KR101222232B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단락 플레이트와 캡 플레이트 사이에 실링 부재를 형성하여 외부로부터의 오염 또는 파손으로 인한 오작동을 방지할 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
일례로, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스에 결합되는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는, 상기 케이스를 밀봉하며, 단락홀을 갖는 캡 플레이트; 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 단락홀을 덮도록 설치되는 단락 플레이트; 상기 단락홀의 제1 영역에 설치되는 반전 플레이트; 및 상기 캡 플레이트와 상기 단락 플레이트 사이에 형성되는 실링 부재;를 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 배터리 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 배터리 셀이 수십 개 연결된 대용량 전지의 경우 전기 스쿠터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형 및 각형을 들 수 있으며, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 함께 케이스에 수용하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 물론, 상기 전극 조립체에는 양극 단자 및 음극 단자가 연결되며, 이는 상기 캡 플레이트를 통하여 외부로 노출 및 돌출된다.
본 발명의 일 실시예는 단락 플레이트와 캡 플레이트 사이에 실링 부재를 형성하여 외부로부터의 오염 또는 파손으로 인한 오작동을 방지할 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극판, 제2 전극판, 및 상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및 상기 케이스에 결합되는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는, 상기 케이스를 밀봉하며, 단락홀을 갖는 캡 플레이트; 상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 단락홀을 덮도록 설치되는 단락 플레이트; 상기 단락홀의 제1 영역에 설치되는 반전 플레이트; 및 상기 캡 플레이트와 상기 단락 플레이트 사이에 형성되는 실링 부재;를 포함할 수 있다.
상기 단락 플레이트는 상기 단락홀을 관통하는 돌출부가 형성되어 있다. 여기서, 상기 돌출부는 상기 반전 플레이트를 향하도록 형성되어 있다. 또한, 상기 돌출부는 내부가 비어있는 원통형이고, 그 내부에는 상기 내부 영역을 상하부 영역으로 각각 분리하는 차단부가 형성되어 있다. 또한, 상기 돌출부의 외경은 상기 단락홀의 내경보다 작게 형성되어 있다.
상기 실링 부재는 그 중심부에 홀이 형성되되, 상기 홀에 상기 돌출부가 끼워지게 된다. 또한, 상기 실링부재는 고무(rubber) 재질로 형성되되, 그 상면 및 하면이 산과 골 형상이 반복되도록 형성되어 있다. 또한, 상기 실링 부재는 내경이 상기 돌출부의 외경보다 크게 형성되어 있다. 한편, 상기 실링 부재는 접착제로 형성될 수도 있다.
상기 제1 영역은 상기 캡 플레이트의 하면에서 상기 단락홀의 하부영역이다.
상기 반전 플레이트는 아래로 볼록한 라운드부와 상기 캡 플레이트에 고정되는 테두리부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반전 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면 상기 라운드부가 반전되어 상기 단락 플레이트의 돌출부와 접촉된다. 또한, 상기 반전 플레이트는 상기 제1 전극판과 전기적으로 연결되어 있다.
상기 단락 플레이트는 상기 제2 전극판과 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 상기 단락 플레이트와 상기 캡 플레이트의 사이이고, 또한 상기 실링 부재의 외측면에는 상부 절연부재가 개재되어 있다. 또한, 상기 실링 부재와 상기 단락 플레이트 사이에는 상부 절연부재가 형성될 수 있다.
상기 캡 플레이트의 일측을 관통하는 제1 전극단자를 포함하고, 상기 제1 전극단자는 상기 제1 전극판과 전기적으로 연결되는 제1 집전판, 및 상기 제1 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트 및 상기 단락 플레이트를 관통하는 제1 단자 기둥을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 단자 기둥에 결합되는 제1 단자 플레이트를 포함하고, 상기 제1 단자 플레이트는 상기 제1 단자 기둥이 관통되어 결합되는 단자 결합부, 및 상기 단락 플레이트의 상면에 상기 단자 결합부로부터 수평으로 연장되어 설치되는 압력보강부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력보강부의 상면 및 일측면을 덮도록 형성된 절연커버를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 단락 플레이트와 캡 플레이트 사이에 실링 부재를 형성하여 외부로부터의 오염 또는 파손으로 인한 오작동을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 캡 플레이트의 하면에 반전 플레이트를 형성하고, 캡 플레이트가 노출된 상태에서 단락 플레이트를 실링처리하여 작업의 효율성을 향상시킬 수 있고, 나아가 캡 플레이트의 상부 구조의 형상을 다양화 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이다.
