KR101352976B1 - 이차전지 - Google Patents

이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101352976B1
KR101352976B1 KR1020120078508A KR20120078508A KR101352976B1 KR 101352976 B1 KR101352976 B1 KR 101352976B1 KR 1020120078508 A KR1020120078508 A KR 1020120078508A KR 20120078508 A KR20120078508 A KR 20120078508A KR 101352976 B1 KR101352976 B1 KR 101352976B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cap plate
lead
secondary battery
insulating
electrode terminal
Prior art date
Application number
KR1020120078508A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130039655A (ko
Inventor
용준선
김창섭
이상진
노세원
박상진
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Publication of KR20130039655A publication Critical patent/KR20130039655A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101352976B1 publication Critical patent/KR101352976B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15—Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/593—Spacers; Insulating plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 전극 조립체가 수용된 케이스를 마감하는 것으로, 캡 플레이트와, 캡 플레이트 상에 배치되고 제1 리드를 포함하는 안전소자와, 전극 조립체와 제1 리드를 전기적으로 연결하는 전극 단자를 포함하고, 캡 플레이트는, 도전성 기재 및 제1 리드가 지지되는 제1 절연부를 포함하고, 도전성 기재와 제1 절연부는 일체적으로 형성된다.
본 발명에 의하면, 절연부가 일체화된 캡 플레이트를 적용하여 이차전지의 조립작업이 단순화되며, 부품 탑재를 위한 공간 활용도가 향상되는 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지{Battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술 개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급증하고 있다. 이러한 이차전지는 안전성을 고려하여 과열, 과전류 등의 오동작을 감지하고 전류 차단 등의 보호동작을 수행하기 위한 안전소자를 갖출 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 절연부가 일체화된 캡 플레이트를 적용하여 조립작업이 단순화된 이차전지를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태는, 부품 탑재를 위한 공간 효율도가 향상되며, 컴팩트화에 유리한 이차전지를 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 이차전지는,
전극 조립체가 수용된 케이스를 마감하는 것으로, 캡 플레이트;
상기 캡 플레이트 상에 배치되고 제1 리드를 포함하는 안전소자;
상기 전극 조립체와 제1 리드를 전기적으로 연결하는 전극 단자;를 포함하고,
상기 캡 플레이트는, 도전성 기재 및 상기 제1 리드가 지지되는 제1 절연부를 포함하고, 상기 도전성 기재와 제1 절연부는 일체적으로 형성된다.
예를 들어, 상기 전극 단자는, 상기 제1 리드 및 캡 플레이트의 관통 홀을 관통하여 연장된다.
예를 들어, 상기 전극 단자는 캡 플레이트의 중앙위치로부터 좌우 어느 일편으로 치우친 오프셋된 제1 위치에서 캡 플레이트의 관통 홀을 관통한다.
예를 들어, 상기 제1 절연부는 상기 전극 단자를 애워싸며 전극 단자와 접촉하고, 상기 캡 플레이트의 관통 홀을 실링한다.
예를 들어, 상기 제1 절연부는,
상기 캡 플레이트의 관통 홀을 따라 연장된 관통 홀 부분과, 상기 관통 홀 부분으로부터 캡 플레이트의 상면으로 연장된 상단부와, 상기 관통 홀 부분으로부터 캡 플레이트의 하면으로 연장된 하단부를 포함하고, 상기 관통 홀 부분과, 상단부 및 하단부는 심리스(seamless)로 형성된다.
예를 들어, 상기 제1 절연부는,
상기 캡 플레이트의 상면에서, 제1 리드와 도전성 기재 사이에 형성되고,
상기 캡 플레이트의 하면에서 전극 단자와 도전성 기재 사이에 형성된다.
예를 들어, 상기 안전소자는,
상기 도전성 기재 상의 안전소자 본체와, 상기 안전소자 본체의 일 측으로부터 연장되는 제1 리드와, 상기 안전소자 본체의 타 측으로부터 연장되는 제2 리드를 포함한다.
예를 들어, 상기 캡 플레이트는 상기 제2 리드를 지지하는 제2 절연부를 더 포함한다.
예를 들어, 상기 도전성 기재와 제1, 제2 절연부는 일체적으로 형성된다.
예를 들어, 상기 도전성 기재와 제1, 제2 절연부는 인서트 몰딩으로 형성된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 절연부는 동일한 소재로 형성된다.
예를 들어, 상기 제2 리드는 상기 안전소자 본체로부터 캡 플레이트의 중앙위치로 연장되고, 상기 안전소자 본체와 제1 리드는 캡 플레이트의 중앙위치로부터 오프셋된 위치에 형성된다.
