KR101264431B1 - 역삽입 방지형 이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로 특히, 이너팩 전지의 옳은 부착방향을 제시할 수 있도록 메인커버에 역삽입 방지홈이 하나 이상 형성된 역삽입 방지형 이차전지에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 베어셀; 상기 베어셀의 제 1 면에 부착되는 메인커버를 포함하며, 상기 메인커버의 길이방향 양측 종단 중 적어도 어느 한 종단에는 한개 이상의 역삽입 방지홈이 형성되며, 상기 역삽입 방지홈은 다단형, 경사형, 평저형 및 혼합형 중 적어도 어느 한 한 형태로 형성된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 메인커버에 역삽입 방지홈을 한개 이상 형성하여 이너팩 전지의 옳은 부착방향을 제시하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 평저형, 다단형, 계단형 및 이의 혼합형 역삽입 방지홈을 제시함으로써, 제조비용 대비 효율을 고려하여 역삽입 방지홈을 선택하여 이용할 수 있는 것이 가능해진다.

역삽입, 이차전지, 수지몰딩커버, 사출커버

Description

역삽입 방지형 이차전지{Rechargeable Battery For Preventing Reverse Insertion}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역삽입 방지형 이차전지의 분해사시도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예 중 다른 형태의 메인커버를 가지는 이차전지를 도시한 사시도.

도 3a 및 도 3b는 평저형 역삽입 방지홈의 다양한 예를 도시한 예시도들.

도 4a 내지 도 4d는 경사형 역삽입 방지홈의 다양한 형태를 도시한 예시도들.

도 5a 내지 도 5d는 다단형 역삽입 방지홈의 예를 도시한 예시도들.

도 6a 내지 도 6c는 혼합형 역삽입 방지홈의 예를 도시한 예시도들.

도 7은 본 발명의 역삽입 방지홈의 적용이 가능한 이차전지의 예를 도시한 분해사시도.

도 8은 본 발명의 역삽입 방지홈의 적용이 가능한 다른 이차전지의 예를 도시한 분해사시도.

도 9는 도 7 및 도 8에 적용가능한 베어셀을 상세하게 도시한 분해사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 21, 41, 49, 59, 91, 107 : 베어셀 3, 71 : 메인커버

5, 27, 37, 45, 53, 61, 73 : 역삽입 방지홈

7, 31, 77a, 115 : 노출단자 9, 85, 105, 143 : 전극단자

11, 87, 145 : 가스켓 13, 93, 147 : 캡플레이트

15, 23, 108, 131 : 캔 17 : 제 1 면

25, 35, 43, 51, 63 : 수지몰딩커버

29, 33, 47, 57, 67, 102 : 측면커버

44, 52, 64 : 상면 46, 65 : 경사면

54, 66 : 제 1 바닥면 55 : 제 2 바닥면

75 : 노출단자홀 77, 101 : 회로모듈

79, 81, 109 : 리드 83, 119, 151 : 절연플레이트

89, 149 : 전해액 주입공 117 : 온도반응소자

157 : 단자통공 153 : 단자플레이트

133 : 절연케이스 135 : 캡조립체

127 : 전극조립체 137, 139 : 인출단자

141 : 절연테입 121 : 양극

123 : 음극 125 : 세퍼레이터

본 발명은 이차전지에 관한 것으로 특히, 이너팩 전지의 옳은 부착방향을 제시할 수 있도록 메인커버에 역삽입 방지홈이 하나 이상 형성된 역삽입 방지형 이차전지에 관한 것이다.

이차전지(Rechargeable Battery 또는 Secondary Battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 수회 이상 가능한 전지를 의미한다. 이러한 이차전지는 셀룰라폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더와 같은 휴대용 전자장치로부터 하이브리드 차량에 이르기까지 다양한 분양에서 사용되고 있다.

특히, 리튬을 이용한 이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 기존에 전자장비의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지나 니켈-수소(Ni-MH)전지의 작동전압에 비해 약 3배 정도 높은 작동전압을 가진다. 또한, 리튬 이차전지는 단위 중량당 에너지밀도가 높아 여타의 전지에 비해 소형 또는 박형으로 제조하는 것이 가능하다. 이러한 장점들로 인해 리튬 이차전지는 종래의 니켈-카드뮴전지나 니켈-수소전지에 비해 다양한 전자장비에 이용하기 용이하며, 이로 인해 리튬 이차전지의 사용분야가 급속히 증가, 확대되는 추세이다.