도 3는 도 2의 A영역의 확대 단면도이다.
도 4a는 도 2의 A영역의 구성을 분해한 상측 사시도이다.
도 4b는 도 2의 A영역의 구성을 분해한 하측 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 사용되는 실링 부재를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에 포함되는 A 영역의 확대 단면도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절취한 이차 전지를 도시한 단면도이며, 도 3는 도 2의 A영역의 확대 단면도이고, 도 4a는 도 2의 A영역의 구성을 분해한 상측 사시도이며, 도 4b는 도 2의 A영역의 구성을 분해한 하측 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 사용되는 실링 부재를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 제1 전극 단자(120), 제2 전극 단자(130), 케이스(140), 캡 조립체(150)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 제1 전극판(111), 세퍼레이터(113), 제2 전극판(112)의 적층제를 권취하거나 겹쳐서 형성한다. 여기서, 상기 제1 전극판(111)은 음극으로서 작용할 수 있으며, 상기 제2 전극판(112)은 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 제1 전극판(111)은 니켈 또는 구리와 같은 금속 포일로 형성된 제1 전극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 제1 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제1 활물질이 도포되지 않는 영역인 제1 전극 무지부(111a)를 포함한다. 상기 제1 전극 무지부(111a)는 상기 제1 전극판(111)과, 상기 제1 전극판(111) 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제1 전극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 제2 전극판(112)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전체에 전이금속산화물 등의 제2 전극 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제2 활물질이 도포되지 않은 영역인 제2 전극 무지부(112a)를 포함한다. 상기 제2 전극 무지부(112a)는 상기 제2 전극판(112)과, 상기 제2 전극판(111) 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 한편, 본 발명에서 상기 제2 전극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 제1 전극판(111) 및 제2 전극판(112)은 극성을 달리하여 배치될 수 있다.
상기 세퍼레이터(113)는 상기 제1 전극판(111)과 상기 제2 전극판(112) 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌이나, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 전극 조립체(110)의 양측 단부에는 상기 제1 전극판(111)과 상기 제2 전극판(112) 각각과 전기적으로 연결되기 위한 제1 전극 단자(120)와 제2 전극 단자(130)가 결합된다.
이러한 상기 전극 조립체(110)는 실질적으로 전해액과 함께 상기 케이스(140)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 제1 전극 단자(120)는 구리 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 제1 전극판(111)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 전극 단자(120)는 제1 집전판(121), 제1 단자 기둥(122) 및 제1 단자 플레이트(123, 123a)를 포함한다.
상기 제1 집전판(121)은 상기 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제1 전극 무지부(111a)와 접촉된다. 상기 제1 집전판(121)은 "┏"자 형태로 형성되며, 상부에는 단자홀(121a)이 형성된다. 상기 단자홀(121a)에는 상기 제1 단자 기둥(122)이 끼워져 결합된다.
상기 제1 단자 기둥(122)은 후술되는 캡 플레이트(151)를 관통하여 상기 제1 집전판(121)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 단자 기둥(122)은 상기 캡 플레이트(151)의 상부로 노출되고, 상기 캡 플레이트(151)의 하부에 위치하는 하부 기둥에는 상기 제1 단자 기둥(122)이 상기 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 플랜지(122a)가 형성된다. 상기 제1 단자 기둥(122)에서 상기 플랜지(122a) 하부에 위치하는 일부 기둥은 상기 제1 집전판(121)의 제1 단자홀(121a)에 끼워진다. 여기서, 상기 제1 단자 기둥(122)은 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 제1 단자 기둥(122)의 상단에는 리벳홈(122c)이 형성되어, 상기 제1 단자 기둥(122)이 상기 캡 플레이트(151)에 리벳팅(riveting)될 수 있다. 즉, 상기 제1 단자 기둥(122)은 상부가 리벳팅되어 상기 캡 플레이트(151)에 고정된다.