예를 들어, 상기 안전소자는, 안전소자 본체와 상기 안전소자 본체의 일 측으로부터 연장되는 제1 리드를 포함하고,
상기 이차전지는, 상기 안전소자 본체와 도전성 기재 사이에서, 상기 안전소자 본체와 도전성 기재와 접촉하는 열전달 부재를 더 포함한다.
예를 들어,
상기 열전달 부재는, 상기 안전소자 본체를 상기 캡 플레이트에 대해 밀착시키는 점착성 소재를 포함한다.
예를 들어, 상기 열전달 부재는, 열전도 실리콘(silicone)을 포함한다.
예를 들어, 상기 도전성 기재와 제1 절연부는 상보적인 요철 패턴으로 서로에 대해 형합된다.
예를 들어, 상기 도전성 기재 및 제1 절연부의 서로 맞닿는 계면에는, 상기 도전성 기재와 제1 절연부를 상호 결합시키는 도브-테일 형상의 돌출부가 형성된다.
예를 들어, 상기 도전성 기재와 제1 절연부 중에서 어느 한편은, 도브-테일 형상의 홈을 포함하고,
상기 도전성 기재와 제1 절연부 중에서 다른 한편은, 상기 도브-테일 형상의 홈 내에서 상보적인 형상의 돌출부를 포함하여, 상기 도전성 기재와 제1 절연부를 서로 형합시킨다.
예를 들어, 상기 전극 단자는 상기 제1 리드 상의 상부 플랜지부와, 상기 전극 조립체의 전극 탭과 결합되는 하부 플랜지부를 포함한다.
예를 들어, 상기 하부 플랜지부의 면적은, 상기 상부 플랜지부의 면적 보다 넓게 형성된다.
본 발명에 의하면, 전기적 특성이 서로 상이한 2종의 소재를 일체적으로 형성한 캡 플레이트를 적용함으로써, 서로 역 극성의 전극 단자와 안전소자를 절연상태로 지지할 수 있다. 이에 따라, 종래 별도의 절연부재를 부착해야 하는 번거로움을 제거할 수 있으며, 일체화된 캡 플레이트를 적용하여 전체 이차전지의 조립 작업을 단순화시킬 수 있다.
또한, 전극 단자의 상하부 플랜지부의 면적을 차등적으로 설계하여, 전극 조립체와 전극 단자 간의 충분한 용접 면적을 확보하기 위한 터미널 플레이트를 제거할 수 있다.
또한, 캡 플레이트의 상면으로 돌출된 전극 단자를, 캡 플레이트의 중앙위치로부터 좌우 어느 한쪽으로 치우친 위치에 설계함으로써, 캡 플레이트 상에 형성된 장착 공간의 활용성을 높일 수 있고, 예를 들어, 캡 플레이트 상에 장착되는 전장품의 컴팩트한 장착이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 V 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 제1, 제2 절연부를 도시한 사시도들이다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2는 도 1의 일부를 확대 도시한 분해 사시도이다.
도면들을 참조하면, 이차전지는, 전극 조립체(10)를 수용하는 케이스(20)와, 상기 케이스(10)의 개구단을 폐쇄하는 캡 플레이트(110)와, 상기 캡 플레이트(110) 상에 탑재되어 과열, 과전류와 같은 이상동작에 반응하여 안전동작을 수행하는 안전소자(130)를 포함한다.
상기 전극 조립체(10)는 전극 활물질이 도포된 음극판(13), 양극판(14)을 세퍼레이터(15)를 개재하여 상호 격리시키고, 상기 음극판(13), 양극판(14) 및 세퍼레이터(15)를 젤리 롤 형태로 함께 권취하여 형성될 수 있다. 상기 음극판(13), 양극판(14)에는 화학반응으로 형성된 전하를 외부로 인출하기 위한 제1, 제2 전극 탭(11,12)이 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체(10)는 전해질(미도시)에 함침된 상태로 케이스(20) 내부에 수용될 수 있다. 케이스(20)의 개구부는 전극 조립체(10)가 수납된 후, 캡 플레이트(110)에 의해 폐쇄될 수 있다. 캡 플레이트(110)와 케이스(20)의 맞닿는 부분은 레이저 용접으로 기밀성 결합을 형성할 수 있다.
예를 들어, 전극 조립체(10)의 제1 전극 탭(11)은 캡 플레이트(110) 상으로 인출되는 전극 단자(150)에 접속되고, 전극 조립체(10)의 제2 전극 탭(12)은 캡 플레이트(110) 자체에 접속될 수 있다. 상기 전극 단자(150)는 캡 플레이트(110)와 절연된 상태로 결합되며, 캡 플레이트(110) 상으로 인출되어 전극 조립체(150)와 안전소자(130)를 전기적으로 연결한다.
