KR101440893B1

KR101440893B1 - 이차 전지

Info

Publication number: KR101440893B1
Application number: KR1020130011990A
Authority: KR
Inventors: 노세원
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-09-17
Also published as: JP2014120470A; JP6448107B2; KR20140079251A

Abstract

본 발명은, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와, 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔, 및 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트를 포함하며, 캔의 모서리부들 중 적어도 어느 하나인 모서리부는 라운드진 형상이며, 라운드진 모서리부의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 큰 이차 전지에 관한 것이다.

Description

이차 전지{Rechargeable battery}

본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.

이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

이차 전지가 다양한 분야에서 사용되면서, 이차 전지의 사용환경에 따른 신뢰성 테스트가 중요한 문제로 대두되고 있다. 대표적인 신뢰성 테스트 항목으로는 온도에 따른 내구성, 낙하 강도, 정전기 방지(ESD), 충전 및 방전 테스트 등이 있다.

이들 테스트 항목 중 낙하 강도는 이차 전지의 기구적 특성뿐만 아니라 동작에도 영향을 미친다. 예컨대, 이차 전지가 낙하하거나 강한 충격이 외부로부터 가해질 때, 이차 전지가 손상된다면 전기적 단락이 발생하거나 전해질이 누액되는 등의 문제가 발생하여 이차 전지가 정상적으로 동작하지 않는다.

본 발명의 일실시예는, 낙하에 강건한 이차 전지에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며, 상기 캔의 모서리부들 중 적어도 어느 하나인 모서리부는 라운드진 형상이며, 상기 라운드진 모서리부의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 큰, 이차 전지를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 라운드진 모서리부는, 상기 캡 플레이트의 반대편에 위치하는 상기 캔의 바닥면을 둘러싸는 모서리부들 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 캔은, 상기 라운드진 모서리부를 기준으로 제1 방향을 향해 연장된 제1 면 및, 상기 라운드진 모서리부를 기준으로 제2 방향을 향해 연장된 제2 면을 포함하며, 상기 제1 면의 두께는 상기 제2 면의 두께 보다 두꺼울 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 면은 상기 캡 플레이트의 반대편에 위치하는 상기 캔의 바닥면이고, 상기 제2 면은 상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 대략 수직으로 절곡된 상기 캔의 측면일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 캔은 상부면에 해당하는 위치에 상기 개구가 형성된 전체적으로 육면체 형상이며, 상기 캡 플레이트의 반대편에 위치하는 바닥면; 상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 대략 수직으로 절곡된 제1 측면; 상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 대략 수직으로 절곡되고 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면; 상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 대략 수직으로 절곡된 제3 측면; 및 상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 대략 수직으로 절곡되고 상기 전면과 대향하는 제4 측면;을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 바닥면의 두께는, 상기 제1 측면, 상기 제2 측면, 상기 제3 측면, 및 상기 제4 측면 각각의 두께 보다 두꺼울 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 바닥면의 두께는 0.57mm ~ 0.63mm이고, 상기 제1 측면, 상기 제2 측면, 상기 제3 측면, 및 상기 제4 측면 각각의 두께는 0.28mm ~ 0.32mm일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 라운드진 모서리부는, 상기 제1 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제1 모서리부; 및 상기 제2 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제2 모서리부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제3 모서리부; 및 상기 제4 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제4 모서리부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제1 모서리부; 및 상기 제2 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제2 모서리부를 포함할 수 있따.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 내측 곡률 반경은 0.4mm ~ 0.6mm일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 외측 곡률 반경은 1.0mm ~ 1.2mm일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성된 육면체 형상이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며, 상기 캔의 모서리부들 중 적어도 어느 하나인 모서리부는 라운드진 형상이며, 상기 라운드진 모서리부의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 크고, 상기 라운드진 모서리부를 중심으로 제1 방향으로 연장된 제1 면의 두께와 제2 방향으로 연장된 제2 면의 두께는 서로 다른, 이차 전지를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체가 삽입되도록 일측에 개구가 형성된 직육면체 형상이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및 상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며, 상기 캔은, 상기 캡 플레이트의 반대편에 위치하는 바닥면, 및 상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며 상기 바닥면에 대하여 대략 수직으로 절곡된 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면 및 제4 측면을 포함하며, 상기 제1 내지 제4 측면 중 적어도 어느 하나의 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성된 모서리부는 라운드진 형상이며, 상기 라운드진 모서리부의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 큰, 이차 전지를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 캔은, 상기 바닥면과 상기 제1 측면이 접하는 위치에 형성되는 제1 모서리부, 상기 바닥면과 상기 제2 측면이 접하는 위치에 형성되는 제2 모서리부, 상기 바닥면과 상기 제3 측면이 접하는 위치에 형성되는 제3 모서리부, 및 상기 바닥면과 상기 제4 측면이 접하는 위치에 형성되는 제4 모서리부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 평행하고, 상기 제3 측면과 상기 제4 측면은 평행하며, 상기 제1 모서리부 및 상기 제2 모서리부 각각의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 클 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제1 측면의 폭과 상기 제2 측면의 폭은, 상기 제3 측면의 폭 및 상기 제4 측면의 폭 보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 평행하고, 상기 제3 측면과 상기 제4 측면은 평행하며, 상기 제3 모서리부 및 상기 제4 모서리부 각각의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 클 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 내측 곡률 반경은 0.4mm ~ 0.6 mm 이고, 상기 외측 곡률 반경은 1.0mm ~ 1.2mm일 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 각 모서리부의 외측 곡률 반경을 내측 곡률 반경보다 크게 하여 모서리부의 내측면의 곡률이 외측면의 곡률 보다 크게 형성하여 캔의 물리적 강도를 확보할 수 있다. 또한, 바닥면의 두께를 측면의 두께 보다 두껍게 형성함으로써, 캔의 물리적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서 이차 전지가 땅에 떨어지거나 외부 충격이 가해지더라도, 이차 전지의 모서리부에 가해지는 인장력에 의해 캔이 터지는 현상을 효과적으로 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선에 취한 단면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따라 취한 단면도 중 하부를 나타낸 것이다.
도 5는 도 3의 A 부분을 발췌하여 확대한 단면도이다.
도 6은 도 4의 B 부분을 발췌하여 확대한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 하기에서 사용된 "/"는 상황에 따라 "및"으로 해석될 수도 있고 "또는"으로 해석될 수도 있다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상에" 또는 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지(100)를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이며, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 취한 단면도 중 하부만을 나타낸 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110), 전극 조립체(110)를 수용하는 캔(120), 캔(120)의 내부를 밀폐하는 캡 플레이트(130)을 포함할 수 있다.

