KR101724007B1 - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 전극단자의 내부 및 외부에 수분의 침투 및 응결을 방지하여 전극단자의 부식을 방지하는 이차 전지를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 충전과 방전 작용하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자, 및 상기 전극단자와 상기 캡 플레이트를 전기적으로 절연시키는 인슐레이터를 포함하며, 상기 인슐레이터는, 상기 캡 플레이트의 외측과 상기 전극단자의 대응면 사이에 설치되는 제1 부재, 및 상기 전극단자의 외측면과 상기 제1 부재를 둘러싸서 상기 제1 부재에 단차 구조로 결합되는 제2 부재를 포함한다.

Description

이차 전지 {RECHARGEABLE BATTERY}
본 기재는 전극단자의 부식을 방지하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차 전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
예를 들면, 이차 전지는 세퍼레이터의 양면에 전극을 구비하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 및 캡 플레이트에 설치되어 전극에 리드탭(lead tab)으로 연결되는 전극단자를 포함한다.
전극단자는 캡 플레이트의 단자홀에 결합되는 리벳 터미널, 리벳 터미널에 연결되는 플레이트 터미널, 플레이트 터미널에 연결되는 볼트 터미널을 포함한다. 그리고 플레이트 터미널은 인슐레이터를 개재하여 캡 플레이트의 단자홀에 설치된다. 이때, 플레이트 터미널과 인슐레이터 사이에 수분이 침투되어 응결될 수 있다.
플레이트 터미널이 리벳 터미널에 연결되는 하부 플레이트과 볼트 터미널에 연결되는 상부 플레이트로 형성되고, 하, 상부 플레이트가 서로 연결되므로 하, 상부 플레이트 사이에 수분이 침투되어 응결될 수 있다.
또한 인슐레이터가 하부 플레이트와 캡 플레이트 사이에 구비되는 하측 인슐레이터 부재와 플레이트 터미널의 측면을 둘러싸는 상부 인슐레이터 부재로 형성되므로 하, 상측 인슐레이터 부재 사이에서 수분이 침투되어 응결될 수 있다.
이와 같이, 전극단자와 캡 플레이트 사이, 전극단자의 구성요소들 사이 및 인슐레이터의 구성요소들 상호에 침투되는 수분의 응결은 전극단자를 부식시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면은 전극단자의 내부 및 외부에 수분의 침투 및 응결을 방지하여 전극단자의 부식을 방지하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 충전과 방전 작용하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스, 상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트, 상기 캡 플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자, 및 상기 전극단자와 상기 캡 플레이트를 전기적으로 절연시키는 인슐레이터를 포함하며, 상기 인슐레이터는, 상기 캡 플레이트의 외측과 상기 전극단자의 대응면 사이에 설치되는 제1 부재, 및 상기 전극단자의 외측면과 상기 제1 부재를 둘러싸서 상기 제1 부재에 단차 구조로 결합되는 제2 부재를 포함한다.
상기 제1 부재는, 상기 캡 플레이트의 외측과 상기 전극단자의 대응면 사이에 설치되는 판부, 및 상기 판부에서 상기 캡 플레이트 반대측으로 돌출되어 상기 전극단자의 외측면을 둘러싸는 테부를 포함할 수 있다.
상기 제2 부재는, 상기 테부의 외측면과 상기 테부의 단부 측에서 상기 전극단자의 외측면을 둘러싸는 본체부, 및 상기 본체부에서 상기 캡 플레이트를 향하여 돌출되어 상기 판부에 걸리는 후크를 포함할 수 있다.
상기 본체부는, 상기 판부의 상기 캡 플레이트 반대측면, 상기 테부의 외측면, 상기 테부의 단부 및 상기 전극단자의 외측면에 단차를 가지고 결합될 수 있다.