상기 안전소자(130)는 상기 캡 플레이트(110) 상에 배치되며, 과열, 과전류 등의 오작동시에 충, 방전 전류를 규제하거나 충, 방전 전류를 차단하는 기능을 한다. 상기 안전소자(130)는 PTC(Positive Temperature Coefficient), 퓨즈(fuse), 전류차단소자, 바이메탈(bi-metal) 등을 포함할 수 있다. 상기 안전소자(130)는 안전소자 본체(135)와, 안전소자 본체(135)로부터 양편으로 연장되는 제1, 제2 리드(131,132)를 포함할 수 있다.
상기 캡 플레이트(110)의 일 측에는 케이스(20)의 내부 압력이 설정된 포인트를 초과하면, 가스의 배출 경로를 제공하도록 파단 가능하게 설계된 안전 벤트(115)가 형성될 수 있다.
상기 캡 플레이트(110) 상에는 회로부(160)가 장착될 수 있다. 상기 회로부(160)는 외부기기(미도시)와의 전기 접속을 매개하며, 충 방전 전류패스를 형성하는 배선패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 회로부(160)의 일면에는 외부기기와의 전기 접속을 위한 외부접속단자(165)가 형성될 수 있고, 반대 면에는 제1, 제2 접속 부재(161,162)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 접속 부재(161)는 음극용 단자인 안전소자(130)의 제2 리드(132) 상에 접속될 수 있다. 예를 들어, 회로부(160)의 개구부(160`)를 통하여 진입된 용접 전극(미도시)에 의해 제1 접속 부재(161)와 제2 리드(132)가 용접 결합될 수 있다. 상기 제2 접속 부재(162)는 양극용 단자인 캡 플레이트(110) 상에 접속될 수 있다.
한편, 상기 회로부(160)는 안전소자(130)와 함께 과충전, 과전류, 과방전 등을 방지하기 위한 보호수단의 기능을 할 수 있다. 상기 캡 플레이트(110) 상에는 회로부(160)를 수용하는 상부커버(180)가 배치될 수 있다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다. 도 4는 도 3의 일부를 확대 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 V 부분을 확대 도시한 단면도이다. 그리고, 도 6 및 도 7은 제1, 제2 절연부(111,112)를 도시한 사시도들이다.
도 4를 참조하면, 상기 캡 플레이트(110)는 서로 전기적 특성이 상이한 2종 소재가 일체화된 판상 부재로 마련될 수 있다. 상기 캡 플레이트(110)는 캡 플레이트(110)의 전체적인 골격을 형성하는 도전성의 도전성 기재(110a)와, 상기 도전성 기재(110a)에 형합되는 절연성의 절연부(111,112)를 포함한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 도전성 기재(110a)와 절연부(111,112)는 서로 상보적인 요철 패턴으로 형합을 이룰 수 있으며, 도전성 기재(110a)와 절연부(111,112)의 서로 맞닿는 계면에는 서로 이탈되지 않도록 상보적으로 끼워 맞춰진 도브-테일(dove-tail) 형상의 요철 패턴(D)이 형성될 수 있다. 이러한 캡 플레이트(110)는 인서트 몰드물로 형성될 수 있다.
상기 도전성 기재(110a)는 캡 플레이트(110)의 골격을 형성하며, 전극 조립체의 제2 전극 탭(12)과 연결되어 양극용 단자를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체의 제2 전극 탭(12)은 도전성 기재(110a)의 하면에 용접 결합될 수 있으며, 도전성 기재(110a)의 노출된 표면을 통하여 양극용 단자를 형성할 수 있다.
상기 절연부(111,112)는 캡 플레이트(110)의 서로 다른 제1, 제2 위치(P1,P2)에 형성된 제1, 제2 절연부(111,112)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 절연부(111,112)는 캡 플레이트(110a)의 골격을 형성하는 도전성 기재(110a)의 표면에 형성되거나 또는 도전성 기재(110a)를 관통하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 절연부(111)는 도전성 기재(110a)를 관통하도록 형성되며, 전극 단자(150)의 관통 홀(110`)을 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 제1 절연부(111)는 도전성 기재(110a)를 관통하지 않고 그 표면 위에 형성될 수도 있다.
상기 제1 절연부(111) 상에는 안전소자의 제1 리드(131)가 절연상태로 지지된다. 상기 제1 절연부(111)는 안전소자의 제1 리드(131)를 도전성 기재(110a)로부터 전기적으로 절연시키며, 물리적으로 지지한다. 상기 제1 절연부(111)는, 전극 조립체의 제1 전극 탭(11)과 전기적으로 연결된 제1 리드(131)와, 전극 조립체의 제2 전극 탭(12)과 연결된 도전성 기재(110a) 사이에서 정부극 간의 단락을 방지한다.