상기 제1 단자 플레이트(123, 123a)는 상기 제1 단자 기둥(122)과 결합된다. 상기 제1 단자 플레이트(123, 123a)와 상기 제1 단자 기둥(122)은 리벳팅되어 상기 제1 단자 기둥(122)을 상기 캡 플레이트(151)에 고정시킨다. 즉, 상기 제1 단자 기둥(122)과 상기 제1 단자 플레이트(123, 123a)가 결합된 후, 상기 제1 단자 기둥(122)의 상부를 리벳팅함으로써, 상기 제1 전극 단자(120)가 상기 캡 플레이트(151)에 완전하게 고정될 수 있다. 여기서, 상기 제1 단자 플레이트(123, 123a)는 알루미늄으로 형성된다. 이러한 제1 단자 플레이트(123, 123a)는 단자 결합부(123)와 압력보강부(123a)를 포함한다. 여기서, 상기 단자 결합부(123)는 상기 제1 단자 기둥(122)이 관통하여 결합되도록 단자 관통홀이 형성되어 있다. 상기 압력보강부(123a)는 후술하는 단락 플레이트(158)의 상면에 상기 단자 결합부(123)로부터 수평으로 연장되어 설치되어 있다. 상기 압력보강부(123a)는 상기 단락 플레이트(158)와 상기 캡 플레이트(151) 사이의 공간을 실링 부재(159)로 실링 처리시의 압력을 보강하는 역할을 한다. 또한, 상기 압력보강부(123a)의 상면 및 일측면을 덮도록 절연커버(155)가 형성되어 있다.
상기 제2 전극 단자(130)는 알루미늄 등의 도전성 재질로 형성되며, 상기 제2 전극판(112)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2 전극 단자(130)는 제2 집전판(131), 제2 단자 기둥(132) 및 제2 단자 플레이트(133)를 포함한다.
상기 제2 집전판(131)은 전극 조립체(110)의 일측 단부로 돌출된 제2 전극 무지부(112a)와 접촉된다. 상기 제2 집전판(131)은 "┓"자 형태로 형성되며, 상부에는 단자홀(131a)이 형성된다. 상기 단자홀(131a)에는 상기 제2 단자 기둥(132)이 끼워져 결합된다.
상기 제2 단자 기둥(132)은 상기 캡 플레이트(151)를 관통하여 상부로 일정 길이 돌출 및 연장되며, 상기 캡 플레이트(151)의 하부에서 상기 제2 집전판(131)과 전기적으로 연결된다. 이러한 제2 집전 단자(132)는 알루미늄, 알루미늄 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이러한 재질을 제2한정하는 것은 아니다. 상기 제2 집전 단자(132)는 상기 제1 집전 단자(122)와 상기 캡 플레이트(151)의 중심을 중심으로 대칭 형상을 가지므로, 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 또한, 상기 제2 단자 기둥(132)은 상기 캡 플레이트(151)로부터 빠지지 않도록 하부에 플랜지(132b)가 형성된다. 상기 제2 단자 기둥(132)에서 상기 플랜지(132b) 하부에 위치하는 일부 기둥은 제2 집전판(131)의 단자홀(131a)에 끼워진다. 여기서, 상기 제2 단자 기둥(132)은 상기 캡 플레이트(151)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 단자 기둥(132)의 상단에는 리벳홈(132c)이 형성되어, 상기 제2 단자 기둥(132)이 상기 캡 플레이트(151)에 리벳팅(riveting)될 수 있다. 즉, 상기 제2 단자 기둥(132)은 상기 제2 단자 플레이트(133)가 결합된 후, 상부가 리벳팅되어 상기 캡 플레이트(151)에 고정된다.