전극 조립체(110)는 전극 활물질이 도포된 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 및, 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(113)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(110)는, 제1 전극판(111), 세퍼레이터(113) 및 제2 전극판(112)이 순차적으로 적층된 적층체를 형성한 후 젤리롤 형태가 되도록 권취하여 제작될 수 있다. 제1 전극판(111)과 제2 전극판(112) 각각은 화학 반응에 의해 형성된 전하를 외부로 인출하기 위한 제1 전극 탭(114)과 제2 전극 탭(115)과 전기적으로 연결되어 있다. 제1 전극 탭(114)과 제2 전극 탭(115)은 동일한 방향을 향해 연장될 수 있다. 예컨대, 제1,2 전극 탭들(114, 115)은 캔(120)의 개구(OP)를 향해 연장될 수 있다.

본 실시예에서는 전극 조립체(110)가 젤리롤 형태를 갖는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 전극 조립체(110)는 제1 전극판(111), 제2 전극판(112) 및 이들 사이에 세퍼레이터(113)가 개재된 적층 구조일 수 있다.

캔(120)은 일면, 즉 상부면과 대응되는 면이 개방된 육면체의 형상으로, 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 캔(120)은 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 캔의 내부에는 전해질에 함침된 전극 조립체(110)가 수용될 수 있다. 이 때, 금속성 소재로 형성된 캔(120)과 불필요한 단락이 발생되지 않도록, 전극 조립체(110)는 절연 시트(170)에 의해 둘러싸인 채로 상기 캔(120)의 내부에 수용될 수 있다. 전극 조립체(110)가 캔(120)의 내부에 수용된 후, 개구(OP)는 캡 플레이트(130)에 의해 밀폐될 수 있다. 캡 플레이트(130)와 캔(120)이 접하는 부분은 레이저 용접에 의해 결합됨으로써, 내부 기밀을 유지할 수 있다.