상기 전극 단자(150)는 제1 절연부(111)의 관통 홀(110`)에 끼워 조립되며, 예를 들어, 제1 절연부(111)의 하면으로부터 끼워지고, 제1 절연부(111)의 상면으로 돌출된 상부를 코킹(caulking), 스피닝(spinning), 또는 리벳팅(rivetting) 가공하여 원주 상으로 넓게 확장된 상부 플랜지부(150a)를 형성할 수 있다. 상부 플랜지부(150a)를 통하여 전극 단자(150)는 캡 플레이트(110) 상에 압착 고정될 수 있다.
상기 전극 단자(150)에는 안전소자의 제1 리드(131)가 끼워지며, 제1 리드(131)는 전극 단자(150)에 의해 압착 고정될 수 있다. 상기 전극 단자(150)는 제1 리드(131)를 제1 절연부(111) 상에 압착 고정시키며, 안전소자(130)와 전기적인 접촉을 형성한다. 예를 들어, 상기 제1 리드(131)는 전극 단자(150)에 끼워지고, 전극 단자(150)의 상부 플랜지부(150a)에 의해 제1 절연부(111) 상에 압착 고정될 수 있다. 이로써, 전극 단자(150)와 안전소자(130) 간의 용접 작업이 생략될 수 있다.
상기 안전소자의 제1 리드(131)는, 제1 절연부(111) 상에 고정된 제1 위치(P1)로부터 제3 위치(P3)로 연장되어, 제3 위치(P3)에 배치된 안전소자 본체(135)와 연결될 수 있다.
상기 제1 절연부(111)에는 전극 단자(150) 및 안전소자의 제1 리드(131)가 지지되며, 제1 절연부(111)는 전극 단자(150) 및 제1 리드(131)를 절연상태로 지지하고, 도전성 기재(110a)와의 전기적인 단락을 방지한다.
상기 제1 절연부(111)는 전극 단자(150)의 관통 홀(110`)을 형성하고, 관통 홀(110`)의 주변으로 확장되어 전극 단자(150)와 제1 리드(131)를 절연상태로 지지하게 된다. 제1 절연부(111)는 관통 홀(110`)을 따라 연장되며, 관통 홀(110`)의 상하단부(111a,111b)는 캡 플레이트(110)의 면 방향으로 확장된다.
상기 제1 절연부(111)의 상단부(111a)는 제1 리드(131)를 절연시키고, 하단부(111b)는 전극 단자(150, 전극 단자의 하부 플랜지부 150b)를 절연시키게 된다. 이때, 제1 절연부(111)의 관통 홀(110`) 부분 및 상하단부(111a,111b)는 일체적으로 형성된다. 환언하면, 상기 관통 홀(110`) 부분과 상하단부(111a,111b)는 심리스(seamless)로 형성된다. 여기서, 심리스(seamless)로 형성된다는 것은, 상기 관통 홀(110`) 부분과 상하단부(111a,111b)를 이어주기 위한 이음매 없이 부드럽게 연결된다는 것을 의미하며, 관통 홀(110`) 부분과 상하단부(111a,111b)가 외관상으로 구별되는 이음매 등을 갖지 않고 부드럽게 연결된다는 것이다.
상기 제1 절연부(111)는 전극 단자(150)를 절연시키는 이외에, 전극 단자(150)의 관통 홀(110`)을 실링하는 가스켓 기능을 겸할 수 있다. 즉, 상기 관통 홀(110`)을 통하여 전해질이 누출되거나 또는 외부 불순물이 침입하지 못하도록 전극 단자(150)를 애워싸며 관통 홀(110`) 주변을 실링한다. 예를 들어, 상기 전극 단자(150)는 제1 절연부(111)의 관통 홀(110`)에 억지끼워맞춤으로 조립될 수 있으며, 수지계열 소재의 제1 절연부(111)는 전극 단자(150) 주변에 긴밀하게 접촉될 수 있다.
상기 제1 절연부(111)는 도전성 기재(110a)와 형합을 이루어 일체적으로 결합될 수 있고, 제1 절연부(111)와 도전성 기재(110a)의 서로 맞닿는 계면에는 각각 서로에 대한 이탈을 방지하도록 걸림턱을 형성하는 도브-테일(dove-tail) 형상의 요철 패턴(D)이 마련되어 서로 긴밀한 결합을 형성할 수 있다.