상기 제2 단자 플레이트(133)는 상기 제2 단자 기둥(132)과 결합된다. 상기 제2 단자 플레이트(133)와 상기 제2 단자 기둥(132)은 리벳팅되어 상기 캡 플레이트(151)에 고정된다. 즉, 상기 제2 단자 기둥(132)과 상기 제2 단자 플레이트(133)가 결합된 후, 상기 제2 단자 기둥(132)의 상부를 리벳팅함으로써, 상기 제2 전극 단자(130)가 상기 캡 플레이트(151)에 완전하게 고정될 수 있다. 여기서, 상기 제2 단자 플레이트(133)는 알루미늄으로 형성된다.
상기 케이스(140)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성되며, 전극 조립체(110), 제1 전극 단자(120) 및 제2 전극 단자(130)가 삽입 안착될 수 있는 개구부가 형성된 대략 육면체 형상으로 이루어진다. 도 2에서는, 상기 케이스(140)와 캡 조립체(150)가 결합된 상태로 도시되고 있으므로 개구부가 도시되지 않았지만, 상기 캡 조립체(150)의 둘레 부분이 실질적으로 개방된 부분이다. 한편, 상기 케이스(140)의 내면은 절연처리되어, 전극 조립체(110), 제1 전극 단자(120), 제2 전극 단자(130) 및 캡 조립체(150)와 절연된다. 여기서, 상기 케이스(140)는 하나의 극성, 예를 들어 양극으로서 작용할 수 있다.
상기 캡 조립체(150)는 상기 케이스(140)에 결합된다. 상기 캡 조립체(150)는 구체적으로 캡 플레이트(151), 가스켓(152), 마개(153), 벤트 플레이트(154), 절연커버(155), 상부 절연부재(156, 156a), 하부 절연부재(156b), 반전 플레이트(157), 단락 플레이트(158) 및 실링 부재(159)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(151)는 상기 케이스(140)의 개구를 밀봉하며, 상기 케이스(140)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캡 플레이트(151)는 상기 케이스(140)와 동일한 극성을 가질 수 있다. 또한, 상기 캡 플레이트(151)는 후술할 반전 플레이트(157)가 설치될 단락홀(151c)이 형성된다.
상기 가스켓(152)은 절연성 재질로 상기 제1 단자 기둥(122) 및 제2 단자 기둥(132) 각각과 상기 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어 상기 제1 단자 기둥(122) 및 제2 단자 기둥(132) 각각과 상기 캡 플레이트(151) 사이를 밀봉시킨다. 이러한 가스켓(152)은 외부의 수분이 이차 전지(100)의 내부에 침투하지 못하도록 하거나, 이차 전지(100)의 내부에 수용된 전해액이 외부로 유출되지 못하도록 한다.
상기 마개(153)는 상기 캡 플레이트(151)의 전해액 주입구(151a)를 밀봉하고, 상기 벤트 플레이트(154)는 상기 캡 플레이트(151)의 벤트홀(151b)에 설치되어 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 형성된 노치(154a)를 포함한다.
상기 절연커버(155)는 상기 제1 단자 플레이트의 압력 보강부(123a)의 상면 및 일측면을 덮도록 형성되어 있다. 이러한 절연커버(155)는 절연성 재질로 형성되어, 상기 압력 보강부(123a)의 상면 및 일측면을 덮도록 록킹(locking) 방식으로 결합되어 있다.
상기 상부 절연부재(156, 156a)는 상기 제1 전극 단자(120) 측에 설치되는 제1 상부 절연부재(156a)와 상기 제2 전극 단자(130)측에 설치되는 제2 상부 절연부재(156)를 포함한다.
상기 제1 상부 절연부재(156a)는 상기 단락 플레이트(158)와 상기 캡 플레이트(151) 사이에 형성되고, 상기 제1 단자 기둥(122)이 끼워지도록 형성된다. 또한, 상기 제1 상부 절연부재(156a)는 상기 캡 플레이트(151)와 상기 가스켓(152)에 밀착되어 있다. 이러한 제1 상부 절연부재(156a)는 상기 제1 단자 기둥(122)과 상기 캡 플레이트(151)를 절연시킨다. 또한, 상기 제1 상부 절연부재(156a)는 후술하는 실링부재(159)의 외측면에 밀착되도록 개재되어있다. 또한, 상기 제1 상부 절연부재(156a)는 상기 실링부재(159)와 상기 단락 플레이트(158)사이에 형성될 수도 있다(도 6 참조). 한편, 상기 제1 상부 절연부재(156a)는 상기 캡 플레이트(151)의 단락홀(151c)과 대응되는 위치에 동일한 홀(156d)이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1 상부 절연부재(156a)는 상기 단락 플레이트(158), 상기 제1 단자 기둥(122)의 상부영역(122c), 상기 제1 단자 플레이트의 단자결합부(123)와 후술하는 절연커버(155)의 일측면을 감싸도록 형성된다.
상기 제2 상부 절연부재(156)는 상기 제2 단자 플레이트(133)와 상기 캡 플레이트(151)사이에 상기 제2 단자 기둥(132)이 끼워지도록 형성된다. 이러한 제2 상부 절연부재(156)는 제2 단자 기둥(132)과 캡 플레이트(151)를 절연시킨다.
상기 하부 절연 부재(156b)는 상기 제1 집전판(121) 및 제2 집전판(131) 각각과 상기 캡 플레이트(151) 사이에 형성되어, 불필요한 단락의 발생을 방지한다.
상기 반전 플레이트(157)는 상기 단락홀(151c)의 제1 영역, 즉 상기 캡 플레이트(151)의 하면이고, 상기 단락홀(151c)의 하부영역에 설치된다. 이러한 반전 플레이트(157)는 아래로 볼록한 라운드부(157a)와, 상기 캡 플레이트(151)에 고정된 테두리부(157b)를 포함한다. 여기서, 상기 라운드부(157a)는 상기 단락홀(151c)에 위치되고, 상기 테두리부(157b)는 상기 단락홀(151c)의 하부영역, 즉 하부의 테두리에 위치하여 고정된다. 이때, 상기 테두리부(157b)가 형성된 단락홀(151c)의 테두리에는 단차가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 반전 플레이트(157)는 이차 전지(100)에 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 상기 라운드부(157a)가 반전되어 위로 볼록하게 돌출되고, 상기 돌출된 라운드부(157a)가 후술하는 단락 플레이트(158)의 돌출부(158b)와 접촉되어 상호간에 단락을 유발할 수 있다. 여기서, 상기 반전 플레이트(157)는 상기 제2 전극판(112)과 전기적으로 연결되어, 상기 제2 전극판(112)과 동일한 극성을 가지는 상기 캡 플레이트(151)로부터 양극의 전위를 인가받게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 반전 플레이트(157)를 상기 캡 플레이트(151)의 하면에 설치하여 상기 캡 플레이트(151)의 상면에 위치하는 상부 구조들을 다양한 형상으로 형성할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 상기 반전 플레이트(157)를 상기 캡 플레이트(151)의 하면에 설치하여 외부로부터의 충격에 의하여 상기 반전 플레이트(157)가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 단락 플레이트(158)는 상기 캡 플레이트(151)로부터 이격된 외측에 상기 단락홀(151c)을 덮도록 형성된다. 이러한 단락 플레이트(158)는 상기 반전 플레이트(157)에 대응되는 위치에 돌출부(158b)가 형성되어 있다. 즉, 상기 단락 플레이트(158)는 상기 반전 플레이트(157)의 라운드부(157a)에 대응되는 위치에 형성되어 있다. 여기서, 상기 돌출부(158b)는 상기 반전 플레이트(157)를 향하여 형성되어 있다. 또한, 상기 돌출부(158b)는 그 직경이 상기 단락홀(151c)의 직경보다 작게 형성되어, 상기 단락홀(151c)에 끼워지게 된다. 한편, 상기 돌출부(158b)는 내부가 비어있는 원통형이고, 상기 내부의 영역을 상하부 영역으로 각각 분리하는 차단부(158c)가 형성되어 있다. 이러한 단락 플레이트(158)는 이차 전지(100)에 과충전이 발생하여 내부 압력이 설정 압력보다 크게 될 경우 상기 돌출부(158b)의 하면과 위로 볼록하게 돌출되는 반전 플레이트(157)이 접촉하여 단락을 유발시킨다. 한편, 상기 단락 플레이트(158)는 평평한 수평부(158a) 상에 상기 제1 단자 기둥(122)이 관통하는 관통홀(158d)이 형성되어 상기 제1 전극판(111)과 전기적으로 연결되고, 따라서 상기 제1 전극판(111)과 동일한 극성을 가질 수 있다.
상기 실링 부재(159)는 상기 캡 플레이트(151)와 상기 단락 플레이트(158) 사이에 형성된다. 또한, 상기 실링 부재(159)는 상기 단락 플레이트(158)의 돌출부(158b)의 외주면에 밀착되도록 형성되어 있다. 이러한 실링 부재(159)는 상기 캡 플레이트(151)와 상기 단락 플레이트(158) 사이의 공간을 실링(sealing)하여, 외부 또는 내부로부터 이물질이 상기 캡 플레이트(151)와 상기 단락 플레이트(158) 사이의 공간을 통하여 유입되어 이차 전지(100)가 이상 작동하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 실링 부재(159)는, 도 5를 참조하면, 그 중심부에 홀이 형성되되 상기 홀에 상기 돌출부(158b)가 끼워지도록 형성된다. 예를 들면, 상기 실링 부재(159)는 상기 단락 플레이트(158)의 돌출부(158b)의 형상에 대응되도록 오링(O-ring)으로 형성될 수 있다. 상기 실링 부재(159)는 고무(rubber) 재질로 형성되되, 그 상면 및 하면이 산(159a)과 골(159b) 형상이 반복되도록 형성되어 있다. 또한, 상기 실링 부재(159)는 그 직경이 상기 돌출부(158b)의 직경보다 크게 형성되어 상기 돌출부(158b)의 외주면을 둘러 감도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 실링 부재(159)는 상기 돌출부(158b)의 외주면에 밀착되도록 끼워짐으로써, 상기 캡 플레이트(151)에 더욱 견고하게 결합될 수 있고, 상기 캡 플레이트(151)와 상기 단락 플레이트(158) 사이의 공간을 실링하는 실링 효율을 더욱 높일 수 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 단락 플레이트(158)의 돌출부(158b)에 오링(159a)으로 형성되는 실링 부재(159)가 결합되는 것으로 설명하였으나, 상기 캡 플레이트(151)와 상기 단락 플레이트(158) 사이의 공간에 절연성을 가지는 접착제 또는 다른 재질의 실링 부재가 결합되는 것도 적용 가능하다. 그러나, 본 발명에서는 상기 실링 부재(159)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명에서는 상기 캡 플레이트(151)의 하면에 반전 플레이트(157)를 설치하고, 상면과 상기 단락 플레이트(158) 사이에 실링 부재(159)를 형성하여 상기 반전 플레이트(157) 및 캡 플레이트(151)의 상면이 노출된 상태에서 상기 단락 플레이트(158)를 실링처리할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에 포함되는 A 영역의 확대 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 제1 상부 절연부재(256a)는 실링부재(259)와 단락 플레이트(258) 사이에 형성되어 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 1 내지 도 5의 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지와 상기 실링 부재(259) 및 제1 상부 절연 부재(256a)의 형상이 다르게 형성되어 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예의 이차 전지의 전극 조립체, 제1 전극 단자, 제2 전극 단자, 케이스, 캡 조립체는 상기 실링 부재 및 제1 상부 절연 부재를 제외하고는 도 1 내지 도 5의 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 전극 조립체(110), 제1 전극 단자(120), 제2 전극 단자(130), 케이스(140), 캡 조립체(150)와 동일하게 형성되므로 이에 대한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략하기로 한다.
상기 실링 부재(259)는 상기 단락 플레이트(258)와 제1 상부 절연부재(256a) 사이에 형성된다. 또한, 상기 실링 부재(259)는 상기 단락 플레이트(258)의 돌출부(258b)의 외주면에 밀착되도록 형성된다. 이러한 실링 부재(259)는 도 1 내지 도 5의 실링 부재보다 상대적으로 더 넓은 공간인 캡 플레이트(251)와 상기 단락 플레이트(258)의 사이의 공간을 강하게 실링하여, 외부 또는 내부로부터 이물질이 상기 캡 플레이트(251)와 상기 단락 플레이트(258)의 사이의 공간을 통하여 유입되어 이차 전지가 이상 작동하는 것을 방지할 수 있다. 물론, 상기 실링 부재(259)는 고무 재질로 형성된 오링이나 절연성을 갖는 접착제 등으로 형성될 수 있다.
상기 제1 상부 절연부재(256a)는 상기 단락 플레이트(258)와 상기 캡 플레이트(251) 사이에 형성된다. 한편, 상기 제1 상부 절연부재(256a)는 상기 실링 부재(259)의 형상에 대응되도록 일측에 단차가 형성될 수도 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 이차 전지 110: 전극 조립체
120: 제1 전극 단자 121: 제1 집전판
122: 제1 단자 기둥 123, 123a: 제1 단자 플레이트
130: 제2 전극 단자 131: 제2 집전판
132: 제2 단자 기둥 133: 제2 단자 플레이트
140: 케이스 150: 캡 조립체
151: 캡 플레이트 151a: 전해액 주입구
151b: 벤트홀 151c: 단락홀
152: 가스켓 153: 마개
154: 벤트 플레이트 155: 절연커버
156, 156a: 상부 절연부재 156b: 하부 절연부재
157: 반전 플레이트 157a: 라운드부
157b: 테두리부 158: 단락 플레이트
158a: 수평부 158b: 돌출부
158c: 차단부 158d: 관통홀
159: 실링 부재

Claims (19)

  1. 제1 전극판, 제2 전극판, 및 상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스; 및
    상기 케이스에 결합되는 캡 조립체를 포함하고,
    상기 캡 조립체는,
    상기 케이스를 밀봉하며, 단락홀을 갖는 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트로부터 이격된 외측에 상기 단락홀을 덮도록 설치되는 단락 플레이트;
    상기 단락홀의 제1 영역에 설치되는 반전 플레이트; 및
    상기 캡 플레이트와 상기 단락 플레이트 사이에 형성되는 실링 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단락 플레이트는 상기 단락홀을 관통하는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 반전 플레이트를 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 돌출부는 내부가 비어있는 원통형이고, 그 내부에는 상기 내부 영역을 상하부 영역으로 각각 분리하는 차단부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부의 외경은 상기 단락홀의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 실링 부재는 그 중심부에 홀이 형성되되, 상기 홀에 상기 돌출부가 끼워지는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실링부재는 고무(rubber) 재질로 형성되되, 그 상면 및 하면이 산과 골 형상이 반복되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 실링 부재는 내경이 상기 돌출부의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실링 부재는 접착제로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 캡 플레이트의 하면에서 상기 단락홀의 하부영역인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 반전 플레이트는 아래로 볼록한 라운드부와 상기 캡 플레이트에 고정되는 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반전 플레이트는 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력보다 커지면 상기 라운드부가 반전되어 상기 단락 플레이트의 돌출부와 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반전 플레이트는 상기 제1 전극판과 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 단락 플레이트는 상기 제2 전극판과 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 단락 플레이트와 상기 캡 플레이트의 사이이고, 또한 상기 실링 부재의 외측면에는 상부 절연부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 실링 부재와 상기 단락 플레이트 사이에는 상부 절연부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 캡 플레이트의 일측을 관통하는 제1 전극단자를 포함하고,
    상기 제1 전극단자는 상기 제1 전극판과 전기적으로 연결되는 제1 집전판, 및 상기 제1 집전판에 전기적으로 연결되고, 상기 캡 플레이트 및 상기 단락 플레이트를 관통하는 제1 단자 기둥을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 단자 기둥에 결합되는 제1 단자 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 단자 플레이트는 상기 제1 단자 기둥이 관통되어 결합되는 단자 결합부, 및 상기 단락 플레이트의 상면에 상기 단자 결합부로부터 수평으로 연장되어 설치되는 압력보강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 압력보강부의 상면 및 일측면을 덮도록 형성된 절연커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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