이러한, 리튬 이차전지는 전자장비에 장착되되는 형태에 따라 이너팩(Inner Pack)과 하드팩(Hard Pack)으로 구분할 수 있다. 이너팩의 경우 수납공간과 이 수납공간을 밀폐하는 덮개가 마련된 전자장비에 이용되는 형태로 이차전지를 보호하기 위한 기초적인 외장재만 구비한다. 반면 하드팩은 수납공간은 전자장비에 마련되고, 이를 밀폐하기 위한 덮개는 이차전지가 담당하는 형태로 이용된다. 즉, 수 납공간을 밀폐할 수 있는 덮개가 이차전지의 케이스와 일체형으로 제작되어, 이차전지의 착탈로 수납공간의 밀폐 여부를 결정할 수 있는 형태이다.

이러한 리튬 이차전지 중 이너팩 전지의 경우, 대체적으로 직육면체 구조를 가지게 된다. 이로인해, 수납공간의 형태가 이차전지의 외관과 유사한 경우, 사용자들에 의해 적합하지 않은 이차전지를 전자장비에 결합하여 전자장비 및 이차전지의 고장, 파손 및 오동작이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다. 이러한 문제가 이너팩에 집중되는 이유는 하드팩의 경우 덮개의 형태를 달리함으로써 전자장비와 이차전지의 호응관계를 사용자가 용이하게 식별할 수 있는 반면, 이너팩의 경우는 그렇지 않기 때문이다. 즉, 이차전지의 경우 이너팩형 이차전지가 수납되는 공간이 전자장비에 마련되고, 이너팩형 이차전지의 수납공간을 밀폐하는 커버가 별도로 구비된다. 아울러, 이너팩형 이차전지의 형태는 전극조립체가 수납되는 캔에 의존하게 되며, 캔의 형태는 이너팩형 이차전지의 충전용량을 최대화하는 방향에 주안점을 두어 생산된다. 더욱이 종래의 이너팩형 이차전지는 대략 직육면체의 캔을 이용하게 되어 대체적으로 이너팩형 이차전지 간의 구분이 용이하지 않은 문제점이 있다. 이로인해, 일부 사용자들이 이차전지의 크기와 형태가 유사한 경우 해당 전자장비에 사용할 수 있는 이차전지인지의 여부를 확인하지 않고 결합하게 됨으로써 전자장비 및 이차전지의 파손을 야기하고 있다.

또한, 이차전지의 형태가 직육면체 구조를 주로 채택함으로 인해 시인성이 나쁜 곳에서의 부착, 부주의한 부착으로 인해 잘못된 방향으로 이차전지를 삽입 부착하는 경우도 빈번하게 발생하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이너팩 전지의 옳은 부착방향을 제시할 수 있도록 메인커버에 역삽입 방지홈이 하나 이상 형성된 역삽입 방지형 이차전지를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제조비용 대비 효율을 고려하여 역삽입 방지홈을 선택, 적용할 수 있도록, 평저형, 다단형, 계단형 및 이의 혼합형 등 다양한 역삽입 방지홈의 구성을 제시하는 것이 가능한 역삽입 방지형 이차전지를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 모장치와 이차전지 간의 결합시 필요에 따라 적합한 역삽입 방지홈을 채택하고, 이를 통해 안정적으로 이차전지를 모장치에 부착할 수 있도록 필요에 따라 역삽입 방지홈의 복잡도를 증감할 수 있도록 한 역삽입 방지형 이차전지를 제공하는 것이다.

마지막으로, 본 발명의 다른 목적은 역삽입 방지홈의 기능을 최대화할 수 있도록 역삽입 방지홈 형성에 따라 측면커버와 같은 외장재의 형태를 달리하는 것이 가능하도록 한 역삽입 방지형 이차전지를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 베어셀; 상기 베어셀의 제 1 면에 부착되는 메인커버를 구비하며, 상기 메인커버의 길이방향 양측 종단 중 적어도 어느 한 종단에는 하나 이상의 역삽입 방지홈이 형성되며, 상기 역삽입 방지홈은 다단형, 경사형, 평저형 및 혼합형 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성된다.

상기 다단형은, 상기 제 1 면으로부터의 높이가 다른 바닥면이 둘 이상 형성될 수 있다.

상기 다단형은, 하나 이상의 바닥면이 "T"자형으로 형성된 역삽입 방지홈일 수 있다.

상기 경사형은, 하나의 경사면에 의해 역삽입 방지홈을 형성하는 외경사면형, 대면하거나 이어지는 두 경사면이 역삽입 방지홈을 형성하는 양면 경사형 및 셋 이상의 경사면에 의해 역삽입 방지홈이 형성되는 다면경사형 중 적어도 어느 한 형태일 수 있다.

상기 평저형은, 상기 제 1 면과 대면하는 상기 메인커버의 일면으로부터 함몰된 바닥면이 하나 형성될 수 있다.

상기 메인커버는, 사출물커버일 수 있다.

상기 베어셀은 전극단자를 더 구비하며, 상기 전극단자는 상기 제 1 면에 형성될 수 있다.

상기 메인커버는, 수지몰딩커버일 수 있다.

