KR101222226B1 - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강도가 향상된 캡플레이트를 구비함으로써 안전성을 향상시킬 수 있으며 또한 부피 대비 용량이 향상된 이차전지에 관한 것이다.
일례로, 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체와, 상기 전극조립의 제 1 전극판 및 제 2 전극판과 각각 전기적으로 연결되는 제 1 집전판 및 제 2 집전판과, 상기 전극조립체, 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡조립체를 포함하고, 상기 캡조립체는 상기 케이스의 상단 개구부를 마감하는 캡플레이트를 포함하며, 상기 캡플레이트의 상면에는 상기 캡플레이트의 길이 방향으로 형성된 보강 돌출부를 포함하는 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지{Rechargeable battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(Rechargeable battery)는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 전극 단자가 형성된 캡 조립체를 설치하여 구성된다.
한편, 이차 전지는 외력에 의해 변형이 일어나는 경우, 내부 단락이 발생하여 내부 압력이 상승하고, 발화되거나 폭발할 수 있다. 이에 따라, 이차전지의 강성 확보가 요구된다.
본 발명은 캡플레이트의 강도가 향상된 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 부피 대비 용량이 향상된 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 일측면에 따른 이차전지는,
제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체와, 상기 전극조립의 제 1 전극판 및 제 2 전극판과 각각 전기적으로 연결되는 제 1 집전판 및 제 2 집전판과, 상기 전극조립체, 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡조립체를 포함하고, 상기 캡조립체는 상기 케이스의 상단 개구부를 마감하는 캡플레이트를 포함하며, 상기 캡플레이트의 상면에는 상기 캡플레이트의 길이 방향으로 형성되되, 상기 캡플레이트의 상면과 단차를 갖도록 상기 캡플레이트의 하면이 스탬핑 가공되어 형성된 보강 돌출부가 구비된 것일 수 있다.
또한, 상기 보강 돌출부의 측면을 이루는 단차면은 상기 캡플레이트의 상면과 수직으로 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 캡플레이트의 하면에는 상기 보강 돌출부와 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 형성된 수용홈이 구비될 수 있다.
또한, 상기 단차는 복수개로 형성될 수 있다.
또한, 상기 캡조립체는 상기 캡플레이트의 일측을 관통하여 형성되는 제 1 전극단자와, 상기 캡플레이트의 타측을 관통하여 형성되는 제 2 전극단자를
포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극단자의 하부는 상기 수용홈의 일측 내부에 형성되고, 상기 제 2 전극단자의 하부는 상기 수용홈의 타측 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 집전판은 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 포함하고, 상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극단자의 하부에 결합되는 제 1 연결부와, 상기 제 1 연결부의 일측 단부에서 절곡되어 상기 케이스의 하부 방향으로 연장되는 제 1 연장부를 포함하며, 상기 제 2 집전판은 상기 제 2 전극단자의 하부에 결합되는 제 2 연결부와, 상기 제 2 연결부의 일측 단부에서 절곡되어 상기 케이스의 하부 방향으로 연장되는 제 2 연장부를 포함하고, 상기 전극조립체는 상기 제 1 연결부 및 제 2 연결부의 하부에 형성되며, 상기 제 1 연장부 및 제 2 연장부와 결합된 것일 수 있다.
한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다른 측면에 따른 이차전지는 제 1 전극판과, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 전극조립체와, 상기 전극조립체의 제 1 전극판 및 제 2 전극판과 각각 전기적으로 연결되는 제 1 집전판 및 제 2 집전판과, 상기 전극조립체, 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 상부에 결합되는 캡조립체를 포함하고, 상기 캡조립체는 상기 케이스의 상단 개구부를 마감하는 캡플레이트를 포함하며, 상기 캡플레이트는 상면 일측 및 타측에 각각 형성되되, 상기 캡플레이트의 상면과 단차를 갖도록 상기 캡플레이트의 하면이 스탬핑 가공되어 형성된 제 1 보강 돌출부 및 제 2 보강 돌출부를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 보강 돌출부의 측면을 이루는 단차면은 상기 캡플레이트의 상면과 수직으로 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 캡플레이트의 하면에는 상기 제 1 보강 돌출부와 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 형성된 제 1 수용홈과, 상기 제 2 보강 돌출부와 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 형성된 제 2 수용홈이 구비되는 것일 수 있다.
또한, 상기 단차는 복수개로 형성될 수 있다.