상기 본체부의 내면은, 상기 판부의 상기 캡 플레이트 반대측면에 대응하는 수평의 제1 내면, 상기 제1 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 외측면에 대응하는 수직의 제2 내면, 상기 제2 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 단부에 대응하는 수평의 제3 내면, 및 상기 제3 내면에 직각으로 연결되고 상기 전극단자의 외측면에 대응하는 수직의 제4 내면을 포함할 수 있다.
상기 전극단자는, 상기 캡 플레이트의 단자홀에 결합되는 리벳 터미널, 상기 리벳 터미널에 연결되는 플레이트 터미널, 및 상기 플레이트 터미널에 연결되는 볼트 터미널을 포함할 수 있다.
상기 플레이트 터미널은, 상기 리벳 터미널에 연결되는 하부 플레이트, 및 상기 하부 플레이트에 용접되어 상기 볼트 터미널을 체결하는 상부 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 본체부는, 적어도 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 연결 라인을 수직의 내면으로 밀폐할 수 있다.
상기 본체부의 내면은, 상기 판부의 상기 캡 플레이트 반대측면에 대응하는 수평의 제1 내면, 상기 제1 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 외측면에 대응하는 수직의 제2 내면, 상기 제2 내면에 대하여 직각으로 형성되고 상기 테부의 단부에 대응하는 수평의 제3 내면, 상기 전극단자의 외측면에 대응하는 수직의 제4 내면, 및 상기 테부의 단부와 외측면을 연결하는 경사면에 대응하는 경사진 제5 내면을 포함할 수 있다.
상기 본체부의 내면은, 상기 판부의 상기 캡 플레이트 반대측면에 대응하는 수평의 제1 내면, 상기 제1 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 외측면에 대응하고 부분적으로 상기 테부의 외측면과 이격되는 수직의 제2 내면, 상기 제2 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 단부에 대응하는 수평의 제3 내면, 및 상기 전극단자의 외측면에 대응하는 수직의 제4 내면을 포함할 수 있다.
상기 테부는 단부에 상기 테부의 외측면보다 돌출되는 돌기를 형성하고, 상기 제2 내면은 상기 돌기에 결합되는 홈을 형성하며, 상기 제2 내면에 상기 테부가 결합된 상태에서, 상기 테부의 다른 외측면과 상기 홈은 서로의 사이에 이격 공간을 형성할 수 있다.
상기 전극단자는, 음극단자와 양극단자를 포함하면, 상기 케이스는 양극단자에 연결되고, 상기 인슐레이터는 상기 음극단자를 상기 캡 플레이트로부터 절연할 수 있다.
상기 전극단자는, 음극단자와 양극단자를 포함하면, 상기 케이스는 상기 음극단자 및 상기 양극단자와 절연되고, 상기 인슐레이터는 상기 음극단자 및 상기 양극단자를 상기 캡 플레이트로부터 절연할 수 있다.
상기 인슐레이터는, 상기 캡 플레이트의 외표면과 상기 제1 부재의 대응면 사이에 설치되는 제3 부재를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단차를 가지고 결합되는 제1 부재와 제2 부재로 인슐레이터를 형성하고, 인슐레이터로 전극단자를 캡 플레이트로부터 절연함으로써, 전극단자의 구성 요소들 사이에 수분 침투를 방지하는 효과가 있다. 따라서 전극단자의 내부 및 전극단자의 외부에서 수분의 응결에 따른 전극단자의 부식을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 음극단자의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 음극단자의 조립 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지에서 음극단자의 조립 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지에서 음극단자의 조립 단면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
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 잘라 도시한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 이차 전지는 반복적으로 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)와 전해액을 내장하는 케이스(20), 케이스(20)의 개구(21)에 결합되는 캡 플레이트(30), 캡 플레이트(30)에 설치되는 전극단자, 즉 양, 음극단자(41, 42), 및 양, 음극단자(41, 42)와 캡 플레이트(30)를 전기적으로 절연하는 인슐레이터, 즉 양, 음극 인슐레이터(61, 62)를 포함한다.