상기 베어셀은 전극단자를 더 구비하며, 상기 전극단자는 상기 제 1 면과 이웃한 제 2 면에 형성될 수 있다.

상기 수지몰딩커버 내부에 형성되는 회로모듈, 상기 회로모듈과 상기 베어셀 을 연결하기 위한 리드전극, 상기 베어셀의 상기 리드전극 부착면에 결합되는 측면커버를 더 구비하며, 상기 측면커버의 일측 종단은 상기 수지몰딩커버와 결합될 수 있다.

상기 역삽입 방지홈은, 상기 회로모듈과 상기 측면커버 사이에 형성될 수 있다.

상기 역삽입 방지홈은, 상기 측면커버의 상기 종단은 상기 역삽입 방지홈의 바닥면 높이와 같게 형성될 수 있다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 특징 및 작용들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 상세한 설명에서 명백히 드러나게 될 것이다. 이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 아울러, 첨부도면은 실측에 의해 도시한 것이 아니라, 당업자의 이해를 돕기 위해 실제 상용품과 유사하게 도시한 것으로 일부 과장이나 생략이 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역삽입 방지형 이차전지의 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 베어셀(1), 메인커버(3)를 구비하며, 메인커버(3)에는 하나 이상의 역삽입 방지홈(5)이 형성된다.

베어셀(1)은 역삽입 방지홈(5)이 형성된 메인커버(3)가 부착된다. 이 베어셀(1)은 금속재 캔(15)에 전극조립체가 수납된 후 캡 조립체가 결합되며, 이로인해, 베어셀(1)의 한 면은 전극조립체 중 캡 플레이트(13)가 위치하게 된다. 베어 셀(1)에 대한 상세한 구조는 도 9를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 베어셀(1)과 메인커버(3)의 결합 방법은 도 1에 도시한 것과 같이 전극단자(9)가 형성된 캡플레이트(13) 면에 메인커버(3)가 부착 또는 형성되거나, 캡플레이트(13)면과 이웃한 면에 메인커버(3)가 부착 또는 형성되는 방법이 있다. 이하, 베어셀(1)의 여러면 중 메인커버(3)가 부착된 면을 "제 1 면"이라 칭하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.

메인커버(3)에는 이차전지를 다른 장치에 결합하는 경우, 부착방향을 정의하기 위한 역삽입 방지홈(5)이 형성된다. 또한, 메인커버(3)의 내부에는 베어셀(1)의 충방전을 제어하고, 안정적인 동작을 확보하기 위한 회로모듈(미도시)이 구비되며, 베어셀(1)과 다른 장치의 연결을 위한 노출단자(7)가 형성된다. 이를 위해, 메인커버(3)는 베어셀(1)의 제 1 면(17)에 부착 또는 형성된다. 메인커버(3)는 다양한 형태가 있으나 대표적인 것으로 사출커버(3)와 수지몰딩커버를 예로 하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다. 도 1에 도시된 커버는 사출커버(3)를 도시한 것으로 사출커버(3)는 슬리브(Sleeve) 형태 또는 캡(cap) 형태로 제작된다. 이 사출커버(3)를 제 1 면(17), 즉 도 1에서 캡 플레이트(13)가 위치하는 면에 부착하여 이차전지를 제조한다. 이때, 메인커버(3) 내부의 회로모듈은 전극단자(9) 및 캡 플레이트(13)와 전기적으로 연결된다.

역삽입 방지홈(5)은 이차전지를 다른 장치에 끼우는 경우 이차전지의 삽입 방향을 정의하기 위해 메인커버(3)에 하나 이상 형성된다. 아울러, 이차전지가 장착되는 장치의 수납공간에는 이 역삽입 방지홈(5)과 호응을 이루는 돌기부가 형성 되어 이차전지가 옳은 방향으로 부착되도록 유도한다. 이를 위해, 역삽입 방지홈(5)은 다단형, 경사형, 평저형 및 이들을 하나 이상 혼합한 혼합형이 있을 수 있다. 이외에도 역삽입 방지홈(5)의 형태로 엠보싱형(Embossing), 반구 요철형 등이 있을 수 있다. 이러한 역삽입 방지홈(5)은 메인커버(3)의 어떤 부분에도 형성할 수 있으나, 본 발명에서는 노출단자(7)가 형성된 면 즉, 베어셀(1)의 직상 방향의 면에 형성된는 것을 기준으로 하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예 중 다른 형태의 메인커버를 가지는 이차전지를 도시한 것으로 수지몰딩커버를 메인커버로 하는 이차전지를 도시한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 도 2는 팩(Pack) 전지를 도시한 것으로 수지몰딩커버(25)를 메인커버로 구비하는 이차전지를 도시한 것이다. 도 1에서도 메인커버가 수지몰딩 방식을 이용하여 제조될 수 있음을 설명하였으며, 도 2에서도 수지몰딩커버(25)가 아닌 사출커버를 이용할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 베어셀(21), 수지몰딩커버(25) 및 측면커버(29a, 29b)가 도시되어 있다.

