KR101223521B1

KR101223521B1 - 이차 전지

Info

Publication number: KR101223521B1
Application number: KR1020100078850A
Authority: KR
Inventors: 김덕중
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하; 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2013-01-17
Also published as: KR20120016470A; US20120040240A1; US8507129B2

Abstract

본 발명의 일 측면은 전극단자의 가공상 제약조건을 극복하고, 전극단자의 품질을 확보하면 가공 비용을 줄이는 이차 전지에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 양면에 양극과 음극을 구비하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 일측 개구를 밀폐하는 캡플레이트, 및 상기 캡플레이트에 설치되는 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자는, 상기 캡플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 케이스의 내부에서 상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 캡플레이트의 외부에 돌출되어 제1 결합부를 형성하는 제1 단자부, 상기 전극단자의 길이를 따라 설정되는 제1 방향으로 상기 제1 결합부에 결합되는 제2 결합부를 형성하고, 상기 제1 단자부에서 돌출되는 제2 단자부, 및 상기 제1 방향에 교차하는 방향으로 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부를 체결하는 체결 부재를 포함한다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}

본 기재는 전극단자를 가지는 이차 전지에 관한 것이다.

이차 전지(rechargeable battery)는 세퍼레이터(separator) 및 이의 양면에 구비되는 양극과 음극을 권취한 젤리롤 형태의 전극 조립체, 전극 조립체를 내장하는 케이스, 케이스의 개구를 밀폐하는 캡플레이트, 및 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자를 포함한다.

예를 들면, 전극단자는 케이스 내에서 리드탭으로 전극 조립체의 음극과 양극에 연결되고, 캡플레이트에 형성된 단자홀을 통하여 캡플레이트 밖으로 돌출된다. 전극단자는 캡플레이트 밖에서 볼트부를 형성한다. 볼트부에 버스 바(bus bar)를 설치하고, 볼트부에 너트를 체결함으로써, 버스 바는 이웃하는 이차전지들을 직렬 또는 병렬로 연결한다.

이와 같이, 전극단자는 케이스의 외부에서 볼트-너트 체결되면서, 케이스 내부에서 리드탭에 코킹, 리벳팅 또는 용접의 방식으로 연결된다. 즉 전극단자는 양측에서 서로 다른 성질의 체결 구조를 가진다. 따라서 전극단자는 코킹, 리벳팅 또는 용접의 특성으로 인하여, 가공상 많은 제약조건을 가지며, 품질확보에 많은 편차를 발생시킨다. 즉 설정된 품질확보를 구현하는 경우, 전극단자의 가공에 비용이 과다하게 발생된다.

본 발명의 일 측면은 전극단자의 가공상 제약조건을 극복하고, 전극단자의 품질을 확보하면 가공 비용을 줄이는 이차 전지에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 양면에 양극과 음극을 구비하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 일측 개구를 밀폐하는 캡플레이트, 및 상기 캡플레이트에 설치되는 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자는, 상기 캡플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 케이스의 내부에서 상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 캡플레이트의 외부에 돌출되어 제1 결합부를 형성하는 제1 단자부, 상기 전극단자의 길이를 따라 설정되는 제1 방향으로 상기 제1 결합부에 결합되는 제2 결합부를 형성하고, 상기 제1 단자부에서 돌출되는 제2 단자부, 및 상기 제1 방향에 교차하는 방향으로 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부를 체결하는 체결 부재를 포함한다.

상기 체결 부재는, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부를 관통하여, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부를 체결할 수 있다.

상기 제1 결합부는 오목하게 형성되고, 상기 제2 결합부는 상기 제1 결합부에 결합되도록 볼록하게 형성될 수 있다.

상기 제1 결합부는, 상기 제1 단자부의 외면에 개방 형성되는 지지 홈, 및 상기 지지 홈에서 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로 연장 형성되는 체결 홈을 포함하고, 상기 제2 결합부는, 상기 지지 홈에 삽입되는 지지부, 및 상기 지지부에서 상기 제3 방향으로 연장 형성되어 상기 체결 홈에 삽입되는 체결 돌기를 포함할 수 있다.

상기 체결 홈은, 상기 지지 홈보다 상기 제1 방향으로 더 오목하게 형성되고, 상기 체결 돌기는, 상기 지지부보다 상기 제1 방향으로 더 볼록하게 형성될 수 있다.

상기 체결 부재는, 핀으로 형성되고, 상기 제1 단자부에 형성되어 상기 체결 홈에 연결되는 제1 체결 구멍, 및 상기 체결 돌기에 형성되는 제2 체결 구멍에 삽입될 수 있다.

상기 체결 홈은, 상기 지지 홈의 상기 제3 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 홈과 제2 체결 홈을 포함하고, 상기 체결 돌기는, 상기 제1 체결 홈과 상기 제2 체결 홈에 결합되도록 상기 지지부의 상기 제3 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 돌기와 제2 체결 돌기를 포함할 수 있다.

상기 체결 부재는, 상기 제3 방향의 양측에 제공되는 제1 핀과 제2 핀을 포함하고, 상기 제1 핀은, 상기 제3 방향 양측 중 일측에서, 상기 제2 방향으로 상기 제1 체결 구멍과 상기 제2 체결 구멍에 삽입되며, 상기 제2 핀은, 상기 제3 방향의 나머지 일측에서, 상기 제2 방향으로 상기 제1 체결 구멍과 상기 제2 체결 구멍에 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 상기 제1 단자부와 상기 캡플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 단자부를 수용하고 상기 제1 방향으로 관통시키는 리테이너, 및 상기 체결 부재를 덮으며 상기 리테이너에 스냅핏(snap-fit) 결합되는 리드(lid)를 더 포함할 수 있다.