캡 플레이트(130)에는 전해질 주입구(131)가 구비될 수 있다. 캡 플레이트(130)와 캔(120)이 결합된 이후 전해질은 전해질 주입구(131)를 통해 주입되며, 전해질 주입구(131)는 마개(132)에 의해 밀폐될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 캡 플레이트(130)에는 전해질 주입구(131)가 구비되지 않을 수도 있다. 이 경우, 캡 플레이트(130)와 캔(120)이 레이저 용접에 의해 일체로 결합되기 전에, 전해질이 주입될 수 있다.

캡 플레이트(130) 상에는 전극 단자(140)가 배치될 수 있다. 전극 단자(140)의 상부면은 캡 플레이트(130)의 상부는 통해 외부로 노출되고, 하부는 캡 플레이트(130)를 관통하여 캔(120)의 내부를 향한다.

캔(120)과 마찬가지로 캡 플레이트(130)는 금속성 소재로 제작될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 단자(140)는 전극 조립체(110)의 제1 전극 탭(114)과 전기적으로 연결되어 제1 극성을 띌 수 있고, 캡 플레이트(130)는 전극 조립체(110)의 제2 전극 탭(115)과 전기적으로 연결되어 제2 극성을 띌 수 있다. 이 때, 용접을 통해 캡 플레이트(130)와 연결된 캔(120)도 제2 극성을 띌 수 있다.

예를 들면, 캡 플레이트(130)는 이차 전지(100)의 양극으로, 전극 단자(140)는 이차 전지(100)의 음극으로의 역할을 수행할 수 있다. 이 때, 캡 플레이트(130)와 전극 단자(140) 사이에는 이들 간의 쇼트를 방지하기 위하여 절연성 소재를 포함하는 제1 가스켓(145) 및 제2 가스켓(146)이 구비될 수 있다. 제1 가스켓(145)은 캡 플레이트(130)의 상부면과 접촉하도록 배치되고, 제2 가스켓(146)은 캡 플레이트(130)의 하부면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 도 2에서는 제1,2 가스켓(145, 146)이 별도의 부재로 도시되었으나, 제1,2 가스켓(145, 146)은 일체형일 수 있다. 한편, 캡 플레이트(130)과의 용접을 통해 제2 극성을 띄는 캔(120)을 외부의 물체 또는 다른 이차 전지(100)로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 캔(120)의 양 측면에는, 캔(120)의 제1,2 측면(120s1, 120s2)을 커버하는 절연 필름(160)이 부착될 수 있다.

캔(120)의 내부에는 전극 조립체(110)의 상부에 위치하는 제1 절연재(150)가 배치될 수 있다. 제1 절연재(150)는 전극 조립체(110)를 캡 플레이트(130)와 절연시킬 수 있다. 또 다른 실시예로서, 제1 절연재(150)는 전극 조립체(110)를 캡 플레이트(130)와 절연시킴과 동시에 캔(120)의 내부에서 전극 조립체(110)가 움직이는 것을 규제할 수 있다. 제1절연재(150)는 제1,2 전극 탭(114, 115)이 개구(OP)를 향해 연장될 수 있도록 관통홀을 포함하며, 전해질 주입구(131)를 통해 유입된 전해질이 통과하도록 전해질 주입구(131)과 대응되는 위치에 형성된 홀을 포함할 수 있다. 한편, 전극 조립체(110)의 하부에는 제2 절연재(180)가 배치되어, 금속성 소재의 캔(120)과 전극 조립체(110) 간의 불필요한 단락을 방지할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 캔(120)은 상부면에 대응되는 위치에 형성된 개구(OP)를 포함하며, 개구(OP)의 반대편에 위치하는 바닥면(120bt), 개구(OP)와 바닥면(120bt) 사이에 위치하면서 바닥면(120bt)에 대하여 수직으로 절곡된 제1 측면(120s1), 제2 측면(120s2), 제3 측면(120s3) 및 제4 측면(120s4)을 포함한다. 제1 측면(120s1)과 제2 측면(120s2) 은 평행한 상태로 서로 반대편에 구비되고, 제3 측면(120s3)과 제4 측면(120s4)은 평행한 상태로 서로 반대편에 구비된다. 캔(120)은 대략 직육면체 형상으로 제작될 수 있으며, 이 경우 제1 측면(120s1)과 제2 측면(120s2) 은 폭은, 제3 측면(120s3)과 제4 측면(120s4)의 폭 보다 작게 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 측면(120s1)과 바닥면(120bt)이 접하는 부분에 형성된 제1 모서리부(120R1) 및 제2 측면(120s2)과 바닥면(120bt)이 접하는 부분에 형성된 제2 모서리부(120R2)는 라운드진 상태일 수 있다. 즉, 라운드진 제1 모서리부(120R1)를 중심으로 z축 방향으로 제1 측면(120s1)이 연장되고 x축 방향으로는 바닥면(120bt)이 연장되며, 라운드진 제2 모서리부(120R2)를 중심으로 z축 방향으로 제2 측면(120s2)이 연장되고 x축 방향으로 바닥면(120bt)이 연장될 수 있다.