도 2에서 베어셀(21)의 전극단자가 도시되지는 않았지만, 제 1 측면커버(29a) 방향에 형성되어 있다. 즉, 도 1의 베어셀을 90도 회전시킨 형태로 베어셀이 배치되고, 도 2에서는 메인커버가 형성 또는 부착되는 제 1 면이 전극단자 형성면과 이웃한 면이 된다. 측면커버 중 제 2 측면커버(29b)는 전극단자가 형성된 면(이하 "제 2 면"으로 지칭하기로 한다)과 대면하는 제 3 면에 부착된다. 제 1 및 제 2 측면커버(29a, 29b)는 일측 종단(도면에서 수지몰딩커버 방향)에서 수지몰 딩커버와 결합된다.

그리고, 수지몰딩커버(25)에는 노출단자와 함께 역삽입 방지홈(27)이 형성된다. 도 2에 도시한 역삽입 방지홈(27)은 경사면이 둘 형성된 경사형 역삽입 방지홈(27)이며 다른 형태의 역삽입 방지홈을 적용하는 것도 가능하다.

아울러, 도 2에서는 역삽입 방지홈(27)이 제 2 측면커버(29b) 부근에 형성된 것으로 도시하였지만, 제 1 측면커버(29a)와 노출단자(31)의 사이에만 형성될 수도 있고, 수지몰딩커버(25)의 길이방향 양측 종단 두 곳 모두에 형성될 수도 있다.

도 3a 및 도 3b는 평저형 역삽입 방지홈의 다양한 예를 도시한 예시도들이다. 도 3a 및 도 3b는 도 2의 팩전지를 기본으로 하여 설명하기로 한다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 우선 도 3a는 평저형 역삽입 방지홈 중 측면커버(33a)와 수지몰딩커버(35)에 포함되는 회로모듈의 사이에 형성되는 역삽입 방지홈을 도시한 것이다. 즉, 역삽입 방지홈이 측면커버(33a)에 인접한 곳에 형성되도록 한 것으로, 역삽입 방지홈(37)을 가장 단순한 형태로 형성한 것이다. 평저형 역삽입 방지홈(37)은 수지몰딩커버(35) 특히, 베어셀(39a)의 직상방향 표면의 높이보다 낮게 형성하는 것을 특징으로 한다. 도 3a에서는 역삽입 방지홈의 폭방향 즉, 수지몰딩커버의 길이방향과 수직인 방향이 개방된 것으로 도시하였지만, 폐쇄형으로 형성하는 것도 가능하다.

도 3b는 도 3a와 달리 측면커버(33b)의 높이를 평저형 역삽입 방지홈(37b)의 평저면(41) 높이와 동일하게 형성한 경우이다. 평저형 역삽입 방지홈(37)의 평저면(41)의 높이는 하부에 위치하는 리드전극, 회로모듈 및 온도소자와 같은 부속소 자가 외부로 노출되지 않고, 적절하게 보호될 수 있을 정도에서 결정되어야 한다. 상용 이차전지에 적용하는 경우 수지몰딩커버(35)의 길이가 5Cm 이하인 경우에 부속소자와 평저면(41)간의 간격은 최소 0.1mm 이상이 되어야 한다. 한편, 도 1의 사출커버의 경우 측면커버가 부착되지 않는 점을 제외하면 도 3a 및 도 3b의 형태를 동일하게 적용할 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 4a 내지 도 4d는 경사형 역삽입 방지홈의 다양한 형태를 도시한 예시도들로서, 도 2의 팩전지를 위주로 설명하기로 한다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 우선, 도 4a는 외면경사형 역삽입 방지홈(45a)을 도시한 것이다. 외면경사형 역삽입 방지홈(45a)는 수지몰딩커버(43a)의 상면(44a)으로부터 수지몰딩커버(43a)의 장측변 또는 바닥면으로 경사면(46a)을 하나 형성하는 형태이다. 도 4a에서는 경사방향이 폭방향인 것으로 도시하였지만, 길이방향으로 형성하는 것도 가능하다.

도 4b 및 도 4c는 양면경사형 역삽입 방지홈(45b, 45c)로 형성된 방향이 경사면(46b)의 방향이 폭방향인 양면경사형 역삽입 방지홈(45b)과, 경사면(46c) 방향이 길이방향인 양면경사형 역삽입 방지홈(45c)을 도시한 것이다. 그리고, 도 4b 및 도 4c에서는 한 쌍의 경사면(46b, 46c) 마주보는 형태로 형성하였지만, 경사면(46b, 46c)의 한 변이 맞붙는 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 각 경사면(46b, 46c)의 경사각은 서로 다르게 형성될 수도 있다. 아울러 도 4b에서 경사면의 영역이 도 3b에서와 같이 측면커버(47b)까지 연장되어 측면커버(47b)의 종단형태도 경사지게 형성될 수 있다. 아울러, 도 3c에서는 측면커버(47c)의 높이가 경사형 역 삽입 방지홈(45c)의 바닥높이와 같게 형성될 수도 있다.