상기 리드는, 상기 제3 방향의 양측 중 일측에서, 서로 결합되는 상기 제1 체결 홈과 상기 제1 체결 돌기를 덮고, 상기 제3 방향의 나머지 일측에서, 서로 결합되는 상기 제2 체결 홈과 상기 제2 체결 돌기를 덮을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 상기 캡플레이트의 외측에서 단자홀에 삽입 설치되어, 상기 리테이너와 상기 캡플레이트 사이에 개재되고, 상기 단자홀과 상기 제1 단자부 사이에 개재되는 외측 인슐레이터, 및 상기 캡 플레이트의 내측에서, 상기 제1 단자부에 연결되는 상기 전극 조립체의 리드탭과 상기 캡플레이트 사이에 개재되는 내측 인슐레이터를 더 포함할 수 있다.

상기 리드는, 상기 제1 단자부의 외측 표면보다 더 높게 형성될 수 있다.

상기 체결 부재는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장되고, 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로 돌출되어, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부에 삽입될 수 있다.

상기 제1 결합부는, 상기 제1 단자부의 외면에 개방 형성되는 지지 홈, 및 상기 지지 홈에서 상기 제3 방향으로 연장 형성되는 체결 홈을 포함하고, 상기 제2 결합부는, 상기 지지 홈에 삽입되는 지지부, 및 상기 지지부에서 상기 제3 방향으로 연장 형성되어 상기 체결 홈에 삽입되는 체결 돌기를 포함하며, 상기 체결 부재는, 상기 제2 방향으로 신장되는 베이스, 및 상기 베이스에서 상기 제3 방향으로 돌출되는 제1 걸림부와 제2 걸림부를 포함하고, 상기 제1 걸림부는 상기 제1 단자부에 형성되는 제1 체결 구멍에 삽입되고, 상기 제2 걸림부는 상기 체결 돌기에 형성되는 제2 체결 구멍에 삽입될 수 있다.

상기 체결 홈은, 상기 지지 홈의 상기 제3 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 홈과 제2 체결 홈을 포함하고, 상기 체결 돌기는, 상기 제1 체결 홈과 상기 제2 체결 홈에 결합되도록 상기 지지부의 상기 제3 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 돌기와 제2 체결 돌기를 포함하며, 상기 체결 부재는, 상기 제3 방향의 양측에 제공되는 제1 체결 부재와 제2 체결 부재를 포함하고, 상기 제1 체결 부재는, 상기 제3 방향 양측 중 일측에서, 상기 제2 방향으로 배치되어 상기 제3 방향으로 상기 제1 체결 구멍과 상기 제2 체결 구멍에 삽입되며, 상기 제2 체결 부재는, 상기 제3 방향의 나머지 일측에서, 상기 제2 방향으로 배치되어 상기 제3 방향으로 상기 제1 체결 구멍과 상기 제2 체결 구멍에 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 상기 제1 단자부와 상기 캡플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 단자부와 상기 체결 부재를 수용하고 상기 제1 단자부를 상기 제1 방향으로 관통시키는 리테이너, 및 상기 체결 부재를 덮으며 상기 리테이너에 스냅핏 결합되는 리드를 더 포함하며, 상기 리드는, 상기 제3 방향의 양측 중 일측에서, 상기 제1 체결 부재를 눌러 덮고, 상기 제3 방향의 나머지 일측에서, 상기 제2 체결 부재를 눌러 덮을 수 있다.

상기 리드는, 상기 제1 단자부의 외측 표면보다 더 낮게 형성될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1, 제2 단자부의 제1, 제2 결합부를 제1 방향으로 결합하고, 체결 부재를 사용하여 교차 방향으로 제1, 제2 체결부를 체결하여 전극단자를 형성함으로써, 서로 다른 성질의 체결 구조를 가지는 부분을 분리하는 효과가 있다.

즉 캡플레이트의 내측에서 리드탭에 코킹, 리벳팅 또는 용접으로 연결되는 제1 단자부에 제2 단자부를 체결하여 전극단자를 형성함으로써, 전극단자의 가공에 수반되는 제약조건을 극복하고, 설정된 품질확보를 구현하는데 편차를 줄이는 효과가 있다. 따라서 전극단자의 가공 비용이 감소될 수 있다.

제1, 제2 단자부에서 제1, 제2 체결부 및 체결 부재를 리테이너와 리드로 덮어서 전극단자의 외관 상태를 향상시키며, 리테이너와 리드를 절연재로 형성하여 전극단자의 불필요한 외부 단락을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 전극단자, 캡플레이트 및 리드탭의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 조립 단면도이다.
도 5는 도 3의 조립 평면도이다.
도 6은 제1 실시예의 전극단자에 버스 바를 연결하는 과정의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지에서, 전극단자, 캡플레이트 및 리드탭의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 조립 단면도이다.
도 9는 도 7의 조립 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 이차 전지는 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(20), 케이스(20)의 일측에 형성되는 개구를 밀폐하는 캡플레이트(30), 캡플레이트(30)에 설치되는 전극단자(41, 42), 및 전극단자(41, 42)를 전극 조립체(10)에 연결하는 리드탭(51, 52)을 포함한다.