또한, 제3 측면(120s3)과 바닥면(120bt)이 접하는 부분에 형성된 제3 모서리부(120R3) 및 제4 측면(120s4)과 바닥면(120bt)이 접하는 부분에 형성된 제4 모서리부(120R4)는 라운드진 상태일 수 있다. 즉, 라운드진 제3 모서리부(120R3)를 중심으로 z축 방향으로 제3 측면(120s3)이 연장되고 x 축 방향으로는 바닥면(120bt)이 연장되며, 라운드진 제4 모서리부(120R4)를 중심으로 z축 방향으로 제4 측면(120s4)이 연장되고 x축 방향으로 바닥면(120bt)이 연장될 수 있다.

이하에서는 제1,2 모서리부(120R1, 120R2)의 구조, 및 제3,4 모서리부(120R3, 120R4)의 구조를 설명한다.

도 5는 도 3의 A 부분을 발췌하여 나타낸 확대도이고, 도 6은 도 4의 B 부분을 발췌하여 나타낸 확대도이다.

먼저 도 5를 참조하여 제1,2 모서리부(120R1, 120R2)의 구조를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 제1 모서리부(120R1)의 구조 및 제2 모서리부(120R2)의 구조는 동일하므로, 이하에서는 제1 모서리부(120R1)의 구조를 중심으로 설명하며, 제2 모서리부(120R2)의 구조에 대한 설명은 제1 모서리부(120R1)의 구조에 대한 설명으로 갈음한다.

도 5를 참조하면, 제1 모서리부(120R1)는 제1 측면(120s1)과 바닥면(120bt)의 접하는 부분에 위치하며, 전체적으로 라운드진 형상이다. 제1 모서리부(120R1)의 외측 곡률 반경(R)과 내측 곡률 반경(r)은 서로 다른 값을 갖는다. 예컨대, 제1 모서리부(120R1)의 외측 곡률 반경(R)은 내측 곡률 반경(r)보다 크다. 즉, 제1 모서리부(120R1)의 외측 곡률은 내측 곡률 보다 작다. 일 예로, 외측 곡률 반경(R)은 약 1.0mm ~ 1.2 mm이고, 내측 곡률 반경(r)은 약 0.4mm ~ 0.6mm 일 수 있다.

제1 모서리부(120R1)를 중심으로 z축 방향으로는 제1 측면(120s1)이 연장되고, x축 방향으로는 바닥면(120bt)이 연장되어 있다. 이 때, 바닥면(120bt)의 두께(T)는 제1 측면(120s1)의 두께(t) 보다 크게 형성될 수 있다. 예컨대, 바닥면(120bt)의 두께(T)는 약 0.57mm ~ 0.63 mm이고, 제1 측면(120s1)의 두께(t)는 0.28mm ~ 0.32mm로, 약 2배의 차이가 날 수 있다.

이차 전지(100)가 땅에 떨어지는 경우, 모서리부가 땅에 먼저 닿기 때문에 모서리부가 손상되기 쉽다. 특히, 본 실시예와 같이 이차 전지(100)가 직육면체의 형상이라면, 좁은 폭을 갖는 제1,2 측면(120s1, 120s2)쪽에 형성된 제1,2 모서리부(120R1, 120R2)가 땅에 먼저 닿을 가능성이 커지므로, 제1,2 모서리부(120R1, 120R2)가 손상되기 쉽다.