도 4d는 3면 이상의 다면으로 이루어진 경사형 역삽입 방지홈(45d)을 도시한 예시도이다. 도 4d에서와 같이 경사형 역삽입 방지홈(45d)는 수지몰딩커버(43d)의 상면(44d)으로부터 베어셀(49d) 방향으로 경사지게 형성되는 경사면(46d)이 3면 이상 형성되도록 할 수도 있다. 아울러, 이 다면 경상형 역삽입 방지홈(45d)의 형태는 다각뿔, 윗면의 넓이와 아랫면의 넓이가 다른 다각 기둥 형태로 형성될 수도 있다.

도 5a 내지 도 5d는 다단형 역삽입 방지홈의 예를 도시한 예시도들이다.

도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 도 5a 및 도 5b는 형성방향이 다른 "T"형 다단 역삽입 방지홈(53a, 53b)을 도시한 것이다. 도 5a 및 도 5b는 도 3의 평저형 역삽입 방지홈이 2단 이상으로 형성된 것이다. 즉, 수지몰딩커버(51a, 51b)의 상면(52a, 52b)로부터 베어셀(59a) 방향으로 서로 높이가 다른 2단 이상의 바닥면(54a, 55a, 54b, 55b)을 형성하여 역삽입 방지홈(53a, 53b)를 구성한다. 이와 같은 형태 중 도 5a는 길이방향으로 다단이 형성된 것이고, 도 5b는 폭방향으로 다단이 형성된 경우이다. 또한, 도 5a 및 도 5b에서는 깊이방향 즉, 상면으로부터 베어셀(59a) 방향으로 제 1 깊이에 제 1 바닥면(54a, 54b)가 형성되고, 이보다 더 깊게 제 2 바닥면(55a, 55b)가 형성되어 "철(凸)"자를 뒤집어 놓은 형태로 역삽입 방지홈(53a, 53b)이 형성된다. 이때, 제 1 바닥면(54a, 54b)가 동일한 높이에 형성된 것으로 도시하였으나, 한 쌍의 제 1 바닥면(54a, 54b)은 서로 다른 높이를 가지도록 형성될 수도 있다.

도 5c 및 도 5d는 계단형태의 다단 역삽입 방지홈(53c, 53d)을 형성한 것으로, 폭방향와 길이방향으로 형성된 예를 도시하였다. 도 5c 및 도 5d에서는 2단으로 도시하였으나, 바닥면(55c, 55d)의 수는 이보다 많게 할 수도 있다.

도 6a 내지 도 6c는 혼합형 역삽입 방지홈의 예를 도시한 예시도들이다.

도 6a는 양면 경사형과 평저형을 혼합한 형태의 역삽입 방지홈(61a)을 도시하였다. 이 도 6a의 혼합형 역삽입 방지홈(61a)은 수지몰딩커버(63a)의 상면(64a)으로부터 바닥면(66a)으로 두 개의 경사면(65a)가 형성되도록 한 형태이며, 바닥면(66a)의 높이와 측면커버(67a)의 높이가 같게 되도록 형성한 것이다. 물론 경사면(65a)의 수는 이보다 많거나 적어질 수 있으며, 경사면의 형성 위치도 상이해 질 수 있다.

도 6b는 도 6a를 보다 복잡한 구조로 확장한 형태의 역삽입 방지홈(61b)이다. 도 6b도 도 6a와 마찬가지로 2개의 경사면(65b)을 가지도록 구성하였지만, 바닥면(66b, 68b)이 서로 다른 높이의 2개면으로 구성된 경우를 도시하였다. 또한, 단차진 서로 다른 두 바닥면(66b, 68b)간의 경계도 경사면으로 형성하여 역삽입 방지홈(61b)의 복잡도를 높이는 형태로 형성되었다.

도 6c는 3개의 바닥면(66c, 68c, 69c)과 3면의 경사면(65c)를 가지도록 한 혼합형 역삽입 방지홈(65c)이다. 도 6c는 중앙 즉, 측면커버(67c)와 인접한 바닥면(66c)의 높이와 좌우의 바닥면(68c, 69c)의 높이를 다르게 한 것으로, 도 6c에서는 좌우의 바닥면(68c, 69c)의 높이가 중앙의 바닥면(66c)보다 더 낮게 형성된 것으로 도시하였다. 그리고, 수지몰딩커버(63c)의 상면(64c)로부터 각 바닥면(66c, 68c, 69c)으로 이어지는 면이 경사지도록 형성하였다. 도 6c의 경우 각 바닥면(66c, 68c, 69c)의 높이가 모두 다르도록 형성하는 것이 가능하며, 경사면(65c)의 경사각도 모두 다르게 하는 것이 가능하다.