한편, 상기 제1 절연부(111)는 캡 플레이트(110)의 상면에서, 안전소자의 제1 리드(131)와 도전성 기재(110a) 사이에 형성될 수 있고, 캡 플레이트(110)의 하면에서 전극 단자(150)와 도전성 기재(110a) 사이에 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 절연부(111)와 도전성 기재(110a)의 계면에는 이탈을 저지하기 위한 걸림턱 구조의 도브-테일형 요철 패턴(D)이 형성되는데, 예를 들어, 제1 절연부(111)와 도전성 기재(110a)의 돌출부(111p,110ap)는 돌출방향을 따라 폭(t1,t2) 방향으로 점진적으로 확장되는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 도전성 기재(110a)와 제1 절연부(111) 중에서 어느 한편은, 도브-테일 형상의 홈을 포함하고, 상기 도전성 기재(110a)와 제1 절연부(111) 중에서 다른 한편은, 상기 도브-테일 형상의 홈 내에서 상보적인 형상의 돌출부를 포함하여, 상기 도전성 기재(110a)와 제1 절연부(111)를 서로 형합시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 전극 단자(150)는 제1 절연부(111) 상으로 볼록하게 돌출 형성됨으로써 제1 절연부(111) 위의 제1 리드(131)를 효과적으로 압착 고정할 수 있다. 이때, 전극 단자(150)의 위치(제1 위치, P1)는 캡 플레이트(110)의 중앙 위치(제2 위치, P2)로부터 좌우 어느 일편으로 오프셋된 위치(오프셋 거리 L)로 설정될 수 있다. 볼록한 형상의 전극 단자(150)를 캡 플레이트(110)의 중앙위치(제2 위치, P2)로부터 오프셋된 위치(제1 위치, P1)에 형성함으로써 캡 플레이트(110) 상의 장착 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 예를 들어, 충, 방전 동작을 제어하기 위한 전장품들이 컴팩트한 형태로 장착될 수 있다.
이와 같이, 전극 단자(150)를 캡 플레이트(110)의 치우친 제1 위치(P1)에 형성하면서, 제1 위치(P1)로부터 중앙위치(제2 위치, P2)까지 연장되는 안전소자(130)를 이용하여 음극용 단자를 캡 플레이트(110)의 중앙위치(제2 위치, P2)에 형성할 수 있다. 즉, 상기 안전소자(130)는, 제1 위치(P1)로부터 캡 플레이트(110)의 중앙위치(제2 위치, P2)까지 연장되며, 캡 플레이트(110)의 중앙위치(제2 위치, P2)에서 제2 리드(132)는 음극용 단자를 형성할 수 있다.
예를 들어, 안전소자(130)의 제2 리드(132)는 안전소자 본체(135)로부터 캡 플레이트(110)의 중앙위치(P2)로 연장되고, 상기 안전소자 본체(135)와 제1 리드(131)는 캡 플레이트(110)의 중앙위치(P2)로부터 오프셋된 위치에 형성될 수 있다.
상기 전극 단자(150)는 캡 플레이트(110)의 내외측에 배치된 전극 조립체(10)와 안전소자(130)의 전기적인 연결을 매개할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(150)는 상부 플랜지부(150a)를 통하여 안전소자의 제1 리드(131)와 전기적으로 연결되며, 하부 플랜지부(150b)를 통하여 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결된다.
상기 전극 단자(150)의 하부 플랜지부(150b)는 상부 플랜지부(150a)보다 넓은 면적으로 형성되며, 전극 조립체(10)와의 넓은 용접 면을 제공할 수 있다. 즉, 하부 플랜지부(150b)의 폭 또는 반경(W2)은, 상부 플랜지부(150a)의 폭 또는 반경(W1)보다 넓게 형성될 수 있다. 상부 플랜지부(150a)보다 하부 플랜지부(150b)의 면적을 확장시킴으로써, 전극 단자(150)와 전극 조립체(10) 간의 용접 면을 확장시키기 위한 별도의 터미널 플레이트를 삭제할 수 있다. 예를 들어, 하부 플랜지부(150b)는 전극 조립체(10)의 제1 전극 탭(11)과 직접 용접될 수 있다.
상기 제2 절연부(112)는 안전소자의 제2 리드(132)를 절연상태로 지지한다. 상기 제2 절연부(112)는 캡 플레이트(110)의 제2 위치(P2)에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 캡 플레이트(110)의 중앙위치에 형성될 수 있다. 상기 제2 절연부(112)는 캡 플레이트(110)의 골격을 형성하는 도전성 기재(110a)의 표면상에 형성될 수 있다.
