는 고정부재; 및
    상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결된 단자;
    를 포함하며,
    상기 고정부재에는 상기 제1 지지부들을 연결하며 상기 세퍼레이터의 대각선 방향을 따라 이어진 제2 지지바가 고정 설치된 이차 전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 지지바는 복수개로 형성되고, 상기 제2 지지바가 교차하는 부분에는 가압판이 형성된 이차 전지.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되며 상기 양극 및 상기 음극의 외측으로 돌출된 확장부를 갖는 세퍼레이터를 포함하는 전극 어셈블리;
    상기 확장부의 일측 외면 및 상기 일측 외면의 반대방향을 향하는 타측 외면과 접하여 지지하는 고정부재; 및
    상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결된 단자;
    를 포함하며,
    상기 고정부재는 상기 확장부를 따라 이어지며 상호 연결된 복수개의 제1 지지바와 상기 제1 지지바들이 연결된 코너부에서 돌출된 돌기를 포함하고 상기 전극 어셈블리의 타면과 접하도록 배치된 제1 체결유닛과,
    상기 확장부를 따라 이어지며 상호 연결된 복수개의 제1 지지바를 포함하고, 상기 제1 지지바들이 연결된 코너부에는 상기 돌기가 삽입되는 체결홈이 형성되며 상기 전극 어셈블리의 타면과 접하도록 배치된 제2 체결유닛을 포함하는 이차 전지.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 돌기의 말단에는 돌기의 외주에서 돌출된 걸림턱이 형성되고, 상기 걸림턱은 상기 체결홈의 입구에 걸려진 이차 전지.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 체결유닛의 제1 지지바와 상기 제2 체결유닛의 제1 지지바가 대향하는 면에는 상기 확장부가 삽입되는 홈이 형성된 이차 전지.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 체결유닛과 상기 제2 체결유닛에는 상기 코너부에서 상기 전극 어셈블리의 대각방향으로 이어져 형성된 제2 지지바가 형성된 이차 전지.
  18. 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되며 상기 양극 및 상기 음극의 외측으로 돌출된 확장부를 갖는 세퍼레이터를 포함하는 전극 어셈블리;
    상기 확장부의 일측 외면 및 상기 일측 외면의 반대방향을 향하는 타측 외면과 접하여 지지하는 고정부재; 및
    상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결된 단자;
    를 포함하며,
    상기 고정부재는 상기 확장부를 따라 이어지며 상호 연결된 복수개의 제1 지지바와 상기 제1 지지바들이 연결된 코너부에서 돌출된 돌기를 포함하고 상기 전극 어셈블리의 타면과 접하도록 배치된 제1 체결유닛과,
    상기 확장부를 따라 이어지며 상호 연결된 복수개의 제1 지지바를 포함하고, 상기 제1 지지바들이 연결된 코너부에는 상기 돌기가 삽입되는 체결홀이 형성되며 상기 전극 어셈블리의 타면과 접하도록 배치된 제2 체결유닛을 포함하고,
    상기 돌기와 상기 체결홀이 접하는 부분에는 융착부가 형성된 이차 전지.
  19. 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되며 상기 양극 및 상기 음극의 외측으로 돌출된 확장부를 갖는 세퍼레이터를 포함하는 전극 어셈블리;
    상기 확장부의 일측 외면 및 상기 일측 외면의 반대방향을 향하는 타측 외면과 접하여 지지하는 고정부재; 및
    상기 전극 어셈블리와 전기적으로 연결된 단자;
    를 포함하며,
    상기 고정부재는 다공성 소재로 이루어진 이차 전지.
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