본 발명의 비교예로서, 제1 모서리부(120R1)의 외측 곡률 반경(R)과 내측 곡률 반경(r)이 동일하게 형성되는 경우를 살펴본다. 낙하 충격에 의해 비교예에 따른 이차 전지(100)의 제1 모서리부(120R1)에 인장력이 가해지면, 제1 모서리부(120R1)를 중심으로 서로 반대 방향으로 당기는 힘을 받아 캔을 이루는 금속이 밀려나면서, 제1 모서리부(120R1) 부근에서 캔(120)이 터지는 현상이 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)의 경우, 제1 모서리부(120R1)의 외측 곡률 반경(R)이 내측 곡률 반경(r) 보다 크게 형성됨으로써, 제1 모서리부(120R1)에 가해지는 힘을 곡률 반경이 큰 외측에서 일차적으로 분산시켜 주며, 인장력에 의해 캔(120)을 이루는 금속이 밀려나는 것을 최소화할 수 있다.

특히, 제1 측면(120s1)의 두께(t) 보다 바닥면(120bt)의 두께(T)가 더 두껍게 형성되는 경우, 제1 모서리부(120R1)에 가해진 인장력에 의해 캔(10)을 이루는 금속이 밀려나더라도 상대적으로 두꺼운 바닥면(120bt)을 이루던 금속이 밀려난 부분을 메워줌으로써 캔(120)이 터지는 것을 방지해줄 수 있다.

도 6을 참조하여 제3,4 모서리부(120R3, 120R4)의 구조를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 제3 모서리부(120R3)의 구조 및 제4 모서리부(120R4)의 구조는 동일하므로, 이하에서는 제3 모서리부(120R3)의 구조를 중심으로 설명하며, 제4 모서리부(120R4)의 구조에 대한 설명은 제3 모서리부(120R3)의 구조에 대한 설명으로 갈음한다.

도 6을 참조하면, 제3 모서리부(120R3)는 제3 측면(120s3)과 바닥면(120bt)의 접하는 부분에 위치하며, 전체적으로 라운드진 형상이다. 제3 모서리부(120R3)의 외측 곡률 반경(R)과 내측 곡률 반경(r)은 서로 다른 값을 갖는다. 예컨대, 제3 모서리부(120R3)의 외측 곡률 반경(R)은 내측 곡률 반경(r)보다 크다. 즉, 제3 모서리부(120R3)의 외측 곡률은 내측 곡률 보다 작다. 일 예로, 외측 곡률 반경(R)은 약 1.0mm ~ 1.2 mm이고, 내측 곡률 반경(r)은 약 0.4mm ~ 0.6 mm일 수 있다.

제3 모서리부(120R3)를 중심으로 z축 방향으로는 제3 측면(120s3)이 연장되고, x축 방향으로는 바닥면(120bt)이 연장되어 있다. 이 때, 바닥면(120bt)의 두께(T)는 제3 측면(120s3)의 두께(t) 보다 크게 형성될 수 있다. 예컨대, 바닥면(120bt)의 두께(T)는 약 0.57mm ~ 0.63 mm이고, 제3 측면(120s3)의 두께(t)는 0.28mm ~ 0.32mm로, 약 2배의 차이가 날 수 있다.

이차 전지(100)가 땅에 떨어지는 경우, 모서리부가 땅에 먼저 닿기 때문에 모서리부가 손상되기 쉽다.

본 발명의 비교예로서, 제3 모서리부(120R3)의 외측 곡률 반경(R)과 내측 곡률 반경(r)이 동일하게 형성되는 경우를 살펴본다. 낙하 충격에 의해 비교예에 따른 이차 전지의 제3 모서리부(120R3)에 인장력이 가해지면, 제3 모서리부(120R3)를 중심으로 서로 반대 방향으로 당기는 힘을 받아 캔을 이루는 금속이 밀려나면서, 제3 모서리부(120R3) 부근에서 캔이 터지는 현상이 발생할 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100)의 경우, 제3 모서리부(120R3)의 외측 곡률 반경(R)이 내측 곡률 반경(r) 보다 크게 형성됨으로써, 제3 모서리부(120R3)에 가해지는 힘을 곡률 반경이 큰 외측에서 일차적으로 분산시켜 주며, 인장력에 의해 캔(120)을 이루는 금속이 밀려나는 것을 최소화할 수 있다.