상기 제2 절연부(112)는 도전성 기재(110a)와 형합을 이루어 일체적으로 결합될 수 있으며, 제2 절연부(112)와 도전성 기재(110a)의 서로 맞닿는 계면에는 각각 서로에 대한 이탈을 방지하도록 걸림턱을 형성하는 도브-테일(dove-tail) 형상의 요철 패턴(D)이 마련될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제2 절연부(112)와 도전성 기재(110a)의 계면에는 이탈을 저지하기 위한 걸림턱 구조의 도브-테일형 요철 패턴(D)이 형성되는데, 예를 들어, 제2 절연부(112)와 도전성 기재(110a)의 돌출부(112p,110ap)는 돌출방향을 따라 폭(t1,t2) 방향으로 점진적으로 확장되는 형상을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 절연부(112) 상의 제2 리드(132)는 전극 단자(150)를 통하여 전극 조립체의 제1 전극 탭(11)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 음극용 단자를 형성할 수 있다. 즉, 상기 안전소자의 제2 리드(132)는 제2 절연부(112) 상에 노출되어 음극용 단자를 형성할 수 있다.
상기 캡 플레이트(110)는, 그 골격을 형성하는 도전성 기재(110a)와, 도전성 기재(110a)상에 형합된 제1, 제2 절연부(111,112)가 일체화된 인서트 몰드물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 인서트 몰딩(insert molding)에서는 성형 틀(미도시)의 정해진 위치에 도전성 기재(110a)를 가고정하고, 성형 틀 내에 용융된 성형 수지를 주입하여 도전성 기재(110a)와 함께 일체화된 절연부(111,112)를 갖는 캡 플레이트(110)를 형성할 수 있다. 인서트 몰딩을 통하여 상기 제1, 제2 절연부(111,112)는 동시에 형성될 수 있으며, 동일한 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 절연부(111,112)는 수지계열의 소재로 형성될 수 있다.
도전성 기재(110a)를 통하여 양극용 단자를 제공하며, 도전성 기재(110a)와 반대 극성의 전극 단자(150) 및 안전소자(130)를 절연상태로 지지하기 위한 절연부(111,112)를 도전성 기재(110a)와 함께 일체화시킴으로써, 종래 캡 플레이트(110) 상에 별도의 절연부재를 조립해야 하는 번거로움을 없앨 수 있으며, 도전성 기재(110a)와 절연부(111,112)가 일체화된 단위 모듈을 형성함으로써 전체 이차전지의 조립작업을 단순화시킬 수 있다.
상기 안전소자(130)는 제1, 제2 절연부(111,112) 상에 지지된 제1, 제2 리드(131,132)를 포함하고, 상기 제1, 제2 리드(131,132) 사이의 안전소자 본체(135)를 포함한다. 상기 안전소자 본체(135)는 제1, 제2 절연부(111,112) 사이의 오목하게 인입된 리세스(R) 내에 배치될 수 있다. 즉, 상기 안전소자 본체(135)는 제1, 제2 절연부(111,112)가 배제된 도전성 기재(110a) 위에 배치되므로, 이차전지의 내부온도를 민감하게 감지할 수 있다.
상기 안전소자 본체(135a)와 캡 플레이트(110, 도전성 기재 110a) 사이에는 열전달 부재(120)가 개재될 수 있다. 상기 열전달 부재(120)는, 안전소자 본체(135)와 캡 플레이트(110) 사이에 개재되어 이들 간의 긴밀한 열적 접촉을 매개한다.
상기 열전달 부재(120)는 안전소자 본체(135)와 캡 플레이트(110) 사이에서 유연하게 변형되며 밀착되도록 완충성 및 열전도성을 갖는 소재로 형성될 수 있으며, 추가적으로 점착성을 갖는 소재로 형성되어 안전소자 본체(135)와 캡 플레이트(110) 사이에 밀착될 수 있다. 예를 들어, 상기 열전달 부재(120)는, 열전도 입자를 내포한 매트릭스 시트와 같은 복합소재 형태로 마련될 수 있다.
또 다른 실시형태로서, 상기 열전달 부재(120)는 열전도 실리콘의 도포로 형성될 수 있다. 예를 들어, 안전소자 본체(135)의 탑재 위치에 열전도 실리콘을 도포한 후, 시트 형태의 또 다른 열전달 부재를 중첩하여 적용할 수 있다.