예를 들면, 전극 조립체(10)는 절연체인 세퍼레이터(13), 세퍼레이터(13)의 양면에 배치되는 양극(11)과 음극(12)을 포함하며, 양극(11)과 음극(12) 및 세퍼레이터(13)를 함께 권취함으로써 젤리롤(Jelly Roll) 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 전극 조립체는 세퍼레이터를 사이에 두고 단일 금속판으로 이루어지는 음극과 양극을 적층하여 조립되거나, 음극, 세퍼레이터 및 양극을 지그재그 방식으로 접어서 적층하여 조립될 수 있다(미도시).

양극(11) 및 음극(12)은 얇은 금속판으로 이루어지는 집전체에 활물질을 코팅하여 형성된다. 따라서 양극(11) 및 음극(12)은 집전체에 활물질이 코팅되는 코팅부와, 활물질이 코팅되지 않아 집전체가 노출되는 무지부(111, 121)로 구획된다. 코팅부는 양극(11)과 음극(12)에서 각 면적의 대부분을 차지하며, 무지부(111, 121)는 젤리롤 상태에서 전극 조립체(10)의 코팅부 양쪽에 각각 형성된다.

케이스(20)는 이차 전지의 전체적인 외관을 형성하며, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈이 도금된 스틸과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 또한 케이스(20)는 전극 조립체(10)를 내장하는 공간을 제공한다.

예를 들면, 케이스(20)는 직육면체에 대응하는 형상의 전극 조립체(10)를 수용하도록 일측에 개구를 가지는 직육면체의 각형으로 이루어질 수 있다. 개구는 도 1 및 도 2에 도시된 케이스(20)에서 상방을 향하고 있다.

캡플레이트(30)는 얇은 강판으로 이루어져 케이스(20)의 개구에 설치됨으로써 케이스(20)를 밀폐한다. 이와 같이, 캡플레이트(30)는 케이스(20)의 외부와 내부를 서로 차단하면서, 또한 필요에 따라 외부와 내부를 서로 연결할 수 있도록 형성된다.

캡플레이트(30)는 이차 전지의 형성 및 작동을 가능하게 하는 구성들, 예를 들면, 전극단자(41, 42)를 인출하는 단자홀(311, 312)과, 전해액을 주입하는 전해액 주입구(32), 및 내부 압력 상승시, 이차 전지의 안정성을 확보하는 벤트 구멍(35)을 형성하고 있다.

전해액 주입구(32)는 케이스(20)에 캡플레이트(30)를 결합한 상태로 케이스(20)의 내부에 전해액을 주입할 수 있게 한다. 케이스(20)의 내부에 전해액을 주입한 후, 전해액 주입구(32)는 밀봉마개(33)로 밀봉된다.

벤트 구멍(35)은, 이차 전지가 정상적으로 작동될 때, 폐쇄 상태를 유지하고, 내부 압력 상승시 개방되도록 벤트 플레이트(34)로 밀폐된다. 즉 벤트 플레이트(34)는 캡플레이트(30)보다 얇은 판재로 이루어져 벤트 구멍(35)의 주위에 용접된다.

전극 조립체(10)의 충전 및 방전 작용으로 인하여 이차 전지의 내부에서 가스가 발생하며, 내부 가스는 케이스(20)의 내부 압력을 상승시킨다. 이차 전지 내부 압력이 설정치 이상으로 상승하면, 벤트 플레이트(34)가 절개되어 가스를 배출하여, 이차 전지의 폭발을 방지한다.

단자홀(311, 312)은 캡플레이트(30)를 관통하여 전극단자(41, 42)를 설치할 수 있게 한다. 즉 전극단자(41, 42)는 단자홀(311, 312)을 통하여 전극 조립체(10)의 양극(11)과 음극(12)에 전기적으로 연결되어서, 양극(11)과 음극(12)을 캡플레이트(30)의 외부로 인출한다.

예를 들면, 전극단자(41, 42)는 단자홀(311, 312)에 외측 인슐레이터(431, 432)와 내측 인슐레이터(441, 442)를 개재하여 설치됨으로써, 캡플레이트(30)와 전기적으로 절연된다.

단자홀(311, 312), 외측 인슐레이터(431, 432) 및 내측 인슐레이터(441, 442)는 2개의 전극단자(41, 42)에서 동일한 구조로 형성될 수 있으므로 일측 전극단자(41), 단자홀(311), 외측 인슐레이터(431) 및 내측 인슐레이터(441)를 예로 들어 설명한다.

외측 인슐레이터(431)는 캡플레이트(30)의 외측에서 단자홀(311)에 삽입되어 전극단자(41)와 캡플레이트(30)를 전기적으로 절연시킨다. 즉 외측 인슐레이터(431)는 전극단자(41)의 외면과 캡플레이트(30)의 외면 사이, 및 전극단자(41)의 외면과 단자홀(311) 내면을 전기적으로 절연시킨다.

내측 인슐레이터(441)는 캡플레이트(30)의 내측에서 단자홀(311)에 대응하여 캡플레이트(30)와 리드탭(51)을 전기적으로 절연시킨다. 즉 내측 인슐레이터(441)는 캡플레이트(30)의 내면과 리드탭(51)의 상면 사이, 및 전극단자(41)의 외면과 캡플레이트(30)의 내면 사이를 전기적으로 절연시킨다.

전극 조립체(10)의 양극(11)과 음극(12)에 각각 연결되는 전극단자(41, 42)는 동일 구조를 가지므로 이하에서 음극(12)에 연결되는 전극단자(42)에 대한 설명을 생략하고, 양극(11)에 연결되는 전극단자(41)에 대하여 설명한다.