특히, 제3 측면(120s3)의 두께(t) 보다 바닥면(120bt)의 두께(T)가 더 두껍게 형성되는 경우, 제3 모서리부(120R3)에 가해진 인장력에 의해 캔(120)을 이루는 금속이 밀려나더라도 상대적으로 두꺼운 바닥면(120bt)을 이루던 금속이 밀려난 부분을 메워줌으로써 캔(120)이 터지는 것을 방지해줄 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에서 제1 내지 제4 모서리부(120R1~4)가 모두 라운드진 형상인 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 또 다른 실시예로서, 제1,2 모서리부(120R1, 120R2)만 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상을 가질 수 있다. 또 다른 실시예로서, 제3,4, 모서리부(120R3, 120R4)만 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상을 가질 수 있다.

상술한 바에 따르면, 각 모서리부의 외측 곡률 반경을 내측 곡률 반경보다 크게 형성하고, 바닥면의 두께를 측면의 두께 보다 두껍게 형성함으로써, 이차 전지가 땅에 떨어지는 경우(또는 외부 충격 등)에 모서리부에 가해지는 인장력에 의해 캔이 터지는 현상을 효과적으로 예방할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

100: 이차 전지 110: 전극 조립체
111: 제1 전극판 112: 제2 전극판
113: 세퍼레이터 114: 제1 전극 탭
115: 제2 전극 탭 120: 캔
120s1: 캔의 제1 측면 120s2: 캔의 제2 측면
120s3: 캔의 제3 측면 120s4: 캔의 제4 측면
120bt: 캔의 바닥면 130: 캡 플레이트
132: 전해질 주입구 132: 마개
140: 전극 단자 145: 제1 가스켓
146: 제2 가스켓 160: 절연 필름
170: 제1 절연재 180: 제2 절연재
OP: 개구 120R1: 제1 모서리부
120R2: 제2 모서리부 120R3: 제3 모서리부
120R4: 제4 모서리부
r: 내측 곡률 반경 R: 외측 곡률 반경
t: 제1 ~제4 측면의 두께 T: 바닥면의 두께