예를 들면, 전극 조립체(10)는 전기 절연체인 세퍼레이터(13)의 양면에 전극, 즉 양극(11)과 음극(12)을 구비하여, 적층되는 양극(11), 세퍼레이터(13) 및 음극(12)을 젤리롤 상태로 귄취하여 형성된다.
또한, 전극 조립체는 세퍼레이터를 사이에 두고 단일 판으로 각각 이루어지는 음극과 양극을 적층하여 조립되거나, 음극, 세퍼레이터 및 양극을 지그재그(zigzag) 형상으로 접어서 적층하여 조립될 수 있다(미도시).
양, 음극(11, 12)은 집전체에 활물질(미도시)을 도포하여 형성되는 코팅부(11a, 12a), 및 코팅부(11a, 12a)의 각 일측에서 활물질이 도포되지 않은 집전체의 노출부로 형성되는 무지부(11b, 12b)를 포함한다. 예를 들면, 양극(11)의 집전체는 알루미늄 박막으로 형성되고, 음극(12)의 집전체는 구리 박막으로 형성될 수 있다.
양극(11)의 무지부(11b)는 권취되는 양극(11)의 코팅부(11a)를 따라 양극(11)의 일 단부에 형성된다. 음극(12)의 무지부(12b)는 권취되는 음극(12)의 코팅부(12a)를 따라 음극(12)의 일 단부에 형성된다. 즉 무지부들(11b, 12b)은 전극 조립체(10)의 양단에 각각 배치되어, 전극 조립체(10)와 양, 음극단자(41, 42)의 전기적인 연결을 가능하게 한다.
케이스(20)는 일측에 개구(21)를 형성하며, 개구(21)를 통하여 전극 조립체(10)의 삽입을 가능하게 하고, 전극 조립체(10)와 전해액의 수용 공간을 형성하는 직육면체 형상을 가질 수 있다.
캡 플레이트(30)는 케이스(20)의 개구(21)에 결합되어, 케이스(20)와 함께 밀폐되는 수용 공간을 설정한다. 예를 들면, 케이스(20)와 캡 플레이트(30)는 알루미늄으로 형성되고, 이 경우, 상호 결합 후 용접될 때, 동일 재질에 의하여 우수한 용접성을 가질 수 있다.
캡 플레이트(30)는 전해액 주입구(31)와 벤트 구멍(32)을 가진다. 전해액 주입구(31)는 캡 플레이트(30)를 케이스(20)에 결합한 후, 케이스(20)의 내부로 전해액의 주입을 가능하게 한다. 전해액 주입 후, 전해액 주입구(31)는 밀봉 마개(33)로 밀봉된다.
벤트 구멍(32)은 전극 조립체(10)의 충전 및 방전 작용으로 발생되는 내부 가스를 이차 전지의 외부로 배출하여 이차 전지의 폭발을 방지할 수 있도록 벤트 플레이트(34)로 밀폐된다. 이차 전지의 내부 압력이 설정치에 이르면, 벤트 플레이트(34)가 절개된다. 벤트 플레이트(34)는 노치(34a)를 형성하여 절개를 유도할 수 있다.
한편, 캡 플레이트(30)는 케이스(20)의 내부와 외부를 전기적으로 연결하도록 관통되는 단자홀(H1, H2)을 가진다. 양, 음극단자(41, 42)는 캡 플레이트(30)의 단자홀(H1, H2)에 각각 설치되어, 리드탭, 즉 양, 음극 리드탭(43, 44)으로 전극 조립체(10)에 연결된다.
즉, 양극단자(41)는 도전성을 가지는 양극 리드탭(43)에 의하여 전극 조립체(10)의 양극(11)에 연결되고, 음극단자(42)는 도전성을 가지는 음극 리드탭(44)에 의하여 전극 조립체(10)의 음극(12)에 연결된다.