도 3은 전극단자, 캡플레이트 및 리드탭의 분해 사시도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 전극단자(41)는 캡플레이트(30)의 단자홀(311)에 설치되는 제1 단자부(61), 제1 단자부(61)에 연결되는 제2 단자부(62), 및 제1, 제2 단자부(61, 62)를 서로 체결하는 체결 부재(63)를 포함한다. 즉 전극단자(41)는 서로 다른 성질의 체결 구조를 형성하는 부분을 제1 단자부(61)와 제2 단자부(62)로 분리 형성하여, 서로 체결하는 구조로 이루어진다.

예를 들면, 제1 단자부(61)는 캡플레이트(30)의 내측에서, 리드탭(51)에 코킹, 리벳팅 또는 용접으로 연결된다. 즉 제1 단자부(61)는 리드탭(51)과 연결되는 공정에서 변형을 수반할 수 있다. 제2 단자부(62)는 캡플레이트(30)의 외측에 볼트부(621)를 형성한다.

제1, 제2 단자부(61, 62)를 서로 체결한 상태에서, 볼트부(621)에 버스 바(81, 도 6 참조)를 설치하고, 볼트부(621)에 너트(82)를 체결함으로써, 이웃하는 2개의 이차 전지는 직렬 또는 병렬로 연결된다. 따라서 제1 단자부(61)와 리드탭(51)의 연결 공정은 제2 단자부(62)와 볼트부(621)에 영향을 미치지 않는다. 즉 제1 단자부(61)의 가공상의 제약조건은 제1 단자부(61)에만 영향을 미치고, 제2 단자부(62)에는 영향을 미치지 않는다.

제1 단자부(61)는 외측 인슐레이터(431)와 내측 인슐레이터(441)를 개재하여 단자홀(311)에 설치됨으로써 캡플레이트(30)와 전기적으로 절연 구조를 형성한다.

외측 인슐레이터(431)는 캡플레이트(30)의 외측에서 단자홀(311)에 삽입되어 제1 단자부(61)와 캡플레이트(30)를 전기적으로 절연시킨다. 즉 외측 인슐레이터(431)는 제1 단자부(61)의 외면과 캡플레이트(30)의 외면 사이 및 제1 단자부(61)의 외면과 단자홀(311) 내면 사이를 전기적으로 절연시킨다.

내측 인슐레이터(441)는 캡플레이트(30)의 내측에서 단자홀(311)에 대응하여 캡플레이트(30)와 리드탭(51) 사이, 및 제1 단자부(61)와 캡플레이트(30) 사이를 전기적으로 절연시킨다. 즉 내측 인슐레이터(441)는 캡플레이트(30)의 내면과 리드탭(51)의 상면 사이, 및 제1 단자부(61)의 외면과 캡플레이트(30)의 내면 사이를 전기적으로 절연시킨다. 또한 내측 인슐레이터(441)는 단자홀(311)과 제1 단자부(61) 사이를 실링한다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 조립 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 단자부(62)는 전극단자(41)의 길이 방향으로 설정되는 제1 방향(이하 "z축 방향" 이라 한다)으로 제1 단자부(61)에 삽입 구조로 결합된다.

제1 단자부(61)는 캡플레이트(30)의 내측에서 전극 조립체(10)의 리드탭(51)에 연결된다. 제1 단자부(61)는 캡플레이트(30)의 외측에 돌출되는 돌출부(611)와 돌출부(611)에 형성되는 제1 결합부(612)를 포함한다.

예를 들면, 제1 결합부(612)는 돌출부(611)의 중심에서 외부를 향하여 개방 형성되는 지지 홈(121)과, 지지 홈(121)에서 제2 방향(이하, "x축 방향"이라 한다)에 교차하는 제3 방향(이하, "y축 방향"이라 한다)으로 연장 형성되는 체결 홈(122)을 포함하여, 전체적으로 오목하게 형성된다.

제2 단자부(62)의 일부는 제1 결합부(612)에 삽입되고, 나머지 부분은 제1 결합부(612)의 외부로 돌출된다. 제2 단자부(62)의 돌출된 부분에 형성되는 볼트부(621)와, 볼트부(621)에 연결되어 제1 결합부(612)에 결합되는 제2 결합부(622)를 포함한다. 볼트부(621)에는 버스 바(81)를 고정하는 너트(82)가 결합된다.

예를 들면, 제2 결합부(622)는 지지 홈(121)에 삽입되는 지지부(221)와, 지지부(221)에서 y축 방향으로 연장 형성되어 체결 홈(122)에 삽입되는 체결 돌기(222)를 포함하여, 전제적으로 볼록하게 형성된다.

제1 결합부(612)의 체결 홈(122)은 지지 홈(121)보다 z축 방향으로 더 오목하게 형성되고, 제2 결합부(622)의 체결 돌기(222)는 지지부(221)보다 z축 방향으로 더 볼록하게 형성된다. 따라서 지지부(221)가 지지 홈(121)에 삽입되어 지지되는 상태에서, 체결 돌기(222)는 체결 홈(122)에 깊게 결합되므로 제1, 제2 단자부(61, 62)를 견고하게 결합할 수 있다.

제2 단자부(62)의 제2 결합부(622)를 제1 단자부(61)의 제1 결합부(612)에 z축 방향으로 삽입하면, 제2 단자부(62)의 체결 돌기(222)는 제1 단자부(61)의 체결 홈(122)에 결합된다. 따라서 제1 단자부(61)와 리드탭(51)의 연결 공정에 따른 변형 및 작용력에도 불구하고, 제2 단자부(62)에서 볼트부(621)와 너트(82)의 안정된 결합이 가능하다.