또한, 상기 캡조립체는 상기 캡플레이트의 일측을 관통하여 형성되는 제 1 전극단자와, 상기 캡플레이트의 타측을 관통하여 형성되는 제 2 전극단자를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극단자의 하부는 상기 제 1 수용홈의 일측 내부에 형성되며, 상기 제 2 전극단자의 하부는 상기 제 2 수용홈의 타측 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 집전판은 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 포함하고, 상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극단자와 결합되는 제 1 연결부와, 상기 제 1 연결부의 일측 단부에서 절곡되어 상기 케이스의 하부 방향으로 연장되는 제 1 연장부를 포함하며, 상기 제 2 집전판은 상기 제 2 전극단자와 결합되는 제 2 연결부와, 상기 제 2 연결부의 일측 단부에서 절곡되어 상기 케이스의 하부 방향으로 연장되는 제 2 연장부를 포함하고, 상기 전극조립체는 상기 제 1 연결부 및 제 2 연결부의 하부에 형성되며, 상기 제 1 연장부 및 제 2 연장부와 결합된 것일 수 있다.
본 발명에 의한 이차전지에 따르면, 캡플레이트의 강도가 향상됨으로써 이차전지 사용상의 안전성이 확보되는 효과를 가져온다. 또한, 본 발명에 의한 이차전지에 따르면, 부피 대비 용량이 증가되는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타난 이차전지를 X-X' 선을 따라 절단한 단면을 A방향에서 바라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다. 도 2는 도 1에 나타난 이차전지를 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(1000)는 전극조립체(100), 제 1 집전판(200), 제 3 집전판(300), 케이스(400) 및 캡조립체(500)를 포함하여 형성된다.
상기 전극조립체(100)는 얇은 판형 또는 막형으로 형성된 제 1 전극판(110), 제 2 전극판(120) 및 세퍼레이터(130)를 포함하여 형성된다.
상기 제 1 전극판(110)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제 1 전극 집전체에 전이금속 산화물 등의 제 1 전극 활물질을 도포함으로써 형성된다. 또한, 상기 제 1 전극판(110)은 제 1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 1 전극 무지부(111)를 포함한다. 상기 제 1 전극 무지부(111)는 제 1 전극판(110)과 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 1 전극판(110)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 2 전극판(120)은 니켈 또는 구리와 같은 금속 포일로 형성된 제 2 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제 2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제 2 활물질이 도포되지 않는 영역인 제 2 전극 무지부(121)를 포함한다. 상기 제 2 전극 무지부(121)는 제 2 전극판(120)과 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제 2 전극판(120)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120)은 각각 양극판 및 음극판으로 작용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
상기 세퍼레이터(130)는 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120)의 사이에 개재되어, 상기 제 1 전극판(110)과 제 2 전극판(120) 사이의 쇼트를 방지하고, 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. 또한, 상기 세퍼레이터(130)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어져 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(130)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 전극 조립체(100)는 전해액과 함께 케이스(400)에 수납된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.
상기 제 1 집전판(200)은 제 1 연결부(210), 제 1 연장부(230) 및 제 1 단자홀(240)을 포함하여 형성된다. 상기 제 1 집전판(200)은 알루미늄 등의 도전성 재질로 형성된다. 또한, 상기 제 1 집전판(200)은 상기 전극조립체(100)의 일측 단부로 돌출된 제 1 전극 무지부(111)와 결합됨으로써, 제 1 전극판(110)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 연결부(210)는 전극조립체(100)의 상부와 캡조립체(500)의 하부 사이에 형성된다. 또한, 상기 제 1 연결부(210)는 플레이트의 형태로 형성된다.
상기 제 1 연장부(230)는 제 1 연결부(210)의 일측 단부(C), 즉 케이스(400)의 외부를 향하는 방향의 단부에서 절곡되어, 케이스(400)의 하부 방향으로 연장되어 형성된다.
상기 제 1 단자홀(240)은 제 1 연결부(210)를 두께 방향으로 관통하여 형성된다. 또한, 상기 제 1 단자홀(240)은 후술할 제 1 전극단자(520)가 삽입되어 제 1 연결부(210)와 결합되도록 하는 역할을 한다.