양, 음극 인슐레이터(61, 62)는 양, 음극단자(41, 42)와 캡 플레이트(30)의 외표면 사이에 개재되어 양자를 서로 전기적으로 절연한다. 양, 음극 인슐레이터(61, 62)가 양, 음극단자(41, 42)를 절연하는 구체적인 구조에 대하여 후술한다.
이차 전지는 양, 음극단자(41, 42)와 단자홀(H1, H2) 사이의 실링을 위하여 개스킷(51, 52)을 더 포함한다. 개스킷(51, 52)은 양, 음극단자(41, 42)와 캡 플레이트(30)의 내표면 사이에 개재되어 양자를 전기적으로 절연하고 양자 사이를 실링한다. 개스킷(51, 52)은 단자홀(H1, H2)에 삽입되어 양, 음극단자(41, 42)와 단자홀(H1, H2)을 전기적으로 더 절연시킨다.
또한, 이차 전지는 개스킷(51, 52)을 수용하여 캡 플레이트(30)의 내표면과 이에 대응하는 양, 음극단자(41, 42)의 대응면을 전기적으로 절연하기 위하여, 내측 인슐레이터(71, 72)를 더 구비할 수 있다(도 3 및 도 4 참조).
이와 같이, 양, 음극 인슐레이터(61, 62), 개스킷(51, 52) 및 내측 인슐레이터(71, 72)에 의한 절연 구조는 캡 플레이트(30)와 케이스(20)에 양극이나 음극의 극성을 부여하지 않고 중성을 띠게 한다.
양, 음극단자(41, 42)와 단자홀(H1, H2)의 결합 구조는 동일하게 형성되므로 편의상, 양극단자(41)와 단자홀(H1)의 결합 구조를 생략하고, 음극단자(42)와 단자홀(H2)의 결합 구조를 예로 들어 설명한다.
또한, 양, 음극 인슐레이터(61, 62) 및 내측 인슐레이터(71, 72)가 양, 음극단자(41, 42)를 절연 지지하는 구조가 동일하므로 편의상, 양극 인슐레이터(61)와 일 내측 인슐레이터(71)가 양극단자(41)를 절연 지지하는 구조를 생략하고, 음극 인슐레이터(62)와 다른 내측 인슐레이터(72)가 음극단자(42)를 절연 지지하는 구조에 대하여 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 음극단자(42)의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 음극단자(42)의 조립 단면도이다. 구체적으로 설명하면, 도 3 및 도 4는 단자홀(H2)에 음극단자(42)와 음극 인슐레이터(62) 및 내측 인슐레이터(72)를 결합하여, 음극 인슐레이터(62) 및 내측 인슐레이터(72)로 음극단자(42)를 절연 지지하는 구조를 예시한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 음극단자(42)는 단자홀(H2)에 결합되는 리벳 터미널(421), 리벳 터미널(421)에 연결되는 플레이트 터미널(422), 및 플레이트 터미널(422)에 연결되는 볼트 터미널(423)을 포함한다.
리벳 터미널(421)은 캡 플레이트(30)의 단자홀(H2)에 삽입되므로 캡 플레이트(30)의 내측과 외측을 전기적으로 연결할 수 있다. 리벳 터미널(421)은 음극 인슐레이터(62), 내측 인슐레이터(72) 및 개스킷(52)에 의하여 단자홀(H2)과 전기적으로 절연되고, 캡 플레이트(30)의 내표면 측에서 음극 리드탭(44)에 전기적으로 연결된다.
음극 리드탭(44)은 리벳 터미널(421)과 동일 재질로써, 일례의 구리로 형성되어 접합부(441)에 리벳 터미널(421)의 하단을 끼워서 리벳 터미널(421)의 하단을 코킹(caulking)하거나 끼워진 부분에서 접합부(441)와 리벳 터미널(421)을 용접함으로써 음극단자(42)에 전기적으로 연결될 수 있다. 리벳 터미널(421)은 하측에 플랜지(212)를 형성하여, 접합부(441)와의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다.