또한, 볼트부(621)에 버스 바(81)를 위치시키고 너트(82)를 체결하는 경우, 볼트부(621)와 너트(82) 사이의 회전력은 체결 돌기(222)와 체결 홈(122)에 의하여 차단된다. 즉 제2 단자부(62)에서 볼트부(621)와 너트(82)의 결합력에도 불구하고, 제1 단자부(61)와 리드탭(51)의 연결은 영향을 받지 않는다.

체결 홈(122)과 체결 돌기(222)는 지지 홈(121)과 지지부(221)에서 각각의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되는 복수로 형성되어, 서로 대응하여 결합된다. 예를 들면, 제1 실시예에서, 체결 홈(122)은 지지 홈(121)의 y축 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 홈(12a)과 제2 체결 홈(12b)을 포함한다. 체결 돌기(222)는 제1 체결 홈(12a)과 제2 체결 홈(12b)에 결합되도록 지지부(221)의 y축 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 돌기(22a)와 제2 체결 돌기(22b)를 포함한다. y축 방향 양측에 형성되어 서로 결합되는 제1, 제2 체결 홈(12a, 12b) 및 제1, 제2 체결 돌기(22a, 22b)는 제1, 제2 단자부(61, 62)를 원주 방향에 대하여 체결 균형을 유지한다.

체결 부재(63)는 제1, 제2 단자부(61, 62)의 제1, 제2 결합부(612, 622)를 z축 방향에 교차하는 방향으로 체결한다. z축 방향에 교차하는 방향은 z축에 직교하지 않고 z축에 경사지게 교차할 수 있다. 제1 실시예에서 체결 부재(63)는 x축 방향으로 제1, 제2 결합부(612, 622)를 관통하여 제1, 제2 결합부(612, 622)를 서로 체결함으로써, 제1, 제2 단자부(61, 62)의 z축 방향의 연결 상태를 유지한다.

제1, 제2 단자부(61, 62)는 제1, 제2 결합부(612, 622)의 결합에 의하여 x, y 축 방향의 분리를 구속한다. 이에 비하여, 체결 부재(63)는 제1, 제2 단자부(61, 62)의 z축 방향의 분리를 구속한다. 따라서 제1, 제2 단자부(61, 62)는 연결 상태를 유지하고, 도전재로 형성되어 전기적 연결을 형성한다. 체결 부재(63)는 합성수지 사출물로 형성될 수 있다.

예를 들면, 체결 부재(63)는 핀으로 형성되어, 제1 단자부(61)에서 체결 홈(122)에 연결되는 제1 체결 구멍(613), 및 체결 돌기(222)에 형성되는 제2 체결 구멍(623)에 x축 방향으로 삽입된다.

제1 실시예에서, 체결 홈(122)이 제1, 제2 체결 홈(12a, 12b)으로 형성되고, 체결 돌기(222)가 제1, 제2 체결 홈(12a, 12b)에 결합되는 제1, 제2 체결 돌기(22a, 22b)로 형성된다.

따라서 체결 부재(63)는 y축 방향의 양측에 제공되는 제1, 제2 핀(631, 632)으로 형성되고, 제1, 제2 체결 구멍(613, 623)은 제1, 제2 체결부(612, 622) 각각의 y방향 양측에 형성된다.

제1 핀(631)은 y축 방향 일측(도 3 및 도 4에서 좌측)에서, x축 방향으로 제1, 제2 체결 구멍(613, 623)에 삽입되고, 제2 핀(632)은 y축 방향의 나머지 일측(도 3 및 도 4에서 우측)에서, x축 방향으로 제1, 제2 체결 구멍(613, 623)에 삽입된다.

제1, 제2 핀(631, 632)는 y축 방향 양측에 제공되므로 제1 체결 홈(12a)과 제1 체결 돌기(22a)의 체결, 및 제2 체결 홈(12b)과 제2 체결 돌기(22b)의 체결에 대하여, 균형을 형성할 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예의 이차 전지는 제1 단자부(61)를 수용하는 리테이너(71, 72)와, 리테이너(71, 72)에 결합되어 제1 단자부(61)를 부분적으로 덮는 리드(73, 74)를 더 포함한다.

리테이너(71, 72)와 리드(73, 74)를 2개의 전극단자(41, 42)에서 동일하게 형성되므로, 편의상, 전극단자(42) 측에 대한 설명을 생략하고, 전극단자(41) 측 리테이너(71)와 리드(73)를 예로 들어 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 리테이너(71)는 제1 단자부(61)와 캡플레이트(30) 사이에 개재되어 제1 단자부(61)를 수용하고 제1 단자부(61)를 z축 방향으로 관통시킨다. 리드(73)는 체결 부재(63)를 덮으면서 리테이너(71)에 스냅핏(snap fit) 결합된다. 리테이너(71)와 리드(73)는 합성수지 사출물로 형성될 수 있다. 따라서 리테이너(71)와 리드(73)는 전극단자(41)를 외부 단락으로부터 방지할 수 있다.

리테이너(71)는 제1 단자부(61)의 돌출부(611)를 수용하도록 캡플레이트(30) 외측에 오목부(711)를 형성한다. 리드(73)는 리테이너(71)에 스냅핏 결합되어, 제1, 제2 결합부(612, 622)를 부분적으로 덮는 구조로 형성된다. 따라서 제1, 제2 단자부(61, 62)는 더 강하게 체결되어 전기적인 연결을 강화할 수 있다.

도 5는 도 3의 조립 평면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 리드(73)는 y축 방향의 일측(좌측)에서, 서로 결합되는 제1 체결 홈(12a)과 제1 체결 돌기(22a)를 덮고, y축 방향의 나머지 일측(좌측)에서, 서로 결합되는 제2 체결 홈(12b)과 제2 체결 돌기(22b)를 덮는다.