전술한 도 3 내지 도 6의 역삽입 방지홈은 평저형과 같이 단순한 형태와, 혼합형과 같이 복잡한 형태의 어느 형태로든 형성하는 것이 가능하다. 혼합형과 같이 복잡도가 증가하는 경우에 이차전지의 잘못된 부착을 좀더 확실히 저지할 수 있는 반면 금형의 형태가 복잡해짐으로 인해 제조 비용이 다소 상승하게 된다. 반면에 평저형과 같이 매우 단순한 형태의 역삽입 방지홈을 채택하는 경우 금형의 복잡도가 감소하여 제조비용은 저렴해지지만, 유사 구조를 가지는 경우 이차전지의 잘못된 결합이 쉽게 발생할 수 있다. 따라서, 제조비용과 방지홈의 기능면에서 적절한 수준을 확보하여 역삽입 방지홈을 제작하는 것이 바람직하다. 아울러, 역삽입 방지홈을 수지몰딩커버의 상면보다 높게 형성하는 형태도 채택하면 더욱 정확하게 역삽입 방지홈의 기능을 확보할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 역삽입 방지홈의 적용이 가능한 이차전지의 예를 도시한 분해사시도로서, 도 1에 적용가능한 일례를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 적용가능한 이차전지는 메인커버(71), 회로모듈(77) 및 베어셀(91)을 구비한다.

메인커버(71)는 상술한 바와 같이 수지몰딩커버 또는 사출커버에 의해 구성이 가능하며, 역삽입 방지홈(73)이 형성된다. 도 7에서는 양면 경사형 역삽입 방지홈(73)을 도시하였다. 그리고, 메인커버(71)는 회로모듈(77)의 노출단자(77a)가 외부장치와 연결될 수 있도록 노출단자홀(75)이 노출단자(77a)의 수만큼 형성된다. 사출커버를 메인커버(71)로 이용하는 경우, 메인커버(71)는 베어셀(91)의 전극단자(85)가 형성된 면에 슬리브(Sleeve) 형태로 부착되며, 이를 위해 메인커버(71)는 캡(Cap) 형태로 제작된다. 수지몰딩커버를 메인커버(71)로 이용하는 경우, 베어셀(91)에 회로모듈(77)을 부착하여 제조한 코어팩을 금형에 삽입하고 핫 멜트 수지를 공급하여 수지몰딩커버를 형성한다.

회로모듈(77)은 노출단자(77a), 인쇄회로기판(77b), 회로소자(77c) 및 접속단자(77d)를 구비하며, 베어셀(91)의 충방전을 제어한다. 특히, 회로모듈(77)에는 베어셀(91)을 보호하기 위한 보호회로가 형성될 수 있으며, 이를 위해 서멀퓨즈(ThermalFuse), 서멀브레이커(Thermal Breaker), PTC(Positive Temperature Coefficient)와 같은 온도반응소자를 더 구비할 수 있다. 회로모듈(77)의 인쇄회로기판(77b) 일면에는 노출단자(77a)가 형성되고, 타면에는 회로의 구성을 위한 회로소자(77c) 및 베어셀(91)과의 접속을 을 위한 접속단자(77d)가 형성된다.

회로모듈(77)과 베어셀(91)의 연결은 리드(79, 81)에 의해 이루어지며, 베어셀(91)의 캡 플레이트(93) 및 접속단자(77d)를 연결하는 제 1 리드(81), 전극단자(85) 및 접속단자(77d)를 연결하기 위한 제 2 리드(79)로 구성된다. 아울러, 제 2 리드(79)와 캡 플레이트(93)의 사이에는 제 2 리드(79)와 캡 플레이트(93)간의 합선을 방지하기 위한 절연플레이트(83)가 구비된다.

베어셀(91)은 후술할 도 9에서 보다 상세히 설명하겠지만, 전극조립체를 수납하며 캡 조립체에 의해 밀봉된다. 베어셀(91)의 일면은 캡 조립체 중 캡 플레이 트(93)가 노출되도록 결합되며, 캡 플레이트(93)에는 전해액 주입을 위한 전해액 주입구(89), 전극단자(85) 및 전극단자(85)와 캡 플레이트(93) 간의 절연을 위한 가스켓(87)이 형성된다.

도 8은 본 발명의 역삽입 방지홈의 적용이 가능한 다른 이차전지의 예를 도시한 분해사시도로서, 도 2에 적용가능한 일례를 도시한 것이다.