상기 제 2 집전판(300)은 제 2 연결부(310), 제 2 연장부(330) 및 제 2 단자홀(340)을 포함하여 형성된다. 상기 제 2 집전판(300)은 니켈 또는 구리와 같은 도전성 재질로 형성된다. 또한, 상기 제 2 집전판(300)은 상기 전극조립체(100)의 타측 단부로 돌출된 제 2 전극 무지부(121)와 결합됨으로써, 제 2 전극판(120)과 전기적으로 연결된다. 한편, 상기 제 2 집전판(300)은 전극조립체(100)를 사이에 두고, 제 1 집전판(200)과 마주보도록 형성된다.
상기 제 2 연결부(310)는 전극조립체(100)의 상부와 캡조립체(500)의 하부 사이에 형성된다. 또한, 상기 제 2 연결부(310)는 플레이트의 형태로 형성된다.
상기 제 2 연장부(330)는 제 2 연결부(310)의 일측 단부(C), 즉 케이스(400)의 외부를 향하는 방향의 단부에서 절곡되어, 케이스(400)의 하부 방향으로 연장되어 형성된다.
상기 제 2 단자홀(340)은 제 2 연결부(310)를 두께 방향으로 관통하여 형성된다. 또한, 상기 제 2 단자홀(340)은 후술할 제 2 전극단자(530)가 삽입되어 제 2 연결부(310)와 결합되도록 하는 역할을 한다.
상기 케이스(400)는 상부가 개방된 대략 직육면체 형상으로 이루어진다. 본 발명의 도1 및 도 2에서는 상기 케이스(400)와 캡조립체(500)가 결합된 상태가 도시되어 있으므로, 개구부가 도시되지 않았으나, 캡조립체(500)의 둘레 부분이 케이스(400)의 상단 개구부에 해당한다. 상기 케이스(400)는 상단 개구부를 통해 전극조립체(100), 제 1 집전체(200) 및 제 2 집전체(300)를 수용한다. 한편, 상기 케이스(400)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 재질로 형성된다. 또한, 상기 케이스(400)는 내면이 절연 처리되어, 전극조립체(100), 제 1 집전판(200) 및 제 2 집전판(300)과 절연 상태를 유지한다. 상기 케이스(400)는 후술할 캡플레이트(510)와 전기적으로 연결됨으로써, 양극 또는 음극 중 어느 하나의 극성으로 작용할 수 있다.
상기 캡조립체(500)는 캡플레이트(510), 제 1 전극단자(520), 제 2 전극단자(530), 가스켓(540a, 540b)), 너트(550a, 550b)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 캡조립체(500)는 하부 절연부재(550a, 550b), 밴트 플레이트(570) 및 전해액 주입구 마개(580)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 캡플레이트(510)는 보강 돌출부(510a), 전해액 주입구(511) 및 밴트홀(512)을 포함하여 형성된다. 상기 캡플레이트(510)는 케이스(400)의 상단 개구부에 대응되는 크기 및 형상을 갖는다. 또한, 상기 캡플레이트(510)는 그 테두리가 케이스(400)의 상단 개구부에 용접되어 결합됨으로써, 케이스(400)의 상단 개구부를 밀봉한다. 상기 캡플레이트(510)는 케이스(400)와 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 캡플레이트(510)와 케이스(400) 사이의 용접이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.
상기 보강 돌출부(510a)는 캡플레이트(510)의 상면에 형성되며, 캡플레이트(510)의 길이방향을 따라 형성된다. 상기 보강 돌출부(510a)는 캡플레이트(510)의 상면 둘레로부터 소정의 거리만큼 중심부로 들어간 위치에 형성된다. 또한, 상기 보강 돌출부(510a)는 캡플레이트(510) 상면으로부터 상부방향으로 단차지게 형성된다. 따라서, 상기 캡플레이트(510)의 상면 둘레로부터 소정의 거리만큼 들어간 위치에는 캡플레이트(510)의 상면으로부터 상부를 향하여 연장되도록 단차면(513)이 형성된다.
상기 보강 돌출부(510a)는 캡플레이트(510)의 하면을 스템핑(Stamping) 가공함으로써 형성된다. 따라서, 상기 보강 돌출부(510a)의 형성시에, 캡플레이트(510)의 하부에는 보강 돌출부(510a)와 대응되는 형상으로 수용홈(RG1)이 형성된다. 또한, 상기 수용홈(RG1)의 깊이는 캡플레이트(510)의 상면 둘레부분과 보강 돌출부(510a)의 상면간의 높이 차이(h1)와 동일하게 형성된다.