즉 제1, 제2 결합부(612, 622)는 y축 방향 양측에서 대칭적으로 덮어져 가압된다. 따라서 제1, 제2 단자부(61, 62)는 전기적으로 안정적인 연결을 형성할 수 있다.

이때, 리드(73)는 제1, 제2 결합부(612, 622)를 체결하는 제1, 제2 핀(631, 632)의 양단을 측면으로 덮어서 제1, 제2 핀(631, 632)의 이탈을 방지한다. 제1, 제2 단자부(61, 62)를 결합하고, 리테이너(71)에 리드(73)를 결합한 상태에서, 리드(73)는 제1 단자부(61) 돌출부(611)의 외측 표면보다 더 높게 형성된다(도 4 참조).

도 6은 제1 실시예의 전극단자에 버스 바를 연결하는 과정의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 리드(73)의 상면과 돌출부(611)의 상면 사이에 설정되는 높이 차이(H1)는 전극단자(41)에 버스 바(81)를 설치할 때, 댐퍼 구조의 적용을 가능케 한다.

예를 들면, 제1 단자부(61)와 버스 바(81) 사이에 도전재로 형성되는 댐퍼(83)가 개재된다. 볼트부(621)에서 너트(82)를 조임에 따라, 댐퍼(83)는 버스 바(81)와 제1 단자부(61)의 돌출부(611) 사이에 면접촉되어 저저항의 도전 구조를 형성한다. 도 6은 볼트부(621)에 너트(82)를 조이어 면접촉을 형성하기 이전 상태이다.

댐퍼(83)는 충격이나 진동으로부터 버스 바(81)의 전기적인 연결 구조를 유지한다. 댐퍼(83)는 버스 바(81)와 별도로 형성될 수 있고(미도시), 도시된 바와 같이, 버스 바(81)와 일체로 형성될 수 있다. 또한 댐퍼(83)는 스프링 와셔나 접시 스프링으로 형성될 수 있다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 리드탭(51, 52)은 일측으로 전극단자(41, 42)의 제1 단자부(61)에 연결되고, 다른 일측으로 전극 조립체(10)의 양단에 형성되는 무지부(111, 121)에 연결된다.

이하 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 제2 실시예의 기재에서는 제1 실시예와 비교하여 동일한 부분에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대하여 설명한다.

제1 실시예에서 전극단자(41)는 제1 단자부(61)에 제1 체결 구멍(613)을 x축 방향으로 형성하고, 제2 단자부(62)에 제2 체결 구멍(623)을 x축 방향으로 형성하며, 제1, 제2 체결 구멍(613, 623)에 체결 부재(63)를 x축 방향으로 삽입하여, 제1, 제2 결합부(612, 622)의 체결 상태를 유지한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지에서, 전극단자, 캡플레이트 및 리드탭의 분해 사시도이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 조립 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 실시예의 전극단자(241)에서, 제1 단자부(91)는 제1 체결 구멍(913)을 y축 방향으로 형성하고, 제2 단자부(92)는 제2 체결 구멍(923)을 y축 방향으로 형성한다. 제1, 제2 체결 구멍(913, 923)은 서로 평행하게 형성된다. 체결 부재(93)는 제1, 제2 체결 구멍(913, 923)에 y축 방향으로 삽입되어, 제1, 제2 단자부(91, 92)의 제1, 제2 결합부(912, 922)의 체결 상태를 유지한다.

예를 들면, 체결 부재(93)는 x축 방향으로 신장되어, y축 방향으로 돌출되는 구조로 형성되어, 제1, 제2 단자부(91, 92)에 삽입되어, 양자의 체결 상태를 유지한다. 더 구체적으로 설명하면, 체결 부재(93)는 x축 방향으로 신장되는 베이스(933), 및 베이스(933)에서 y축 방향으로 돌출되는 제1, 제2 걸림부(934, 935)를 포함한다. 제1 걸림부(934)는 제2 걸림부(935)의 양측에 쌍으로 형성된다.

제1 걸림부(934)는 제1 단자부(91)에 형성되는 제1 체결 구멍(913)에 삽입되고, 제2 걸림부(935)는 체결 돌기(222)에 형성되는 제2 체결 구멍(923)에 삽입된다. 제1 체결 구멍(913)은 제1 걸림부(934)에 대응하여 쌍으로 형성된다.

또한, 체결 부재(93)는 y축 방향의 양측에 제공되는 제1 체결 부재(931)와 제2 체결 부재(932)를 포함한다. 제1 체결 부재(931)는 y축 방향 일측(도 7 및 도 8의 좌측)에서, x축 방향으로 배치되어 y축 방향으로 제1 단자부(91)의 제1 체결 구멍(913)과, 제2 체결 구멍(923)에 삽입된다. 제2 체결 구멍(923)은 제1 체결 홈(12a)에 체결되는 제1 체결 돌기(22a)에 형성된다.

제2 체결 부재(932)는 y축 방향의 나머지 일측(도 7 및 도 8의 우측)에서, x축 방향으로 배치되어 y축 방향으로 제1 단자부(91)의 제1 체결 구멍(913)과, 제2 체결 구멍(923)에 삽입된다. 제2 체결 구멍(923)은 제2 체결 홈(12b)에 체결되는 제2 체결 돌기(22b)에 형성된다.

제2 걸림부(935)에는 y축 방향으로 제2 체결 구멍(923)이 형성되므로 동일 재료로 형성되는 경우, 제2 실시예의 체결 돌기(222) 및 체결 홈(122)은, 제1 실시예의 체결 돌기(222) 및 체결 홈(122) 보다 더 크게 형성될 수 있다.