도 8의 이차전지는 메인커버를 생략학고 도시한 것으로, 전극단자(105)가 형성된 면과 이웃하는 면에 메인커버가 부착 또는 형성되는 팩형 이차전지를 도시한 것이다. 이 도 8을 설명함에 있어서, 도 7과 동일한 구성 및 작용에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8을 참조하면, 이차전지는 회로모듈(101) 및 리드전극부(109 : 109a, 109b) 및 베어셀(107)을 구비한다.

베어셀(107)의 제 1 면은 전극단자(105)가 인출된 면과 이웃하는 면으로 메인커버(미도시) 및 회로모듈(101)이 부착된다. 또한 베어셀(107)에는 메인커버의 부착 또는 형성됨과 아울러, 회로모듈(101)과 베어셀(107)을 전기적으로 연결하기 위한 리드전극부(109) 및 측면커버(102)가 부착된다. 그리고, 베어셀(107)과 리드전극부(109) 및 회로모듈(101)의 사이에는 절연층(119)이 구비된다.

회로모듈(101)은 상술한 바와 같이 베어셀(107)의 충방전 제어회로가 형성된다. 이 회로모듈(101)은 보호회로일 수 있으며, 도 8에는 온도반응소자(117)가 리드전극부(109a)와 회로모듈(101)의 사이에 배치된 예를 도시하였다.

리드전극부(109)는 전극단자(105)와 회로모듈(101)을 연결하기 위한 제 1 리 드전극(109a), 베어셀(107)의 캔(108)과 회로모듈(101)을 연결하기 위한 제 2 리드전극(109b)를 구비한다.

측면커버(102)는 제 1 측면커버(102a)와 제 2 측면커버(102b)로 구성된다. 제 1 측면커버(102a)는 전극단자(105)가 형성된 면에 제 1 리드전극(102a)를 덮도록 부착되며, 제 2 측면커버(102b)는 전극단자 형성면과 대면하는 면에 제 2 리드전극(102b)를 덮도록 형성된다. 이미 설명한 바와 같이, 메인커버로 수지몰딩커버를 이용하는 경우, 수지몰딩커버의 양측종단은 리드전극의 종단이 함몰되도록 형성된다.

도 9는 도 7 및 도 8에 적용가능한 베어셀을 상세하게 도시한 분해사시도이다.

본 발명에 적용가능한 베어셀은 양극(121) 및 음극(123)의 인출단자(또는 전극 탭)를 가지는 전극조립체(127), 일측이 개구되고 전극조립체(127)를 수용하기 위한 공동(129)이 형성된 캔(131) 및 캔(131)의 개구부에 결합되는 캡 조립체(135)와 절연케이스(133)를 구비한다.

캔(131)은 대략 직육면체의 공동(129)을 가지는 기둥(또는 우물) 형태의 용기이며, 주로 딥 드로잉(Deep Drawing) 방법을 이용하여 제작한다. 이러한 캔(131)은 공동(129)에 전극조립체(127)를 수용함과 아울러, 개구된 부분을 통해 캡 조립체(135) 및 절연케이스(133)와 결합된다. 캔(131)의 재질은 내열성, 내마모성, 전기전도성과 같은 기계적, 전기적 특성이 우수한 알루미늄(Al) 또는 이의 합금을 사용하는 것이 바람직하지만, 사용용도에 따라 재질은 달리할 수 있다. 또 한, 캔(131)은 양극단자(137)와 전기적으로 접촉되어 양극단자(137) 대신 양극으로 이용하는 것이 가능하다.

전극조립체(127)는 전기용량을 높이기 위해 양극(121) 및 음극(123)을 넓은 판형 또는 금속박(Foil) 형태로 형성하고, 세퍼레이터(125)를 양극(121) 및 음극(123) 사이에 삽입, 적층하여 와형으로 권취한 '젤리롤(Jelly Roll)' 형태로 이용한다.

양극(121) 및 음극(123)은 각각 알루미늄 금속박과 구리 금속박에 슬러리(Slurry)를 코팅 건조하여 제조된다. 이때, 슬러리는 양극(121) 및 음극(123) 각각의 활물질과 활물질을 금속박에 점착하도록 하는 고정제로 구성된다. 양극 활물질로는 주로 리튬함유 산화물이 이용되고, 음극 활물질로는 하드카본, 소프트카본 또는 흑연과 같은 탄소 재료가 주로 이용된다.

세퍼레이터(125)는 양극(121)과 음극(123)을 절연하기 위해 양극(121)과 음극(123) 사이에 배치된다. 또한 세퍼레이터(125)는 양극(121)과 음극(123) 간의 이온 이동을 위한 통로를 제공한다. 이를 위해 세퍼레이터(125)는 다공성의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체(Co-polymer)를 이용한다. 이러한 세퍼레이터(125)는 양극(121)과 음극(123)의 폭보다 크게 형성하는 것이 양극(121)과 음극(123)의 단락을 방지하는데 유리하다.