플레이트 터미널(422)은 음극 인슐레이터(62)를 개재하여 캡 플레이트(30)의 외표면에 배치되어 캡 플레이트(30)와 전기적으로 절연된다. 예를 들면, 플레이트 터미널(422)은 상하 방향(도 3 및 도 4에서)으로 서로 마주하여 용접되는 하부 플레이트(221)와 상부 플레이트(222)를 포함한다.
하부 플레이트(221)는 리벳 터미널(421)에 리벳팅으로 연결된다. 상부 플레이트(222)는 하부 플레이트(221)에 용접되고, 서로 마주하는 사이에 설정되는 공간에 리벳 터미널(421)의 머리부(211)와 볼트 터미널(423)의 확장부(231)를 수용하여, 볼트 터미널(423)을 체결한다.
볼트 터미널(423)은 플레이트 터미널(422)에 결합되어 최종적으로 전극 조립체(10)의 음극(12)을 케이스(20)의 외부로 인출한다. 즉 전극 조립체(10)의 음극(12)은 음극 리드탭(44), 리벳 터미널(421) 및 플레이트 터미널(422)을 경유하여, 볼트 터미널(423)에 전기적으로 연결된다.
한편, 버스바(미도시)는 볼트 터미널(423)을 통하여 상부 플레이트(222)에 놓여지고, 볼트 터미널(423)에 체결되는 너트(미도시)에 의하여 고정되어, 이웃하는 이차 전지들을 직렬 또는 병렬 연결한다.
한편, 음극 인슐레이터(62)는 단차 구조를 가지고 서로 결합되어, 음극단자(42)를 절연 지지하는 제1 부재(63)와 제2 부재(64)를 포함한다. 제1 부재(63)는 캡 플레이트(30)의 외측과 음극단자(42)의 대응면 사이에 설치되고, 제2 부재(64)는 음극단자(42)의 외측면과 제1 부재(63)의 외측면을 둘러싸는 구조로 설치된다.
예를 들면, 제1 부재(63)는 하부 플레이트(221)를 수용하도록 상부 개방 구조로 형성되는 판부(631)와 테부(632)를 포함한다. 판부(631)는 단자홀(H2) 주위에서 캡 플레이트(30)의 외측과 음극단자(42)의 대응면인 하부 플레이트(221)의 하면 사이에 설치되어, 캡 플레이트(30)와 하부 플레이트(221) 사이를 전기적으로 절연 및 실링한다.
테부(632)는 판부(631)에서 캡 플레이트(30) 반대측(상방)으로 돌출되어 음극단자(42)의 외측면을 둘러싼다. 즉 테부(632)는 판부(631)의 외곽에서 하부 플레이트(221)의 외측면 측으로 돌출되어, 하부 플레이트(221)의 외측면을 둘러싸서 하부 플레이트(221)를 전기적으로 절연한다.
제2 부재(64)는 제1 부재(63)를 수용하고 하, 상부 플레이트(221, 222)의 외측면을 수용하도록 형성되는 본체부(641)와 후크(642)를 포함한다. 본체부(641)는 테부(632)의 외측면과 테부(632)의 단부 측에서 음극단자(42)의 외측면을 둘러싼다. 즉 본체부(641)는 하, 상부 플레이트(221, 222)의 용접된 연결 라인을 둘러싸서 전기적으로 절연 및 실링하고, 테부(632)와 하부 플레이트(221) 사이를 실링한다.
또한, 음극 인슐레이터(62)는 캡 플레이트(30)의 외표면과 제1 부재(63)의 대응면 사이에 설치되는 제3 부재(65)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제3 부재(65)는 캡 플레이트(30)와 제1 부재(63) 사이에서 절연 및 실링 작용을 더 수행한다.
후크(642)는 본체부(641)에서 캡 플레이트(30)를 향하여 돌출되어 판부(631)의 외측에 걸린다. 후크(642)와 판부(631)의 체결력은 제1, 제2 부재(63, 64)의 체결력을 설정한다.