한편, 상기 안전소자 본체(135)의 표면에는 절연성 코팅이나 절연성 필름(미도시)이 형성될 수 있으며, 이러한 절연재는, 안전소자 본체(135)의 외장재로서, 안전소자 본체(135)와 일체로 구성될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
11: 제1 전극 탭 12: 제2 전극 탭
13: 음극판 14: 양극판
15: 세퍼레이터 20: 케이스
110: 캡 플레이트 110`: 전극 단자의 관통 홀
110a: 도전성 기재 110ap: 도전성 기재의 돌출부
111: 제1 절연부 111a: 제1 절연부의 상단부
111p: 제1 절연부의 돌출부 111b: 제1 절연부의 하단부
112: 제2 절연부 112p: 제2 절연부의 돌출부
115: 안전 벤트 120: 열전달 부재
130: 안전소자 131: 안전소자의 제1 리드
132: 안전소자의 제2 리드 135: 안전소자 본체
140: 가압 부재 150: 전극 단자
150a: 전극 단자의 상부 플랜지부
150b: 전극 단자의 하부 플랜지부
160: 회로부 161: 회로부의 제1 접속 부재
162: 회로부의 제2 접속 부재 165: 외부접속단자
P1: 제1 위치 P2: 제2 위치
P3: 제3 위치 D: 요철 패턴
W1: 전극 단자의 상부 플랜지부의 폭
W2: 전극 단자의 하부 플랜지부의 폭

Claims (20)

  1. 전극 조립체가 수용된 케이스를 마감하는 것으로, 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트 상에 배치되고 제1 리드를 포함하는 안전소자; 및
    상기 전극 조립체와 제1 리드를 전기적으로 연결하는 전극 단자;를 포함하고,
    상기 캡 플레이트는, 도전성 기재 및 상기 제1 리드가 지지되는 제1 절연부를 포함하고, 상기 도전성 기재와 제1 절연부는 일체적으로 형성되며,
    상기 안전소자는,
    상기 도전성 기재 상의 안전소자 본체와, 상기 안전소자 본체의 일 측으로부터 연장되는 제1 리드와, 상기 안전소자 본체의 타 측으로부터 연장되는 제2 리드를 포함하고,
    상기 캡 플레이트는 상기 제2 리드를 지지하는 제2 절연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 단자는, 상기 제1 리드 및 캡 플레이트의 관통 홀을 관통하여 연장되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극 단자는 캡 플레이트의 중앙위치로부터 좌우 어느 일편으로 치우친 오프셋된 제1 위치에서 캡 플레이트의 관통 홀을 관통하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 절연부는 상기 전극 단자를 애워싸며 전극 단자와 접촉하고, 상기 캡 플레이트의 관통 홀을 실링하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 절연부는,
    상기 캡 플레이트의 관통 홀을 따라 연장된 관통 홀 부분과, 상기 관통 홀 부분으로부터 캡 플레이트의 상면으로 연장된 상단부와, 상기 관통 홀 부분으로부터 캡 플레이트의 하면으로 연장된 하단부를 포함하고, 상기 관통 홀 부분과, 상단부 및 하단부는 심리스(seamless)로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 절연부는,
    상기 캡 플레이트의 상면에서, 제1 리드와 도전성 기재 사이에 형성되고,
    상기 캡 플레이트의 하면에서 전극 단자와 도전성 기재 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 기재와 제1, 제2 절연부는 일체적으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도전성 기재와 제1, 제2 절연부는 인서트 몰딩으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 절연부는 동일한 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 리드는 상기 안전소자 본체로부터 캡 플레이트의 중앙위치로 연장되고, 상기 안전소자 본체와 제1 리드는 캡 플레이트의 중앙위치로부터 오프셋된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 안전소자는, 안전소자 본체와 상기 안전소자 본체의 일 측으로부터 연장되는 제1 리드를 포함하고,
    상기 이차전지는, 상기 안전소자 본체와 도전성 기재 사이에서, 상기 안전소자 본체와 도전성 기재와 접촉하는 열전달 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열전달 부재는, 상기 안전소자 본체를 상기 캡 플레이트에 대해 밀착시키는 점착성 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 열전달 부재는, 열전도 실리콘(silicone)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 기재와 제1 절연부는 상보적인 요철 패턴으로 서로에 대해 형합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도전성 기재 및 제1 절연부의 서로 맞닿는 계면에는, 상기 도전성 기재와 제1 절연부를 상호 결합시키는 도브-테일 형상의 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 기재와 제1 절연부 중에서 어느 한편은, 도브-테일 형상의 홈을 포함하고,
    상기 도전성 기재와 제1 절연부 중에서 다른 한편은, 상기 도브-테일 형상의 홈 내에서 상보적인 형상의 돌출부를 포함하여, 상기 도전성 기재와 제1 절연부를 서로 형합시키는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 전극 단자는 상기 제1 리드 상의 상부 플랜지부와, 상기 전극 조립체의 전극 탭과 결합되는 하부 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하부 플랜지부의 면적은, 상기 상부 플랜지부의 면적 보다 넓은 것을 특징으로 하는 이차전지.