그리고 전극조립체(127)는 양극(121) 및 음극(123) 각각과 연결된 양극단자(137) 및 음극단자(139)가 인출된다. 이 양극단자(137) 및 음극단자(139)는 외부회로나 장치와의 1차적인 도전경로로 이용되며, 전극조립체(127)의 외부로 단 자(137, 139)가 인출되는 부분에 극판 간의 단락을 방지하기 위하여 절연테잎(141)과 같은 절연재에 의해 절연된다. 통상, 양극단자(137)는 캔(131)과 접촉되고, 음극단자(139)는 캡조립체(135)의 전극단자(143)와 접촉된다.

캡 조립체(135)는 캡플레이트(147), 전극단자(143), 절연플레이트(151) 및 단자플레이트(153)를 포함하여 구성된다.

캡플레이트(147)는 단자통공(157) 및 전해액 주입공(149)이 형성된다. 단자통공(157)에는 절연을 위한 가스켓(145)을 사이에 두고 전극단자(143)가 관통하여 음극단자(139)와 연결된다. 이 캡플레이트(147)는 절연케이스(133)의 리드통공(155)을 통해 인출된 양극단자(137)가 전기적으로 연결될 수 있다. 전해액 주입공(149)은 캔 내부로 전해액을 주입하는 통로로 이용되며, 전해액 주입 후 밀봉된다. 여기서, 전극단자(143)와 연결되는 전극 및 캡 플레이트(147)와 연결되는 전극은 상술한 바와 반대로 이루어질 수도 있다.

아울러, 이차전지는 절연케이스(133)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 절연케이스(133)는 일측에서 캔(131) 및 전극 조립체(135)의 상부에 결합됨과 아울러, 타측에서 캡조립체(135)에 안착된다. 또한, 절연케이스(133)에는 양극단자(137) 및 음극단자(139)가 관통하는 리드통공(155)이 형성된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 메인커버에 역삽입 방지홈을 하나 이상 형성하여 이너팩 전지의 옳은 부착방향을 제시하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 평저형, 다단형, 계단형 및 이의 혼합형 역삽입 방지홈을 제시함으로써, 제조비용 대비 효율을 고려하여 역삽입 방지홈을 선택하여 이용할 수 있는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 형태에 따라 복잡도를 증가시키는 방법을 제시하여 모장치와 이차전지 간의 결합시 필요에 따라 적합한 역삽입 방지홈을 채택하고, 이를 통해 안정적으로 이차전지를 모장치에 부착하는 것이 가능하다.

마지막으로, 본 발명에 따른 역삽입 방지형 이차전지는 역삽입 방지홈의 형성에 따른 측면커버와 같은 외장재의 형태를 달리함으로써 역삽입 방지홈의 기능을 최대화하는 것이 가능하다.

이상에서 설명한 것은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 청구항에 의해 한정되어야 할 것이다. 또한, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해해야 할 것이다.

Claims (12)

1. 베어셀;

   상기 베어셀의 제 1 면에 부착되는 메인커버를 구비하며,

   상기 메인커버의 길이방향 양측 종단 중 적어도 어느 한 종단에는 하나 이상의 역삽입 방지홈이 형성되며,

   상기 역삽입 방지홈은 상기 제 1 면으로부터의 높이가 다른 둘 이상의 바닥면이 "T" 자형의 다단형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 역삽입 방지홈은 경사형의 형태를 더 포함하도록 형성되고,

   상기 경사형은,

   하나의 경사면에 의해 역삽입 방지홈을 형성하는 외경사면형,

   대면하거나 이어지는 두 경사면이 역삽입 방지홈을 형성하는 양면 경사형 및 셋 이상의 경사면에 의해 역삽입 방지홈이 형성되는 다면경사형 중 적어도 어느 한 형태인 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 역삽입 방지홈은 평저형의 형태를 더 포함하도록 형성되고,

   상기 평저형은, 상기 제 1 면과 대면하는 상기 메인커버의 일면으로부터 함몰된 바닥면이 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 메인커버는, 사출물커버인 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 베어셀은 전극단자를 더 구비하며,

   상기 전극단자는 상기 제 1 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 메인커버는, 수지몰딩커버인 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 베어셀은 전극단자를 더 구비하며,

   상기 전극단자는 상기 제 1 면과 이웃한 제 2 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 수지몰딩커버 내부에 형성되는 회로모듈,

    상기 회로모듈과 상기 베어셀을 연결하기 위한 리드전극

    상기 베어셀의 상기 리드전극 부착면에 결합되는 측면커버를 더 구비하며,

    상기 측면커버의 일측 종단은 상기 수지몰딩커버와 결합되는 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 역삽입 방지홈은, 상기 회로모듈과 상기 측면커버 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 역삽입 방지홈은, 상기 측면커버의 상기 종단은 상기 역삽입 방지홈의 바닥면 높이와 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 역삽입 방지형 이차전지.

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