스템핑 공정에 의해 형성된 상기 보강 돌출부(510a)는 캡플레이트(510)의 강도를 보강하는 효과를 자져온다. 즉, 캡플레이트가 하나의 평판으로 형성되어 있는 경우에는, 길이 방향으로의 비틀림 또는 길이 방향에서 가해지는 횡압력에 대해서 쉽게 변형될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(1000)의 캡플레이트(510)와 같이, 보강 돌출부(510a)가 형성된 캡플레이트(510)는 외력을 분산시켜 줌으로써 비틀림이나 횡압력에 대한 강도가 크다. 이는, 평평한 종이 한장은 쉽게 구겨지지만, 주름이 형성된 종이는 쉽게 구겨지지 않는 것과 동일한 원리이다. 또한, 상기 보강 돌출부(510a)의 강도 보강 효과는 상기 보강 돌출부(510a)와 캡플레이트(510) 둘레의 상면 사이에 형성되는 단차가 수직으로 형성되는 경우에 가장 크다. 즉, 상기 단차면(513)이 캡플레이트(510)의 상면 및 보강 돌출부(510a)의 상면과 이루는 각은 직각인 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 보강부(510a)는 스템핑 공정에 의해 형성됨으로써, 캡플레이트(510) 전체의 표면적이 더 커지게 된다. 따라서, 캡플레이트(510)를 케이스(400)에 용접하는 과정에서 캡플레이트(510)에 가해지는 열의 분산 및 방출이 용이해짐으로써, 열에 의한 캡플레이트(510)의 비틀림을 억제하는 효과를 가져온다.
상기 전해액 주입구(511)는 캡플레이트(510)의 일측에 형성되며, 캡플레이트(510)의 두께 방향을 관통하여 형성된다. 상기 전해액 주입구(511)는 케이스(400)의 상단 개구부가 캡플레이트(510)에 의해 밀봉된 이후에, 케이스(400) 내부로 전해액을 주입하는 통로가 된다.
상기 밴트홀(512)은 캡플레이트(510)의 대략 중앙부분에 위치하며, 캡플레이트(510)의 두께 방향을 관통하여 형성된다. 또한, 상기 밴트홀(512)에는 후술할 밴트 플레이트(570)가 설치된다.
상기 제 1 전극단자(520)는 캡플레이트(510) 중 보강 돌출부(510a)의 일측을 관통하며, 제 1 집전판(200)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 전극단자(520)는 기둥형으로 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극단자(520) 중, 캡플레이트(510)의 상부로 노출된 상부기둥의 외주연에는 나사산이 형성되고, 캡플레이트(510)의 하부에 위치하는 하부기둥에는 제 1 전극 단자(520)가 캡플레이트(510)로부터 빠지지 않도록 플렌지(521)가 형성된다.
상기 제 2 전극단자(530)는 캡플레이트(510) 중 보강 돌출부(510a)의 타측을 관통하며, 제 2 집전판(300)과 전기적으로 연결된다. 상기 제 2 전극단자(530)는 기둥형으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 전극단자(530) 중, 캡플레이트(510)의 상부로 노출된 상부기둥의 외주연에는 나사산이 형성되고, 캡플레이트(510)의 하부에 위치하는 하부기둥에는 제 2 전극 단자(530)가 캡플레이트(510)로부터 빠지지 않도록 플렌지(531)가 형성된다.
상기 전극단자(520, 530)는 각각 전극조립체(100)의 양극 및 음극과 외부 디바이스 사이를 전기적으로 연결하는 통로의 역할을 한다.
상기 가스켓(540a, 540b)은 각각 제 1 전극단자(510)와 캡플레이트(510) 사이, 제 2 전극단자(520)와 캡플레이트(510) 사이에 형성되어 전극단자(520, 530)와 캡플레이트(510) 사이를 밀봉시킨다. 따라서, 상기 가스켓(540a, 540b)은 외부의 수분이 이차전지(1000)의 내부로 침투하지 못하도록 하며, 이차전지(1000) 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 하는 역할을 한다. 또한, 상기 가스켓(540a, 540b)은 절연성 재질로 형성된다. 따라서, 상기 가스켓(540a, 540b)은 전극단자(520, 530)와 캡플레이트(510) 사이를 절연시키는 역할을 한다.
상기 너트(550a, 550b)는 각각 제 1 전극단자(520)의 나사산 및 제 2 전극단자(530)의 나사산을 따라 체결된다. 따라서, 상기 너트(550a. 550b)는 제 1 전극단자(520) 및 제 2 전극단자(530) 각각을 캡플레이트(510)에 고정시키는 역할을 한다.