리테이너(271)는 제1 단자부(91)를 수용하는 오목부(711)의 양측에 제1, 제2 체결 부재(931, 932)를 수용하는 확장부(712, 713)를 더 형성한다. 리테이너(271)는 제1 단자부(91)와 캡플레이트(30) 사이에 개재되어 제1 단자부(91)와 제1, 제2 체결 부재(931, 932)를 수용하고 제1 단자부(91)를 z축 방향으로 관통시킨다.

도 9는 도 7의 조립 평면도이다. 도 9를 참조하면, 리드(273)는 제1, 제2 체결 부재(931, 932)를 덮으며 리테이너(271)에 스냅핏 결합된다. 따라서 리드(273)는 y축 방향의 양측 중 일측(도 7 및 도 8의 좌측)에서, 제1 체결 부재(931)를 가압하여 덮고, y축 방향의 나머지 일측(도 7 및 도 8의 우측)에서, 제2 체결 부재(932)를 가압하여 덮는다.

제1, 제2 체결 부재(931, 932)가 제1, 제2 단자부(91, 92)를 서로 체결하고, 리드(273)가 리테이너(271)에 스냅핏 결합되어 제1, 제2 체결 부재(931, 932)를 가압한다. 따라서 제1, 제2 단자부(91, 92)는 강하게 체결되어 전기적인 연결을 강화할 수 있다.

리드(273)는 제1 단자부(91)에서 돌출부(911)의 외측 표면보다 더 낮게 형성된다(도 8 참조). 이 높이 차이(H2)는 볼트부(921)에 버스 바를 설치하고 너트를 체결하면, 버스 바가 제1 단자부(91)의 돌출부(911) 외측 표면에 전기적으로 접촉될 수 있게 한다(미도시).

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.

10 : 전극 조립체 11 : 양극
12 : 음극 12a, 12b : 제1, 제2 체결 홈
13 : 세퍼레이터 20 : 케이스
22a, 22b : 제1, 제2 체결 돌기 30 : 캡플레이트
32 : 전해액 주입구 33 : 밀봉마개
35 : 벤트 구멍 41, 42, 241 : 전극단자
51, 52 : 리드탭 61, 91 : 제1 단자부
62, 92 : 제2 단자부 63, 93 : 체결 부재
71, 72, 271 : 리테이너 73, 74 : 리드
81 : 버스 바 82 : 너트
83 : 댐퍼 111, 121 : 무지부
121 : 지지 홈 122 : 체결 홈
221 : 지지부 222 : 체결 돌기
311, 312 : 단자홀 431, 432 : 외측 인슐레이터
441, 442 : 내측 인슐레이터 611, 911 : 돌출부
612, 912 : 제1 결합부 613, 913 : 제1 체결 구멍
621, 921 : 볼트부 622, 922 : 제2 결합부
623, 923 : 제2 체결 구멍 631, 632 : 제1, 제2 핀
711 : 오목부 931, 932 : 제1, 제2 체결 부재
933 : 베이스 934, 935 : 제1, 제2 걸림부
H1, H2 : 높이 차이

Claims

세퍼레이터의 양면에 양극과 음극을 구비하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 내장하는 케이스;
상기 케이스의 일측 개구를 밀폐하는 캡플레이트; 및
상기 캡플레이트에 설치되는 전극단자를 포함하며,
상기 전극단자는,
상기 캡플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 케이스의 내부에서 상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 캡플레이트의 외부에 돌출되어 제1 결합부를 형성하는 제1 단자부,
상기 전극단자의 길이를 따라 설정되는 제1 방향으로 상기 제1 결합부에 결합되는 제2 결합부를 형성하고, 상기 제1 단자부에서 돌출되는 제2 단자부, 및
상기 제1 방향에 교차하는 방향으로 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부를 체결하는 체결 부재를 포함하며,
상기 체결 부재는,
상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부를 관통하여, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부를 체결하는 이차 전지.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 결합부는 오목하게 형성되고,
상기 제2 결합부는 상기 제1 결합부에 결합되도록 볼록하게 형성되는 이차 전지.
제1 항에 있어서,
상기 제1 결합부는,
상기 제1 단자부의 외면에 개방 형성되는 지지 홈, 및
상기 지지 홈에서 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로 연장 형성되는 체결 홈을 포함하고,
상기 제2 결합부는,
상기 지지 홈에 삽입되는 지지부, 및
상기 지지부에서 상기 제3 방향으로 연장 형성되어 상기 체결 홈에 삽입되는 체결 돌기를 포함하는 이차 전지.
제4 항에 있어서,
상기 체결 홈은,
상기 지지 홈보다 상기 제1 방향으로 더 오목하게 형성되고,
상기 체결 돌기는,
상기 지지부보다 상기 제1 방향으로 더 볼록하게 형성되는 이차 전지.
제4 항에 있어서,
상기 체결 부재는, 핀으로 형성되고,
상기 제1 단자부에 형성되어 상기 체결 홈에 연결되는 제1 체결 구멍, 및
상기 체결 돌기에 형성되는 제2 체결 구멍에 삽입되는 이차 전지.
제4 항에 있어서,
상기 체결 홈은,
상기 지지 홈의 상기 제3 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 홈과 제2 체결 홈을 포함하고,
상기 체결 돌기는,
상기 제1 체결 홈과 상기 제2 체결 홈에 결합되도록 상기 지지부의 상기 제3 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 돌기와 제2 체결 돌기를 포함하는 이차 전지.
제7 항에 있어서,
상기 체결 부재는,
상기 제3 방향의 양측에 제공되는 제1 핀과 제2 핀을 포함하고,
상기 제1 핀은,
상기 제3 방향 양측 중 일측에서, 상기 제2 방향으로 상기 제1 체결 구멍과 상기 제2 체결 구멍에 삽입되며,
상기 제2 핀은,
상기 제3 방향의 나머지 일측에서, 상기 제2 방향으로 상기 제1 체결 구멍과 상기 제2 체결 구멍에 삽입되는 이차 전지.
제7 항에 있어서,
상기 제1 단자부와 상기 캡플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 단자부를 수용하고 상기 제1 방향으로 관통시키는 리테이너, 및
상기 체결 부재를 덮으며 상기 리테이너에 스냅핏 결합되는 리드를 더 포함하는 이차 전지.
제9 항에 있어서,
상기 리드는,
상기 제3 방향의 양측 중 일측에서, 서로 결합되는 상기 제1 체결 홈과 상기 제1 체결 돌기를 덮고,
상기 제3 방향의 나머지 일측에서, 서로 결합되는 상기 제2 체결 홈과 상기 제2 체결 돌기를 덮는 이차 전지.
제9 항에 있어서,
상기 캡플레이트의 외측에서 단자홀에 삽입 설치되어, 상기 리테이너와 상기 캡플레이트 사이에 개재되고, 상기 단자홀과 상기 제1 단자부 사이에 개재되는 외측 인슐레이터, 및
상기 캡 플레이트의 내측에서, 상기 제1 단자부에 연결되는 상기 전극 조립체의 리드탭과 상기 캡플레이트 사이에 개재되는 내측 인슐레이터를 더 포함하는 이차 전지.
제9 항에 있어서,
상기 리드는,
상기 제1 단자부의 외측 표면보다 더 높게 형성되는 이차 전지.
세퍼레이터의 양면에 양극과 음극을 구비하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체를 내장하는 케이스;
상기 케이스의 일측 개구를 밀폐하는 캡플레이트; 및
상기 캡플레이트에 설치되는 전극단자를 포함하며,
상기 전극단자는,
상기 캡플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 케이스의 내부에서 상기 전극 조립체에 연결되고, 상기 캡플레이트의 외부에 돌출되어 제1 결합부를 형성하는 제1 단자부,
상기 전극단자의 길이를 따라 설정되는 제1 방향으로 상기 제1 결합부에 결합되는 제2 결합부를 형성하고, 상기 제1 단자부에서 돌출되는 제2 단자부, 및
상기 제1 방향에 교차하는 방향으로 상기 제1 결합부와 상기 제2 결합부를 체결하는 체결 부재를 포함하며,
상기 체결 부재는,
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장되고, 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로 돌출되어,
상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부에 삽입되는 이차 전지.
제13 항에 있어서,
상기 제1 결합부는,
상기 제1 단자부의 외면에 개방 형성되는 지지 홈, 및
상기 지지 홈에서 상기 제3 방향으로 연장 형성되는 체결 홈을 포함하고,
상기 제2 결합부는,
상기 지지 홈에 삽입되는 지지부, 및
상기 지지부에서 상기 제3 방향으로 연장 형성되어 상기 체결 홈에 삽입되는 체결 돌기를 포함하며,
상기 체결 부재는,
상기 제2 방향으로 신장되는 베이스, 및
상기 베이스에서 상기 제3 방향으로 돌출되는 제1 걸림부와 제2 걸림부를 포함하고,
상기 제1 걸림부는 상기 제1 단자부에 형성되는 제1 체결 구멍에 삽입되고,
상기 제2 걸림부는 상기 체결 돌기에 형성되는 제2 체결 구멍에 삽입되는 이차 전지.
제14 항에 있어서,
상기 체결 홈은,
상기 지지 홈의 상기 제3 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 홈과 제2 체결 홈을 포함하고,
상기 체결 돌기는,
상기 제1 체결 홈과 상기 제2 체결 홈에 결합되도록 상기 지지부의 상기 제3 방향 양측에 각각 형성되는 제1 체결 돌기와 제2 체결 돌기를 포함하며,
상기 체결 부재는,
상기 제3 방향의 양측에 제공되는 제1 체결 부재와 제2 체결 부재를 포함하고,
상기 제1 체결 부재는,
상기 제3 방향 양측 중 일측에서, 상기 제2 방향으로 배치되어 상기 제3 방향으로 상기 제1 체결 구멍과 상기 제2 체결 구멍에 삽입되며,
상기 제2 체결 부재는,
상기 제3 방향의 나머지 일측에서, 상기 제2 방향으로 배치되어 상기 제3 방향으로 상기 제1 체결 구멍과 상기 제2 체결 구멍에 삽입되는 이차 전지.
제13 항에 있어서,
상기 제1 단자부와 상기 캡플레이트 사이에 개재되어 상기 제1 단자부와 상기 체결 부재를 수용하고 상기 제1 단자부를 상기 제1 방향으로 관통시키는 리테이너, 및
상기 체결 부재를 덮으며 상기 리테이너에 스냅핏 결합되는 리드를 더 포함하며,
상기 리드는,
상기 제3 방향의 양측 중 일측에서, 상기 제1 체결 부재를 눌러 덮고,
상기 제3 방향의 나머지 일측에서, 상기 제2 체결 부재를 눌러 덮는 이차 전지.
제16 항에 있어서,
상기 리드는,
상기 제1 단자부의 외측 표면보다 더 낮게 형성되는 이차 전지.