제1 부재(63)와 제2 부재(64)는 단차 구조로 결합된다. 즉 본체부(641)는 판부(631)의 캡 플레이트(30) 반대측면, 테부(632)의 외측면, 테부(632)의 단부, 및 하, 상부 플레이트(221, 222)의 외측면에 단차를 가지고 결합된다.
도 4의 확대부를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본체부(641)는 내면을 단차 구조로 형성하며, 예를 들면, 제1 내면(651), 제2 내면(652), 제3 내면(653) 및 제4 내면(654)를 포함한다.
제1 내면(651)은 판부(631)의 캡 플레이트(30) 반대측면에 대응하여 수평으로 형성된다. 제2 내면(652)는 제1 내면(651)에 직각으로 연결되고 테부(632)의 외측면에 대응하여 수직으로 형성된다. 제3 내면(653)은 제2 내면(652)에 직각으로 연결되고 테부(632)의 단부에 대응하여 수평으로 형성된다. 제4 내면(654)은 제3 내면(653)에 직각으로 연결되고 하, 상부 플레이트(221, 222)의 외측면에 대응하여 수직으로 형성된다. 즉 제4 내면(654)은 수직으로 형성되어 하, 상부 플레이트(221, 222)의 연결 라인을 밀폐한다. 제4 내면(654)은 제2 내면(652)보다 좁은 통로로 형성된다.
제2 부재(64)는 제1, 제2, 제3, 제4 내면(651, 652, 653, 654)으로 이에 대응하는 제1 부재(63)의 판부(631) 및 테부(632)에 결합된다. 즉 제1, 제2 부재(63, 64)는 단차 구조로 결합된다.
이 단차 구조는 테부(632)와 하부 플레이트(221)의 결합된 사이로 설정되는 제1 투수 경로(P1)와 하, 상부 플레이트(221, 222)의 결합된 사이로 설정되는 제2 투수 경로(P2)의 길이를 증대시킨다. 따라서 음극단자(42)의 내부 및 음극단자(42)의 외부에서 수분의 침투 및 응결이 방지된다, 즉 수분 응결에 따른 음극단자(42)의 부식이 방지된다.
제1 실시예에서와 같이, 케이스(20) 및 캡 플레이트(30)가 중성을 띠는 경우, 음극 인슐레이터(62)의 구조를 양극 인슐레이터(61)에 동일하게 적용할 수 있다. 이때 수분 침투 및 응결에 따른 양극단자(41)의 부식이 방지될 수 있다.
또한, 케이스 및 캡 플레이트가 양극을 띠는 경우, 양극단자에 양극 인슐레이터를 적용하지 않고, 음극단자에 음극 인슐레이터를 적용하여 음극단자를 캡 플레이트로부터 절연할 수 있다(미도시).
이하에서 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명한다. 중복 기재를 피하기 위하여, 제1 실시예 및 기 설명된 실시예와 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지에서 음극단자(242)의 조립 단면도이다. 도 5를 참조하면, 음극 인슐레이터(75)의 일측을 구성하는 제2 부재(74)에서 본체부(741)는 내면에 경사지게 형성되는 제5 내면(755)을 더 포함한다. 이에 대응하여 음극 인슐레이터(75)의 다른 일측을 형성하도록 제1 부재(73)는 테부(732)의 단부 외측면을 연결하는 경사면을 가진다.
도 5의 확대부를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본체부(741)는 내면을 단차 구조로 형성하며, 예를 들면, 제1 내면(751), 제2 내면(752), 제3 내면(753), 제4 내면(754), 및 제5 내면(755)를 포함한다
제1 내면(751)은 판부(731)의 캡 플레이트(30) 반대측면에 대응하여 수평으로 형성된다. 제2 내면(752)는 제1 내면(751)에 직각으로 연결되고 테부(732)의 외측면에 대응하여 수직으로 형성된다. 제3 내면(753)은 제2 내면(752)에 대하여 직각으로 형성되고 테부(732)의 단부에 대응하여 수평으로 형성된다. 제4 내면(754)은 제3 내면(753)에 직각으로 연결되고 하, 상부 플레이트(221, 222)의 외측면에 대응하여 수직으로 형성된다. 즉 제4 내면(754)은 수직으로 형성되어 하, 상부 플레이트(221, 222)의 연결 라인을 밀폐한다. 제4 내면(754)는 제2 내면(752)보다 좁은 통로로 형성된다. 제5 내면(755)은 테부(732)의 단부와 외측면을 연결하는 경사면에 대응하여 경사면으로 형성된다.