상기 하부 절연부재(550a, 550b)는 각각 제 1 집전판(200)의 제 1 연결부(210)와 캡플레이트(510) 사이, 제 2 집전판(300)의 제 2 연결부(310)와 캡플레이트(510) 사이에 형성된다. 또한, 상기 하부 절연부재(550a, 550b)는 각각 제 1 전극단자(520)의 하부기둥 및 제 2 전극단자(530)의 하부기둥을 감싸도록 형성된다. 따라서, 상기 하부 절연부재(550a, 550b)는 집전판(200, 300)의 연결부(210, 310)가 캡플레이트(510)와 단락되는 것을 방지한다.
상기 전극단자(520, 530)의 하부기둥 및 하부 절연부재(550a, 550b)는 캡플레이트(510)의 하부에 형성된 수용홈(RG1)의 내부에 위치하면서 캡플레이트(510)의 하면에 고정된다. 따라서, 상기 이차전지(1000)는, 캡플레이트가 평판으로 형성된 이차전지의 경우와 비교할 때, 전극단자(520, 530) 및 하부 절연부재(550a, 550b)의 형성위치가 수용홈(RG1)의 깊이(h1)만큼 높게 형성된다. 따라서, 상기 이차전지(1000)는 전극조립체(100)의 높이를 수용홈(RG1)의 깊이(h1)만큼 더 늘릴 수 있어, 용량이 증대되는 효과를 가져올 수 있다.
상기 밴트 플레이트(570)는 캡플레이트(510)의 밴트홀(512)에 설치된다. 또한, 상기 밴트 플레이트(570)는 설정된 압력에서 개방 될 수 있도록 형성된 노치(571)를 포함한다. 따라서, 상기 이차전지(1000) 내부의 압력이 설정된 압력 이상으로 상승하는 경우, 상기 노치(571)가 파단되고 이차전지(1000) 내부의 가스가 분출됨으로써 이차전지(1000) 사용상의 안전을 확보할 수 있다.
전해액 주입구 마개(580)는 캡플레이트(510)가 케이스(400)의 상단 개구부를 마감한 이후에, 캡플레이트(510)의 전해액 주입구(511)를 밀봉하는 역할을 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이차전지(1000)는 스템핑에 의해 형성된 보강 돌출부(510a)에 의해 비틀림이나 횡압력에 대한 강도가 커지는 효과를 가져온다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이차전지(1000)는 캡플레이트(510) 하부에 형성된 수용홈(RG1)의 깊이(h1)만큼 전극조립체(100)의 높이를 늘릴 수 있어, 전지의 용량이 증대되는 효과를 가져온다.
다음은 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)에 대해서 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지와 비교하여, 캡조립체(600)를 구성하는 캡플레이트(610)의 구조만이 다를 뿐, 다른 구성요소들은 동일하며 동일한 역할을 한다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)에 대해서는 캡조립체(600)를 구성하는 캡플레이트(610)의 구조에 대해서 중점적으로 설명하기로 하며, 다른 구성요소들에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)의 캡조립체(600)는 캡플레이트(610), 제 1 전극단자(620), 제 2 전극단자(630), 가스켓(640a, 640b)), 너트(650a, 650b)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 캡조립체(600)는 하부 절연부재(650a, 650b), 밴트 플레이트(670) 및 전해액 주입구 마개(680)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 캡플레이트(610)는 보강 돌출부(610a), 전해액 주입구(611) 및 밴트홀(612)을 포함하여 형성된다.
상기 보강 돌출부(610a)는 캡플레이트(610)의 상면에 형성되며, 캡플레이트(610)의 길이방향을 따라 형성된다. 상기 보강 돌출부(510a)는 캡플레이트(510)의 상면 둘레로부터 소정의 거리만큼 중심부로 들어간 위치에 형성된다. 또한, 상기 보강 돌출부(610a)는 캡플레이트(610) 상면으로부터 상부방향으로 단차지게 형성된다.