KR1020120078508A 2011-10-12 2012-07-19 이차전지 KR101352976B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161546416P 2011-10-12 2011-10-12
US61/546,416 2011-10-12
US13/475,838 2012-05-18
US13/475,838 US9331312B2 (en) 2011-10-12 2012-05-18 Secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130039655A KR20130039655A (ko) 2013-04-22
KR101352976B1 true KR101352976B1 (ko) 2014-01-22

Family

ID=46516611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120078508A KR101352976B1 (ko) 2011-10-12 2012-07-19 이차전지

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9331312B2 (ko)
EP (1) EP2581959A3 (ko)
KR (1) KR101352976B1 (ko)
CN (1) CN103117363A (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101985760B1 (ko) * 2013-01-17 2019-06-04 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
CN105655535B (zh) * 2014-11-24 2018-10-09 瑞侃电子(上海)有限公司 热保护组件及其制造方法
KR102323949B1 (ko) * 2015-03-03 2021-11-08 삼성에스디아이 주식회사 상부 커버를 갖는 이차 전지
WO2017154079A1 (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 エリーパワー株式会社 端子付き電池蓋及び密閉型電池
CN205657096U (zh) * 2016-05-16 2016-10-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池顶盖
KR102257680B1 (ko) * 2016-09-07 2021-05-28 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
CN106684269A (zh) * 2017-01-19 2017-05-17 佛山市康荣精细陶瓷有限公司 一种锂电池的盖板结构及其制作方法
EP3385997A1 (en) * 2017-04-04 2018-10-10 Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG Secondary cell for a traction battery and method for manufacturing a secondary cell
CN109428023B (zh) * 2017-08-31 2024-04-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 固定架、电池单元以及电池模组
CN110176558B (zh) * 2019-04-09 2024-04-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池顶盖组件及二次电池
JP2024015658A (ja) * 2022-07-25 2024-02-06 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040020946A (ko) * 2001-08-07 2004-03-09 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 비수전해질 2차전지
KR20060112743A (ko) * 2005-04-27 2006-11-02 삼성에스디아이 주식회사 캡 조립체와 이를 구비하는 리튬이온 이차전지
KR20070013568A (ko) * 2005-07-26 2007-01-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20070082943A (ko) * 2006-02-20 2007-08-23 주식회사 엘지화학 개선된 구조의 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차전지

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100274939B1 (ko) 1998-08-25 2000-12-15 장용균 리튬전지의 전극단자 실링장치
JP2002343315A (ja) 2001-05-10 2002-11-29 Alps Electric Co Ltd 電池蓋ユニット
KR100591430B1 (ko) 2004-05-19 2006-06-22 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR100561308B1 (ko) * 2004-05-31 2006-03-15 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP2008016190A (ja) 2006-06-30 2008-01-24 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
JP2008159395A (ja) 2006-12-22 2008-07-10 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
CN101926021B (zh) 2007-11-29 2013-08-14 株式会社Lg化学 紧凑结构的二次电池组
KR101087046B1 (ko) 2007-11-29 2011-11-25 주식회사 엘지화학 Ｐｔｃ 소자가 장착된 탑 캡을 포함하는 전지팩
KR100971339B1 (ko) 2008-04-18 2010-07-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101002518B1 (ko) 2008-06-23 2010-12-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN101752611B (zh) 2008-12-04 2012-11-28 深圳市比克电池有限公司 锂电池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040020946A (ko) * 2001-08-07 2004-03-09 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 비수전해질 2차전지
KR20060112743A (ko) * 2005-04-27 2006-11-02 삼성에스디아이 주식회사 캡 조립체와 이를 구비하는 리튬이온 이차전지
KR20070013568A (ko) * 2005-07-26 2007-01-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20070082943A (ko) * 2006-02-20 2007-08-23 주식회사 엘지화학 개선된 구조의 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
US20130095364A1 (en) 2013-04-18
CN103117363A (zh) 2013-05-22
KR20130039655A (ko) 2013-04-22
US9331312B2 (en) 2016-05-03
EP2581959A3 (en) 2014-01-15
EP2581959A2 (en) 2013-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101352976B1 (ko) 이차전지
JP5068544B2 (ja) 保護回路基板を含む一体化タイプのキャップ組立品及びこれを含む二次電池
KR100699686B1 (ko) 보호회로 모듈 성형체 및 그것을 포함하는 전지
US6861821B2 (en) Battery with resin integrated resin substrate
JP4777953B2 (ja) バッテリパック
KR101354645B1 (ko) 이차전지
KR101973048B1 (ko) 캡 조립체, 이를 구비한 배터리 팩, 및 제조 방법
US8962178B2 (en) Battery pack
CN105990544B (zh) 电池包
JP2014123553A (ja) バッテリーパック
KR20110088348A (ko) 배터리 어셈블리
KR20130135063A (ko) 이차 전지 팩
EP2905821B1 (en) Rechargeable battery pack
KR101931119B1 (ko) 이차전지
KR20170071137A (ko) 이차 전지
KR101386168B1 (ko) 충방전이 가능한 배터리 팩
KR101985760B1 (ko) 이차전지
KR101603181B1 (ko) 배터리팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee