KR101223518B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구를 덮는 캡 플레이트 및 캡 플레이트 위에 설치되는 외부 단락부를 포함하고, 외부 단락부는, 캡 플레이트 위에 설치되는 커버 및 커버 위에 위치하여 상기 커버에 결합되는 단자판을 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 휴대 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수 전해액을 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 이차 전지로 구성된다.
또한, 하나의 대용량 이차 전지는 통상 직렬로 연결되는 복수 개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다.
이차 전지는 양극과 음극이 세퍼레이터(separator)를 사이에 두고 위치하는 전극 어셈블리와 연결된 단자가 외 측으로 돌출된 구조로 이루어진다.
이차 전지의 내부에서 발생하는 열에 의해 전해액이 분해되어 발생하는 가스에 의하여 이차 전지의 내부 압력이 비정상적으로 상승하면 이차 전지가 폭발될 수 있다. 이러한, 이차 전지의 폭발을 방지하기 위하여 이차 전지의 내부 압력이 설정치 이상으로 상승하면 이차 전지의 작동을 정지시켜야 한다.
한편, 이차 전지의 작동을 정지시키기 위하여 전류를 차단하는 구조를 가진 안전장치가 케이스와 외부로 돌출된 단자 사이에 설치될 수 있다.
하지만, 이러한 안전장치를 이루는 구성들을 용접 등의 방법으로 조립하는 것은 조립공정이 복잡해지고 작업 효율성이 저하되며 이차 전지의 생산비용이 높아지는 문제가 있다.
또한, 안전 장치가 케이스의 외부에 설치되어 외부의 이물질 등에 의해 오작동을 일으키거나, 케이스의 내부로 이물질이 유입될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스와 단자 사이에 구성들이 순차적으로 적층되어 용이하게 만들어질 수 있는 안전 장치를 포함하는 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 제1 전극, 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구를 덮는 캡 플레이트 및 캡 플레이트 위에 설치되는 외부 단락부를 포함하고, 외부 단락부는, 캡 플레이트 위에 설치되는 커버 및 커버 위에 위치하여 상기 커버에 결합 되는 단자판을 포함한다.
또한, 외부 단락부는 캡 플레이트와 커버 사이에 연결 탭을 더 포함할 수 있다.
또한, 커버는 커버 몸체 및 커버 몸체의 끝 단에서 돌출하는 적어도 하나의 결합 돌기를 포함할 수 있다.
또한, 단자판은 연결 탭에 대향하는 면에 형성된 적어도 하나의 결합 홈을 포함하고, 적어도 하나의 결합 홈은 적어도 하나의 결합 돌기를 수용할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 결합 돌기는 상기 커버 몸체의 끝 단에서 돌출하는 한 쌍의 결합 돌기를 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 결합 돌기는 커버 몸체의 끝 단의 중앙 부분에서 연장될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 결합 돌기는 제1 단자를 수용하는 개구를 포함하고, 제1 단자는 제1 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 결합 돌기의 길이는 단자판의 길이 보다 더 짧을 수 있다.
또한, 연결 탭을 향하여 연장되는 적어도 하나의 결합 돌기의 두께는 커버 몸체의 두께보다 더 얇을 수 있다.
또한, 외부 단락부는 캡 플레이트와 연결 탭 사이에 절연 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 절연 부재, 연결 탭, 커버 및 단자판은 상기 캡 플레이트에 순차적으로 적층될 수 있다.
또한, 절연 부재는 연결 탭, 커버 및 단자판을 둘러싸는 측 벽을 포함할 수 있다.
또한, 절연 부재는 개구를 포함하고, 연결 탭은 개구를 포함하고, 단자판은 개구를 포함하며, 제1 단자는 상기 절연 부재의 개구에 수용되며, 연결 탭, 단자판 및 제1 단자는 제1 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 절연 부재는 캡 플레이트와 접촉하는 제1 측면과 제1 측면의 반대 쪽에 위치하여 절연 부재의 제2 측면에서 연장되는 돌기를 포함할 수 있다.
또한, 연결 탭은 절연 부재의 돌기가 수용되는 개구를 포함할 수 있다.
또한, 단자판은 절연 부재의 돌기가 수용되는 홈을 포함할 수 있다.
또한, 제2 전극에 전기적으로 연결되는 가변 플레이트를 더 포함하며, 절연 부재는 상기 가변 플레이트 위에 위치하는 개구부를 포함하고, 상기 가변 플레이트는 상기 개구를 통하여 돌출되어 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력을 초과할 때 상기 연결 탭과 접촉하도록 설치되는 이차 전지.
또한, 가변 플레이트의 주변 부는 캡 플레이트에 부착되고, 주변부 안쪽의 가변 플레이트의 내측 부는 캡 플레이트의 개구와 대향하게 정열될 수 있다.
또한, 케이스의 외부로 돌출되고 캡 플레이트와 제2 전극과 전기적으로 연결되는 단자를 더 포함하고, 제1 전극과 제2 전극은 가변 플레이트가 연결 탭과 접촉할 때 캡 플레이트와 단자를 통하여 서로 단락될 수 있다.
또한, 커버는 전기적으로 절연성인 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이차 전지의 안전 장치를 구성들을 순차적으로 적층 시켜 완성할 수 있고, 이에 따라, 조립공정을 단순화하여 작업 효율성을 높일 수 있으며, 이차 전지의 생산 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 도 1의 이차 전지의 단면도이다.
도 3은 도 1의 따른 이차 전지의 외부 단락부의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 외부 단락부의 IV-IV선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이차 전지의 외부 단락부의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 외부 단락부의 VI-VI선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 외부 단락부의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 외부 단락부의 VIII-VIII선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 외부 단락부의 분해 사시도이다.
도 10은 도 9의 외부 단락부의 X-X선을 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 실시예에 따른 이차 전지(100)는 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재하여 귄취된 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)가 내장되는 케이스(20)와, 케이스(20)의 개구에 결합된 캡 조립체(30) 및 외부 단락부(40)를 포함한다.
본 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 등의 전지에 적용될 수 있다. 또한, 제1 전극은 음극으로 제2 전극은 양극으로 사용될 수 있으며, 반대로, 제1 전극은 양극으로 제2 전극은 음극으로 사용될 수 도 있다. 다만, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 음극과 양극 대신에 제1 전극과 제2 전극으로 설명하기로 한다.
제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은 박판의 금속 호일로 형성된 집전체에 활물질이 도포된 영역인 코팅부와 활물질이 코팅되지 않는 영역인 무지부(11a, 12a)를 포함한다.
제1 전극 무지부(11a)는 제1 전극(11)의 길이 방향을 따라 제1 전극(11)의 한 쪽 측단에 형성되고, 제2 전극 무지부(12a)는 제2 전극(12)의 길이 방향을 따라 제2 전극(12)의 다른 쪽 측 단에 형성된다. 그리고 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은 절연체인 세퍼레이터(13)를 사이에 개재한 후 권취된다.
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기한 전극 조립체(10)는 복수 개의 시트(sheet)로 이루어진 제1 전극과 제2 전극이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 구조로 이루어질 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(20)는 대략 직육면체 형상을 갖는 금속으로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 캡 조립체(30)는 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외 측으로 돌출되며, 제1 전극(11)과 전기적으로 연결된 제1 단자(34)와 제2 전극(12)과 전기적으로 연결된 제2 단자(35), 및 제2 단자(35)와 전기적으로 연결되는 가변 플레이트(36)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 얇은 판으로 이루어지며, 케이스(20)의 개구에 결합되고, 전해액 주입구(37a)가 형성되어 밀봉마개(37)가 설치된다.
제1 단자(34) 및 제2 단자(35)는 캡 플레이트(31)를 관통하여 설치되며, 하부에 캡 플레이트(31)의 아래에 지지된 플랜지(34a, 35a)가 형성된다.
제1 단자(34)와 캡 플레이트(31) 사이에는 개스킷(45)이 설치되며, 제2 단자(35)와 캡 플레이트(31) 사이에도 개스킷(48)이 설치되어 단자들(34, 35)과 캡 플레이트(31) 사이를 절연한다.
제1 단자(34)는 제1 리드 탭(38)을 매개로 제1 전극(11)과 전기적으로 연결되며, 제2 단자(35)는 제2 리드 탭(39)을 매개로 제2 전극(12)과 전기적으로 연결된다.