또한, 상기 보강 돌출부(610a)와 캡플레이트(610) 상면 사이에 형성된 단차는 복수개로 형성된다. 따라서, 상기 캡플레이트(610)의 상면 둘레로부터 소정의 거리만큼 중심부로 들어간 위치에는 캡플레이트(610)의 상면으로부터 상부를 향하여 연장되도록 제 1 단차면(613)이 형성된다. 또한, 상기 제 1 단차면(613)의 상단으로부터 소정의 거리만큼 중심부로 들어간 위치에는 제 2 단차면(613b)가 형성된다. 또한, 상기 제 2 단차면의 상단은 보강 돌출부(610a) 상면의 가장자리와 만나게 된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)에 대한 도 3에서는 상기 단차가 2개로 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명은 단차의 개수를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 상기 단차의 개수는 3개 이상이 될 수도 있다.
상기 보강 돌출부(610a)는 캡플레이트(610)의 하면을 스템핑(Stamping) 가공함으로써 형성된다. 따라서, 상기 보강 돌출부(610a)의 형성시에, 캡플레이트(610)의 하부에는 보강 돌출부(610a)와 대응되는 형상으로 수용홈(RG2)이 형성된다. 또한, 상기 수용홈(RG2)의 깊이는 캡플레이트(610)의 상면 둘레부분과 보강 돌출부(610a)의 상면간의 높이 차이(h2)와 동일하게 형성된다.
스템핑 공정에 의해 형성된 상기 복수개의 단차는 하나의 단차가 형성된 경우와 비교할 때, 외력을 더 많이 분산시킬 수 있어, 캡플레이트(610)의 강도를 더 증대시키는 효과를 가져온다. 또한, 상기 보강 돌출부(610a)의 강도 보강 효과는 상기 보강 돌출부(610a)와 캡플레이트(610) 둘레의 상면 사이에 형성되는 복수개의 단차가 수직으로 형성되는 경우에 가장 크다. 즉, 상기 제 1 단차면(613a) 및 제 2 단차면(613b)이 캡플레이트(610)의 상면 및 보강 돌출부(610a)의 상면과 이루는 각은 직각인 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)의 캡플레이트(610)는 하나의 단차가 형성된 캡플레이트(510)의 경우와 비교할 때, 캡플레이트(610) 전체의 표면적이 더 커지게 된다. 따라서, 상기 캡플레이트(610)를 케이스(400)에 용접하는 과정에서 캡플레이트(610)에 가해지는 열의 분산 및 방출이 더욱 용이해짐으로써, 열에 의한 캡플레이트(610)의 비틀림을 더 효과적으로 억제할 수 있다
다음은 도 4를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(1000b)에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 단면도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(1000b)는 본 발명의 일 실시예(1000) 및 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)와 비교하여, 캡조립체(700)를 구성하는 캡플레이트(710)의 구조만이 다를 뿐, 다른 구성요소들은 동일하며 동일한 역할을 한다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(1000b)에 대해서는 캡조립체(700)를 구성하는 캡플레이트(710)의 구조에 대해서 중점적으로 설명하기로 하며, 다른 구성요소들에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(1000b)의 캡조립체(700)는 캡플레이트(710), 제 1 전극단자(720), 제 2 전극단자(730), 가스켓(740a, 740b) 및 너트(750a, 750b)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 캡조립체(700)는 하부 절연부재(750a, 750b), 밴트 플레이트(770) 및 전해액 주입구 마개(780)를 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 캡플레이트(710)는 제 1 보강 돌출부(710a), 제 2 보강 돌출부(710b), 전해액 주입구(711) 및 밴트홀(712)을 포함하여 형성된다.
상기 제 1 보강 돌출부(710a)는 캡플레이트(710) 일측의 상면에 형성되며, 캡플레이트(710)의 길이방향을 따라 형성된다. 상기 제 1 보강 돌출부(710a)는 캡플레이트(710)의 상면 둘레로부터 소정의 거리만큼 제 1 전극단자(720)를 향해 들어간 위치에 형성된다. 또한, 상기 제 1 보강 돌출부(710a)는 캡플레이트(710) 상면으로부터 상부방향으로 단차지게 형성된다. 따라서, 상기 캡플레이트(710)의 상면 둘레로부터 소정의 거리만큼 중심부로 들어간 위치에는 캡플레이트(710)의 상면으로부터 상부를 향하여 연장되도록 단차면(713a)이 형성된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(1000b)에 대한 도 4에서는 상기 단차가 1개로 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명은 단차의 개수를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 상기 단차의 개수는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)에 관한 도 3에서와 같이 2개 이상이 될 수도 있다.
상기 제 1 보강 돌출부(710a)는 캡플레이트(710)의 하면을 스템핑(Stamping) 가공함으로써 형성된다. 따라서, 상기 제 1 보강 돌출부(710a)의 형성시에, 캡플레이트(710)의 하부에는 제 1 보강 돌출부(710a)와 대응되는 형상으로 제 1 수용홈(RG3)이 형성된다. 상기 제 1 수용홈(RG3)의 깊이는 캡플레이트(710) 일측의 상면 둘레부분과 제 1 보강 돌출부(710a)의 상면간의 높이 차이(h3)와 동일하게 형성된다. 또한, 상기 제 1 수용홈(RG3)의 내부에는 제 1 전극단자(720)의 하부기둥 및 하부 절연부재(760a)가 위치하게 된다.
상기 제 2 보강 돌출부(710b)는 캡플레이트(710) 타측의 상면에 형성되며, 캡플레이트(710)의 길이방향을 따라 형성된다. 상기 제 2 보강 돌출부(710b)는 캡플레이트(710)의 상면 둘레로부터 소정의 거리만큼 제 2 전극단자(730)를 향해 들어간 위치에 형성된다. 또한, 상기 제 2 보강 돌출부(710b)는 캡플레이트(710) 상면으로부터 상부방향으로 단차지게 형성된다. 따라서, 상기 캡플레이트(710)의 상면 둘레로부터 소정의 거리만큼 중심부로 들어간 위치에는 캡플레이트(710)의 상면으로부터 상부를 향하여 연장되도록 단차면(713b)이 형성된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(1000b)에 대한 도 4에서는 상기 단차가 1개로 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명은 단차의 개수를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 상기 단차의 개수는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(1000a)에 관한 도 3에서와 같이 2개 이상이 될 수도 있다.
상기 제 2 보강 돌출부(710b)는 캡플레이트(710)의 하면을 스템핑(Stamping) 가공함으로써 형성된다. 따라서, 상기 제 2 보강 돌출부(710b)의 형성시에, 캡플레이트(710)의 하부에는 제 2 보강 돌출부(710b)와 대응되는 형상으로 제 2 수용홈(RG4)이 형성된다. 상기 제 2 수용홈(RG4)의 깊이는 캡플레이트(710) 타측의 상면 둘레부분과 제 2 보강 돌출부(710b)의 상면간의 높이 차이(h3)와 동일하게 형성된다. 또한, 상기 제 2 수용홈(RG4)의 내부에는 제 2 전극단자(730)의 하부기둥 및 하부 절연부재(760b)가 위치하게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지(1000c)와 같이, 캡플레이트(710)의 일측에 제 1 보강 돌출부(710a)를 형성하고 타측에는 제 2 보강 돌출부(710b)를 별도로 형성하는 경우, 캡플레이트(700)의 일측에서 타측에 이르는 연속된 보강 돌출부를 형성하는 경우와 비교할 때, 캡플레이트(710)의 강도가 더 향상되는 효과가 있다. 즉, 상기 이차전지(1000c)는 제 1 전극단자(720)와 제 2 전극단자(730)의 사이에도 단차면(713a, 713b)이 형성됨으로써, 외력을 더 많이 분산시켜 줄 수 있기 때문이다. 또한, 상기 보강 돌출부(610a)의 강도 보강 효과는 상기 보강 돌출부(710a, 710b)와 캡플레이트(710) 상면 사이에 형성되는 단차가 수직으로 형성되는 경우에 가장 크다. 즉, 상기 (713a, 713b)이 캡플레이트(710)의 상면 및 보강 돌출부(710a, 710b)의 상면과 이루는 각은 직각인 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 이차전지(1000c)의 캡플레이트(710)는 캡플레이트(710)의 일측에서 타측에 이르는 연속된 단차가 형성된 캡플레이트(710)의 경우와 비교할 때, 캡플레이트(710) 전체의 표면적이 더 커지게 된다. 따라서, 상기 캡플레이트(710)를 케이스(400)에 용접하는 과정에서 캡플레이트(710)에 가해지는 열의 분산 및 방출이 더욱 용이해짐으로써, 열에 의한 캡플레이트(710)의 비틀림을 더 효과적으로 억제할 수 있다
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
1000, 100a, 1000b: 이차전지 100: 전극조립체
200: 제 1 집전판 210: 제 1 연결부
230: 제 1 연장부 300: 제 2 집전판
310: 제 2 연결부 330: 제 2 연장부
400: 케이스 500, 600, 700: 캡조립체
510, 610, 710: 캡플레이트 510a, 610a, 710a, 710b: 보강 돌출부
520, 620, 720: 제 1 전극단자 530, 630, 730: 제 2 전극단자
540a, 540b: 절연 가스켓 550a, 550b: 너트
560a, 560b: 하부 절연부재

Claims (16)

  1. 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체의 제 1 전극판 및 제 2 전극판과 각각 전기적으로 연결되는 제 1 집전판 및 제 2 집전판;
    상기 전극조립체, 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스의 상부에 결합되는 캡조립체를 포함하고,
    상기 캡조립체는 상기 케이스의 상단 개구부를 마감하는 캡플레이트를 포함하며,
    상기 캡플레이트의 상면에는 상기 캡플레이트의 길이 방향으로 형성되되,
    상기 캡플레이트의 상면과 단차를 갖도록 상기 캡플레이트의 하면이 스탬핑 가공되어 형성된 보강 돌출부가 구비된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 돌출부의 측면을 이루는 단차면은 상기 캡플레이트의 상면과 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡플레이트의 하면에는 상기 보강 돌출부와 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 형성된 수용홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단차는 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 캡조립체는,
    상기 캡플레이트의 일측을 관통하여 형성되는 제 1 전극단자; 및
    상기 캡플레이트의 타측을 관통하여 형성되는 제 2 전극단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 전극단자의 하부는 상기 수용홈의 일측 내부에 형성되며,
    상기 제 2 전극단자의 하부는 상기 수용홈의 타측 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 집전판은 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 포함하고,
    상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극단자의 하부에 결합되는 제 1 연결부와, 상기 제 1 연결부의 일측 단부에서 절곡되어 상기 케이스의 하부 방향으로 연장되는 제 1 연장부를 포함하며,
    상기 제 2 집전판은 상기 제 2 전극단자의 하부에 결합되는 제 2 연결부와, 상기 제 2 연결부의 일측 단부에서 절곡되어 상기 케이스의 하부 방향으로 연장되는 제 2 연장부를 포함하고,
    상기 전극조립체는 상기 제 1 연결부 및 제 2 연결부의 하부에 형성되며, 상기 제 1 연장부 및 제 2 연장부와 결합된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 전극판, 제 2 전극판 및 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 개재되는 전극조립체;
    상기 전극조립체의 제 1 전극판 및 제 2 전극판과 각각 전기적으로 연결되는 제 1 집전판 및 제 2 집전판;
    상기 전극조립체, 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 수용하는 케이스;
    상기 케이스의 상부에 결합되는 캡조립체를 포함하고,
    상기 캡조립체는 상기 케이스의 상단 개구부를 마감하는 캡플레이트를 포함하며,
    상기 캡플레이트는 상면 일측 및 타측에 각각 형성되되,
    상기 캡플레이트의 상면과 단차를 갖도록 상기 캡플레이트의 하면이 스탬핑 가공되어 형성된 제 1 보강 돌출부 및 제 2 보강 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 보강 돌출부의 측면을 이루는 단차면은 상기 캡플레이트의 상면과 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 캡플레이트의 하면에는 상기 제 1 보강 돌출부와 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 형성된 제 1 수용홈과, 상기 제 2 보강 돌출부와 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 형성된 제 2 수용홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 단차는 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 캡조립체는,
    상기 캡플레이트의 일측을 관통하여 형성되는 제 1 전극단자; 및
    상기 캡플레이트의 타측을 관통하여 형성되는 제 2 전극단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 전극단자의 하부는 상기 제 1 수용홈의 내부에 형성되며,
    상기 제 2 전극단자의 하부는 상기 제 2 수용홈의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 집전판은 제 1 집전판 및 제 2 집전판을 포함하고,
    상기 제 1 집전판은 상기 제 1 전극단자의 하부에 결합되는 제 1 연결부와, 상기 제 1 연결부의 일측 단부에서 절곡되어 상기 케이스의 하부 방향으로 연장되는 제 1 연장부를 포함하며,
    상기 제 2 집전판은 상기 제 2 전극단자의 하부에 결합되는 제 2 연결부와, 상기 제 2 연결부의 일측 단부에서 절곡되어 상기 케이스의 하부 방향으로 연장되는 제 2 연장부를 포함하고,
    상기 전극조립체는 상기 제 1 연결부 및 제 2 연결부의 하부에 형성되며, 상기 제 1 연장부 및 제 2 연장부와 결합된 것을 특징으로 하는 이차전지.
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