Claims

제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 삽입되도록 상부면에 개구가 형성되어 있으며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및
상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며,
상기 캔의 모서리부들 중 적어도 어느 하나인 모서리부는 라운드진 형상이며, 상기 라운드진 모서리부의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 크고,
상기 캔의 양편 외측면을 커버하도록 상기 캔의 양편 외측면에 부착된 절연 필름; 및
상기 캔의 하부에서 상기 전극 조립체와 캔 사이에 개재되는 절연재;를 더 포함하는, 이차 전지.
제1항에 있어서,
상기 라운드진 모서리부는, 상기 캡 플레이트의 반대편에 위치하는 상기 캔의 바닥면을 둘러싸는 모서리부들 중 적어도 어느 하나인, 이차 전지.
제1항에 있어서,
상기 캔은, 상기 라운드진 모서리부를 기준으로 제1 방향을 향해 연장된 제1 면 및, 상기 라운드진 모서리부를 기준으로 제2 방향을 향해 연장된 제2 면을 포함하며,
상기 제1 면의 두께는 상기 제2 면의 두께 보다 두꺼운, 이차 전지.
제3항에 있어서,
상기 제1 면은 상기 캡 플레이트의 반대편에 위치하는 상기 캔의 바닥면이고,
상기 제2 면은 상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 절곡된 상기 캔의 측면인, 이차 전지.
제1항에 있어서,
상기 캔은 상부면에 해당하는 위치에 상기 개구가 형성된 전체적으로 육면체 형상이며,
상기 캡 플레이트의 반대편에 위치하는 바닥면;
상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 절곡된 제1 측면;
상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 절곡되고 상기 제1 측면과 대향하는 제2 측면;
상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 절곡된 제3 측면; 및
상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며, 상기 바닥면에 대하여 수직으로 절곡되고 상기 제3 측면과 대향하는 제4 측면;을 포함하는, 이차 전지.
제5항에 있어서,
상기 바닥면의 두께는, 상기 제1 측면, 상기 제2 측면, 상기 제3 측면, 및 상기 제4 측면 각각의 두께 보다 두꺼운, 이차 전지.
제6항에 있어서,
상기 바닥면의 두께는 0.57mm ~ 0.63mm이고, 상기 제1 측면, 상기 제2 측면, 상기 제3 측면, 및 상기 제4 측면 각각의 두께는 0.28mm ~ 0.32mm인, 이차 전지.
제5항에 있어서,
상기 라운드진 모서리부는,
상기 제1 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제1 모서리부; 및
상기 제2 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제2 모서리부;를 포함하는, 이차 전지.
제5항에 있어서,
상기 제3 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제3 모서리부; 및
상기 제4 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제4 모서리부;를 포함하는, 이차 전지.
제9항에 있어서,
상기 제1 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제1 모서리부; 및
상기 제2 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성되며, 외측 곡률 반경이 내측 곡률 반경 보다 큰 라운드진 형상의 제2 모서리부;를 포함하는, 이차 전지.
제1항에 있어서,
상기 내측 곡률 반경은 0.4mm ~ 0.6mm인, 이차 전지.
제1항에 있어서,
상기 외측 곡률 반경은 1.0mm ~ 1.2mm 인, 이차 전지.
제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 삽입되도록 상부면에 개구가 형성된 육면체 형상이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및
상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며,
상기 캔의 모서리부들 중 적어도 어느 하나인 모서리부는 라운드진 형상이며, 상기 라운드진 모서리부의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 크고, 상기 라운드진 모서리부를 중심으로 제1 방향으로 연장된 제1 면의 두께와 제2 방향으로 연장된 제2 면의 두께는 서로 다르고,
상기 캔의 양편 외측면을 커버하도록 상기 캔의 양편 외측면에 부착된 절연 필름; 및
상기 캔의 하부에서 상기 전극 조립체와 캔 사이에 개재되는 절연재;를 더 포함하는, 이차 전지.
제1 전극판, 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
상기 전극 조립체가 삽입되도록 상부면에 개구가 형성된 직육면체 형상이며, 내부에 상기 전극 조립체를 수용하는 캔; 및
상기 캔의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트;를 포함하며,
상기 캔은, 상기 캡 플레이트의 반대편에 위치하는 바닥면, 및 상기 캡 플레이트 및 상기 바닥면 사이에 구비되며 상기 바닥면에 대하여 수직으로 절곡된 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면 및 제4 측면을 포함하며,
상기 제1 내지 제4 측면 중 적어도 어느 하나의 측면과 상기 바닥면이 접하는 위치에 형성된 모서리부는 라운드진 형상이며, 상기 라운드진 모서리부의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 크고,
상기 캔의 서로 마주하는 제1, 제2 측면을 커버하도록 상기 캔의 제1, 제2 측면의 외면상에 부착된 절연 필름; 및
상기 캔의 하부에서 상기 전극 조립체와 캔 사이에 개재되는 절연재;를 더 포함하는, 이차 전지.
제14항에 있어서,
상기 캔은,
상기 바닥면과 상기 제1 측면이 접하는 위치에 형성되는 제1 모서리부, 상기 바닥면과 상기 제2 측면이 접하는 위치에 형성되는 제2 모서리부, 상기 바닥면과 상기 제3 측면이 접하는 위치에 형성되는 제3 모서리부, 및 상기 바닥면과 상기 제4 측면이 접하는 위치에 형성되는 제4 모서리부를 포함하는, 이차 전지.
제15항에 있어서,
상기 바닥면의 두께는, 상기 제1 측면, 상기 제2 측면, 상기 제3 측면, 및 상기 제4 측면 각각의 두께 보다 두꺼운, 이차 전지.
제15항에 있어서,
상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 평행하고, 상기 제3 측면과 상기 제4 측면은 평행하며,
상기 제1 모서리부 및 상기 제2 모서리부 각각의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 큰, 이차 전지.
제17항에 있어서,
상기 제1 측면의 폭과 상기 제2 측면의 폭은, 상기 제3 측면의 폭 및 상기 제4 측면의 폭 보다 작은, 이차 전지.
제15항에 있어서,
상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 평행하고, 상기 제3 측면과 상기 제4 측면은 평행하며,
상기 제3 모서리부 및 상기 제4 모서리부 각각의 외측 곡률 반경은 내측 곡률 반경 보다 큰, 이차 전지.
제14항에 있어서,
상기 내측 곡률 반경은 0.4mm ~ 0.6mm이고, 상기 외측 곡률 반경은 1.0mm ~ 1.2mm인, 이차 전지.