한편, 캡 플레이트(31)의 아래에는 하부 절연 부재(46, 49)가 배치되는바, 제1 및 제2 단자(34, 35)의 하단과 제1 및 제2 리드 탭(38, 39)의 상단은 하부 절연 부재(46, 49)에 삽입 배치된다.
캡 플레이트(31)에는 단락 홀(36a)이 형성되고, 이 단락 홀(36a)에 가변 플레이트(36)가 삽입 설치된다.
가변 플레이트(36)는 캡 플레이트(31)에 용접으로 부착되며 평평한 링 형상으로 이루어진 테두리부와 테두리부의 내 측에 형성되며, 전극 조립체(10)을 향하여 호형으로 만곡 돌출된 변형부를 갖는다. 이에 따라 가변 플레이트(36)는 캡 플레이트(31)를 통해서 제2 단자(35)와 전기적으로 연결된다.
제2 단자(35)에는 단자판(47)이 리벳 결합되고, 제2 단자(35)와 캡 플레이트(31) 사이에는 도전성의 연결 부재(32)가 설치되는바, 연결 부재(32)는 제2 단자(35)와 캡 플레이트(31)를 전기적으로 연결하는 역할을 하다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 외부 단락부의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 외부 단락부가 결합된 상태에서 IV-IV선을 따라 잘라 본 단면도이다.
본 실시예에 따른 외부 단락부(40)는, 캡 플레이트(31)에 설치되는 상부 절연 부재(41)와, 제1 단자(34)와 전기적으로 연결되는 연결 탭(42)과 커버(43) 및 단자판(44)을 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상부 절연 부재(41)는 상부에 개구가 형성된 직육면체 형상으로, 상부 절연 부재(41)의 하부에는 제1 단자(34)가 관통하는 제1 고정 홀(412)과 복수의 고정 돌기(411, 413)와 단락 홀(36a)에 대응되는 부분에 연결 홀(414)이 형성된다. 또한, 상부 절연 부재(41)는 연결 탭(42)의 측 단을 감싸도록 서로 마주보는 한 쌍의 단 변과 한 쌍의 장 변이 서로 연결되어 이루어진 측벽을 포함한다.
이렇게 캡 플레이트(31)에 설치된 상부 절연 부재(41)는 절연성 소재로 이루어져서, 캡 플레이트(31)와 제1 단자(34)를 절연시키는 역할을 한다. 또한, 상부 절연 부재(41)의 상부 개구를 통하여 연결 탭(42), 커버(43)와 단자판(44)이 서로 용접되지 않고 순차적으로 적층 되어 고정될 수 있는 공간을 제공한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연결 탭(42)은 일정한 두께를 가진 판형상으로 이루어지며, 도전성 소재로 이루어진다. 연결 탭(42)에는 상부 절연 부재(41)의 복수의 고정 돌기(411, 413)에 대응되는 부분에 복수의 홀(421, 423)이 형성된다.
이렇게 연결 탭(42)에 형성된 홀들(421, 423)에는 상부 절연 부재(41)에 형성된 복수의 고정 돌기(411, 413)가 삽입 고정된다. 이에 따라, 연결 탭(42)이 상부 절연 부재(41)에 적층 되어 안정적으로 고정되며, 가변 플레이트(36)의 변형 등으로 가압력을 받았을 때에도 연결 탭(42)이 변형되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 연결 탭(42)에는 상부 절연 부재(41)의 제1 고정 홀(412)에 대응되는 부분에 제2 고정 홀(422)이 형성되어, 캡 플레이트(31) 및 상부 절연 부재(41)를 관통한 제1 단자(34)가 관통하게 된다. 이때에, 제1 단자(34)는 제2 고정 홀(422)의 내측 둘레에 접촉되어 연결 탭(42)과 전기적으로 연결된다.
또한, 연결 탭(42)에는 상부 절연 부재(41)의 연결 홀(414)에 대응되는 부분에 연결 홀(424)이 형성된다.
다시 도2를 참고하여 설명하면, 이차 전지(100)의 내부 압력이 과도하게 상승하면(예: 내부 압력이 설정 압력을 초과할 때), 가변 플레이트(36)의 아래로 돌출된 변형부는 위로 반전(미도시)되어, 연결 탭(42)의 연결 홀(424)의 내측 둘레에 접촉되게 된다. 이때에, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 단락이 된다. 따라서, 연결 홀(424)은 가변 플레이트(36)와 연결 탭(42)의 접촉 면적을 넓혀서, 가변 플레이트(36)와 연결 탭(42)의 안정적인 접촉을 가능하게 하는 역할을 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 커버(43)는 커버 몸체(431)와 커버 몸체(431)의 하부에서 돌출되어 이격되게 형성된 한 쌍의 결합 돌기(432)를 포함한다.
커버 몸체(431)는 두께를 가진 판형상으로 이루어지며, 연결 탭(42)의 상부 일측에 적층된다. 즉, 커버 몸체(431)의 일 단은 상부 절연 부재(41)의 도 3에서 볼 때 오른쪽에 위치한 단 변의 내측에 밀착되고, 커버 몸체(431)의 타 단은 연결 탭(42)의 홀(423)과 고정 홀(422)의 사이에 위치되게 상부 절연 부재(41)에 수용된다.
따라서, 커버 몸체(431)는 케이스(20)의 외부에서의 충격으로부터 연결 탭(42) 보호하고, 케이스(20)의 내부로 외부 이물질이 연결 홀(424)을 통하여 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
결합 돌기(432)는 연결 탭(42)의 홀(423)과 고정 홀(422)의 사이에 위치한 커버 몸체(431)의 타 단(도 3에서 볼 때 왼쪽 끝 단)의 하부에서 연장되어 형성된다.
보다 상세하게는, 서로 마주보는 한 쌍의 결합 돌기(432)는 커버 몸체(431)의 두께보다 얇은 두께를 가진 바 형상을 가지며, 도 3에서 볼 때 커버 몸체(431)의 왼쪽 끝 단의 하부에서 서로 이격되어 x축 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 결합 돌기(432)는 상부 절연 부재(41)의 도 3에서 볼 때 왼쪽에 위치한 단 변의 내 측에 접촉하는 길이를 가진다. 다만, 결합 돌기(432)의 길이는 상부 절연 부재(41)의 도 3에서 볼 때 왼쪽에 위치한 단 변의 내 측에 접촉하지 않는 길이를 가질 수 있다.
따라서, 한 쌍의 결합 돌기(432)는 연결 탭(42)의 상부에 적층되어, 단자판(44)이 결합 돌기(432)의 위에 적층되면, 커버(43)를 상부 절연 부재(41)에 고정시키는 역할을 하게 된다.
한편, 커버(43)는 커버 몸체(431)와 결합 돌기(432)가 각각 만들어진 후에 커버 몸체(431)와 결합 돌기(432)가 결합되어 형성될 수도 있고, 또는, 커버 몸체(431)와 결합 돌기(432)가 일체로 만들어져 형성될 수도 있다.
커버 몸체(431)와 결합 돌기(432)가 각각 만들어지는 경우라면, 커버 몸체(431)와 결합 돌기(432) 중 어느 하나가 도전성 물질 또는 절연성 물질로 만들어지거나, 모두가 도전성 물질 또는 절연성 물질로 만들어질 수 있다. 여기서, 결합 돌기(432)가 도전성 물질로 만들어지는 경우, 결합 돌기(432)는 단자판(44) 및 연결 탭(42)과 전기적으로 연결된다. 한편, 커버 몸체(431)가 도전성 소재로 만들어 지면, 커버 몸체(431)은 단자판(44) 및 연결 탭(42)과 전기적으로 연결된다.
또한, 커버 몸체(431)와 결합 돌기(432)가 일체로 만들어진 경우에는 커버 몸체(431)와 결합 돌기(432)는 모두 도전성 물질로 만들어지거나 모두 절연성 물질로 만들어진다. 따라서, 커버 몸체(431) 및 결합 돌기(432)가 도전성 소재로 만들어지는 경우, 커버 몸체(431) 및 결합 돌기(432)는 단자판(44) 및 연결 탭(42)과 전기적으로 연결된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단자판(44)은 도전성 소재로 만들어진 직육면체 형상으로, 연결 탭(42)에 형성된 제2 고정 홀(422)에 대응되는 부분에 제3 고정 홀(441)이 형성된다. 또한, 단자판(44)의 하단에는 결합 돌기(432)가 고정되는 한 쌍의 결합 홈(442)이 형성된다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 단자판(44)의 두께는 커버(43)의 두께보다 두껍게 형성되어, 외부 연결 부재(미도시)가 용이하게 결합되어 제1 전극(11)에서 발생한 전력를 외부로 인출하는 역할을 하며, 커버(43)의 타 단을 지지하여 상부 절연 부재(41)에 고정되게 하는 역할을 한다.
보다 상세하게는, 단자판(44)은 제3 고정 홀(441)을 통하여 제1 단자(34)에 삽입되고, 연결 탭(42) 위에 적층되어 상부 절연 부재(41)에 수용되게 된다. 이때에, 제1 단자(34)는 제3 고정 홀(441)의 내측 둘레에 접촉되어 단자판(44)과 전기적으로 연결된다.
또한, 도 4를 참고하여 설명하면, 결합 홈(442)에 결합 돌기(432)가 수용되어, 커버(43)가 상부 절연 부재(41)에 고정되게 된다. 여기서, 결합 홈(442)의 홈 깊이가 결합 돌기(432)의 두께보다 작거나 같을 경우, 단자판(44)이 연결 탭(42) 위에 적층되고, 연결 탭(42)과 접촉되기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 결합 홈(442)의 홈 깊이는 결합 돌기(432)의 두께보다 크게 형성된다.
또한, 단자판(44)은 상부 절연 부재(41)에 형성된 고정 돌기들(411, 413)에 상응하는 위치에 홈들(443)을 가지고, 고정 돌기들(411, 413)은 단자판(44)에 형성된 홈들(443)에 삽입되고 고정된다. 따라서, 단자판(44)은 상부 절연 부재(41)에 적층되고 안정적으로 고정된다.
한편, 단자판(44)은 제1 단자(34)와 리벳으로 결합된다. 결국, 단자판(44)은 제1 단자(34)에 의하여 고정되고, 커버(43)는 단자판(44)에 의하여 고정되는 결합 부재(432)에 의하여 상부 절연 부재(41)에 고정되게 된다.
즉, 상부 절연 부재(41)에 연결 탭(42), 커버(43) 및 단자판(44)을 순차적으로 적층시켜 외부 단락부(40)를 완성할 수 있고, 이에 따라, 조립공정을 단순화 하여 작업 효율성을 높일 수 있으며, 외부 단락부(40)의 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 외부 단락부의 분해 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 외부 단락부가 결합된 상태에서 VI-VI선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 커버(43a) 및 단자판(44a)을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 외부 단락부(40a)는 캡 플레이트(31)에 설치되는 상부 절연 부재(41)와, 제1 단자(34)와 전기적으로 연결되는 연결 탭(42)과 커버(43a) 및 단자판(44a)을 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 커버(43a)는 두께를 가진 판형상으로 이루어진 커버 몸체(431a)와 한 쌍의 결합 돌기(432a)를 포함한다.
여기서, 결합 돌기(432a)는 연결 탭(42)의 홀(423)과 고정 홀(422)의 사이에 위치한 커버 몸체(431a)의 타 단의 양 측면에서 연장되어 형성된다.
보다 상세하게는, 서로 마주보는 한 쌍의 결합 돌기(432a)는 커버 몸체(431a)의 두께보다 얇은 두께를 가진 바 형상을 가지며, 도 5에서 볼 때 커버 몸체(431a)의 왼쪽 끝 단의 양 측면에서 x축 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 결합 돌기(432a)는 상부 절연 부재(41)의 도 5에서 볼 때 왼쪽에 위치한 단 변의 내 측에 접촉하는 길이를 가진다. 다만, 결합 돌기(432a)의 길이는 상부 절연 부재(41)의 도 5에서 볼 때 왼쪽에 위치한 단 변의 내 측에 접촉하지 않는 길이를 가질 수 있다.
따라서, 한 쌍의 결합 돌기(432a)는 연결 탭(42)의 상부에 적층되어, 단자판(44a)이 결합 돌기(432a)의 위에 적층되면, 커버(43a)를 상부 절연 부재(41)에 고정시키는 역할을 하게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 단자판(44a)은 도전성 소재로 만들어진 직육면체 형상으로, 연결 탭(42)에 형성된 제2 고정 홀(422)에 대응되는 부분에 제3 고정 홀(441a)이 형성된다. 또한, 단자판(44a)의 하단에는 결합 돌기(432a)가 고정되는 한 쌍의 결합 홈(442a)이 형성된다.
한편, 결합 홈(442a)의 홈 깊이가 결합 돌기(432a)의 두께보다 작거나 같을 경우, 단자판(44a)이 연결 탭(42) 위에 적층되고, 연결 탭(42)과 접촉되기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 결합 홈(442a)의 홈 깊이는 결합 돌기(432a)의 두께보다 크게 형성된다.
또한, 단자판(44)은 상부 절연 부재(41)에 형성된 고정 돌기들(411, 413)에 상응하는 위치에 홈들(443)을 가지고, 고정 돌기들(411, 413)은 단자판(44)에 형성된 홈들(443)에 삽입되고 고정된다. 따라서, 단자판(44)은 상부 절연 부재(41)에 적층되고 안정적으로 고정된다.
단자판(44a)은 제1 단자(34)와 리벳으로 결합된다. 결국, 단자판은(44a)은 제1 단자(34)에 의하여 고정되고, 커버(43a)는 단자판(44a)에 의하여 고정되는 결합 돌기(432a)에 의하여 상부 절연 부재(41)에 고정되게 된다.
즉, 상부 절연 부재(41)에 연결 탭(42), 커버(43a) 및 단자판(44a)을 순차적으로 적층시켜 외부 단락부(40a)를 완성할 수 있고, 이에 따라, 조립공정을 단순화 하여 작업 효율성을 높일수 있으며, 외부 단락부(40a)의 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 외부 단락부의 분해 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 외부 단락부가 결합된 상태에서 VIII-VIII선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 7 및 도 8를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 커버(43b) 및 단자판(44b)을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)와 동일한 구조로 이루어 지므로 동일한 구조에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 외부 단락부(40b)는 캡 플레이트(31)에 설치되는 상부 절연 부재(41)와, 제1 단자(34)와 전기적으로 연결되는 연결 탭(42)과 커버(43b) 및 단자판(44b)을 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 커버(43b)는 두께를 가진 판형상으로 이루어진 커버 몸체(431b)와 커버 몸체(431b)의 하단에서 돌출되어 형성된 결합 돌기(432b)를 포함한다.
여기서, 결합 돌기(432b)는 연결 탭(42)의 홀(423)과 고정 홀(422)의 사이에 위치한 커버 몸체(431b)의 하단에서 연장되어 형성된다.
보다 상세하게는, 결합 돌기(432b)는 상기 커버 몸체(431b)의 두께보다 얇은 두께를 가진 판형상을 가지며, 도 7에서 볼 때 커버 몸체(431b)의 왼쪽 끝 단의 하단에서 x축 방향으로 연장되어 형성된다. 여기서, 결합 돌기(432b)는 상부 절연 부재(41)의 도 7에서 볼 때 왼쪽에 위치한 단 변의 내 측에 접촉하는 길이를 가진다. 다만, 결합 돌기(432b)의 길이는 상부 절연 부재(41)의 도 7에서 볼 때 왼쪽에 위치한 단 변의 내 측에 접촉하지 않는 길이를 가질 수 있다. 또한, 연결 탭(42)의 제2 고정 홀(422)에 대응되는 부분에 제4 고정 홀(433b)이 형성된다.
즉, 결합 돌기(432b)는 연결 탭(42)의 상부에 적층되고, 단자판(44b)이 결합 돌기(432b)의 위에 적층되면, 커버(43b)를 상부 절연 부재(41)에 고정시키는 역할을 하게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 단자판(44b)은 도전성 소재로 만들어진 직육면체 형상으로, 연결 탭(42)에 형성된 제2 고정 홀(422)에 대응되는 부분에 제3 고정 홀(441b)이 형성된다. 또한, 단자판(44b)의 하단에는 결합 돌기(432b)가 고정되는 결합 홈(442b)이 형성된다.
다만, 결합 홈(442b)의 홈 깊이가 결합 돌기(432b)의 두께보다 작거나 같을 경우, 단자판(44b)이 연결 탭(42) 위에 적층되고, 연결 탭(42)과 접촉되기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 결합 홈(442b)의 홈 깊이는 결합 돌기(432b)의 두께보다 크게 형성된다.
한편, 단자판(44b)은 제1 단자(34)와 리벳으로 결합 된다. 결국, 단자판은(44b)은 제1 단자(34)에 의하여 고정되고, 커버(43b)는 단자판(44b)에 의하여 고정되는 결합 부재(432b)에 의하여 상부 절연 부재(41)에 고정되게 된다.
즉, 상부 절연 부재(41)에 제1 연결 탭(42), 커버(43b) 및 단자판(44b)을 순차적으로 적층시켜 외부 단락부(40b)를 완성할 수 있고, 이에 따라, 조립공정을 단순화 하여 작업 효율성을 높일수 있으며, 외부 단락부(40a)의 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 외부 단락부의 분해 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 외부 단락부가 결합된 상태에서 X-X선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 9 및 10을 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지는 외부 단락부(40c)의 커버(43c) 및 단자판(44c)을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(100)와 동일한 구조로 이루어 지므로 동일한 구조에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 외부 단락부(40c)는 캡 플레이트(31)에 설치되는 상부 절연 부재(41)와, 제1 단자(34)와 전기적으로 연결되는 연결 탭(42)과 커버(43c) 및 단자판(44c)을 포함한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 커버(43c)는 두께를 가진 판형상으로 이루어진 커버 몸체(431c)의 및 커버 몸체(431c)의 하단에서 돌출되어 형성된 결합 돌기(432c)를 포함한다.
여기서, 결합 돌기(432c)는 연결 탭(42)의 홀(423)과 고정 홀(422)의 사이에 위치한 커버 몸체(431c)의 하단에서 연장되어 형성된다.
보다 상세하게는, 결합 돌기(432c)는 상기 커버 몸체(431c)의 두께보다 얇은 두께를 가진 판형상을 가지며, 도 9에서 볼 때 커버 몸체(431c)의 왼쪽 끝 단의 하단에서 x축 방향으로 연장되어 형성된다. 여기서, 결합 돌기(432c)는 상부 절연 부재(41)의 도 9에서 볼 때 왼쪽에 위치한 제2 고정 홀(422)과 홀(423)의 사이까지 연장된다.
즉, 결합 돌기(432c)는 연결 탭(42)의 상부에 적층되고, 단자판(44c)이 결합 돌기(432c)의 위에 적층되면, 커버(43c)를 상부 절연 부재(41)에 고정시키는 역할을 하게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 단자판(44c)은 도전성의 물질로 만들어진 직육면체 형상으로, 연결 탭(42)에 형성된 제2 고정 홀(422)에 대응되는 부분에 제3 고정 홀(441c)이 형성된다. 또한, 단자판(44c)의 하단에는 결합 돌기(432c)가 고정되는 결합 홈(442c)이 형성된다.
다만, 결합 홈(442c)의 홈 깊이가 결합 돌기(432c)의 두께보다 작거나 같을 경우, 단자판(44c)이 연결 탭(42) 위에 적층되고, 연결 탭(42)과 접촉되기 어려운 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 결합 홈(442c)의 홈 깊이는 결합 돌기(432c)의 두께보다 크게 형성된다.
한편, 단자판(44c)은 제1 단자(34)와 리벳으로 결합 된다. 결국, 단자판은(44c)은 제1 단자(34)에 의하여 고정되고, 커버(43c)는 단자판(44c)에 의하여 고정되는 결합 돌기(432c)에 의하여 상부 절연 부재(41)에 고정되게 된다.
즉, 상부 절연 부재(41)에 연결 탭(42), 커버(43c) 및 단자판(44c)을 순차적으로 적층시켜 외부 단락부(40c)를 완성할 수 있고, 이에 따라, 조립공정을 단순화 하여 작업 효율성을 높일수 있으며, 외부 단락부(40c)의 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 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.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.
100: 이차 전지 10: 전극 조립체
20: 케이스 30: 캡 조립체
34: 제1 단자 35: 제2 단자
40,40a,40b, 40c: 외부 단락부 41: 상부 절연 부재
42: 연결 탭 43, 43a, 43b, 43c: 커버
44, 44a, 44b, 44c: 단자판

Claims (20)

  1. 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스;
    상기 케이스의 개구를 덮는 캡 플레이트; 및
    상기 캡 플레이트 위에 설치되는 외부 단락부를 포함하고,
    상기 외부 단락부는,
    상기 캡 플레이트 위에 설치되는 커버; 및
    상기 커버 위에 위치하여 상기 커버에 결합되는 단자판을 포함하는 이차 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 단락부는 상기 캡 플레이트와 상기 커버 사이에 연결 탭을 더 포함하는 이차 전지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 커버는 커버 몸체 및 상기 커버 몸체의 끝 단에서 돌출하는 적어도 하나의 결합 돌기를 포함하는 이차 전지.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 단자판은 상기 연결 탭에 대향하는 면에 형성된 적어도 하나의 결합 홈을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 결합 홈은 상기 적어도 하나의 결합 돌기를 수용하는 이차 전지.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 결합 돌기는 상기 커버 몸체의 끝 단에서 돌출하는 한 쌍의 결합 돌기를 포함하는 이차 전지.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 결합 돌기는 상기 커버 몸체의 상기 끝 단의 중앙 부분에서 연장되는 이차 전지.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 결합 돌기는 제1 단자를 수용하는 개구를 포함하고, 상기 제1 단자는 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 이차 전지.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 결합 돌기의 길이는 상기 단자판의 길이 보다 더 짧은 이차 전지.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 연결 탭을 향하여 연장되는 상기 적어도 하나의 결합 돌기의 두께는 상기 커버 몸체의 두께보다 더 얇은 이차 전지.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 외부 단락부는 상기 캡 플레이트와 상기 연결 탭 사이에 절연 부재를 더 포함하는 이차 전지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 절연 부재, 상기 연결 탭, 상기 커버 및 상기 단자판은 상기 캡 플레이트에 순차적으로 적층되는 이차 전지.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 연결 탭, 상기 커버 및 상기 단자판을 둘러싸는 측 벽을 포함하는 이차 전지.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 개구를 포함하고, 상기 연결 탭은 개구를 포함하고, 상기 단자판은 개구를 포함하며, 제1 단자는 상기 절연 부재의 상기 개구에 수용되며, 상기 연결 탭, 상기 단자판 및 상기 제1 단자는 상기 제1 전극에 전기적으로 연결되는 이차 전지.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 캡 플레이트와 접촉하는 제1 측면과 상기 제1 측면의 반대 쪽에 위치하여 상기 절연 부재의 제2 측면에서 연장되는 돌기를 포함하는 이차 전지.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 연결 탭은 상기 절연 부재의 상기 돌기가 수용되는 개구를 포함하는 이차 전지.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 단자판은 상기 절연 부재의 상기 돌기가 수용되는 홈을 포함하는 이차 전지.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 전극에 전기적으로 연결되는 가변 플레이트를 더 포함하며,
    상기 절연 부재는 상기 가변 플레이트 위에 위치하는 개구부를 포함하고, 상기 가변 플레이트는 상기 개구를 통하여 돌출되어 상기 이차 전지의 내부 압력이 설정 압력을 초과할 때 상기 연결 탭과 접촉하도록 설치되는 이차 전지.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 가변 플레이트의 주변 부는 상기 캡 플레이트에 부착되고, 상기 주변부 안쪽의 상기 가변 플레이트의 내측 부는 상기 캡 플레이트의 개구 와 대향하게 정열되는 이차 전지.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 케이스의 외부로 돌출되고 상기 캡 플레이트와 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 단자를 더 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 가변 플레이트가 상기 연결 탭과 접촉할 때 상기 캡 플레이트와 상기 단자를 통하여 서로 단락 되는 이차 전지.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 커버는 전기적으로 절연성인 물질을 포함하는 이차 전지.
KR1020110005071A 2010-09-17 2011-01-18 이차 전지 KR101223518B1 (ko)

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