따라서 제1 부재(73)에 제2 부재(74) 결합시, 테부(732)의 경사면은 본체부(741)의 제5 내면(755)에 밀착된다. 테부(732)는 단부에 경사면을 가지므로 제1 부재(73)와 제2 부재(74)의 결합을 용이하게 하고, 본체부(741)와 테부(732)의 긴밀한 결합 구조를 형성한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지에서 음극단자(342)의 조립 단면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 음극 인슐레이터(82)의 제1, 제2 부재(83, 84)는 서로 결합된 상태에서 이격된 부분을 형성한다.
도 6의 확대부를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본체부(841)는 내면을 단차 구조로 형성하며, 예를 들면, 제1 내면(851), 제2 내면(852), 제3 내면(853), 및 제4 내면(854)를 포함한다.
제1 내면(851)은 판부(831)의 캡 플레이트(30) 반대측면에 대응하여 수평으로 형성된다. 제2 내면(852)은 제1 내면(851)에 직각으로 연결되고 테부(832)의 외측면에 대응하고 부분적으로 테부(832)의 외측면과 이격되어 수직으로 형성된다. 제3 내면(853)은 제2 내면(852)에 직각으로 연결되고 테부(832)의 단부에 대응하여 수평으로 형성된다. 제4 내면(854)는 하, 상부 플레이트(221, 222)의 외측면에 대응하는 수직으로 형성된다.
본체부(841)에서 제2 내면(852)은 제2 내면(852)에서 수평 방향으로 오목한 홈(855)을 더 형성한다. 홈(855)은 제2 내면(852)에서 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 이격 배치된다.
테부(832)는 단부에서 테부(832)의 외측면보다 더 돌출되는 돌기(833)를 형성한다. 돌기(833)는 홈(855)에 결합되도록 형성된다. 테부(832)의 단부에서 돌기(833)가 홈(855)에 결합됨에 따라 돌기(833)가 형성되지 않은 테부(832)와 본체부(841)의 제2 내면(852) 사이에 이격 공간이 형성된다.
제1, 제2 부재(83, 84)를 서로 결합하면, 홈(855)은 테부(832)의 돌기(833)의 삽입을 안내한다. 돌기(833) 및 홈(855)의 결합 구조는 외력에 의하여 제1, 제2 부재(83, 84)의 상대 회전을 방지하여, 후크(842)와 판부(831)의 체결력을 더 보강 할 수 있다.
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
11a, 12a : 코팅부 11b, 12b : 무지부
12 : 음극 13 : 세퍼레이터
20 : 케이스 21 : 개구
30 : 캡 플레이트 31 : 전해액 주입구
32 : 벤트 구멍 33 : 밀봉 마개
34 : 벤트 플레이트 34a : 노치
41 : 양극단자 42, 242, 342 : 음극단자
43, 44 : 양, 음극 리드탭 51, 52 : 개스킷
61 : 양극 인슐레이터 62, 75, 82 : 음극 인슐레이터
63, 73, 83 : 제1 부재 64, 74, 84 : 제2 부재
71, 72 : 내측 인슐레이터 211 : 머리부
221, 222 : 하, 상부 플레이트 231 : 확장부
421 : 리벳 터미널 422 : 플레이트 터미널
423 : 볼트 터미널 441 : 접합부
631, 731, 831 : 판부 632, 732, 832 : 테부
641, 741, 841 : 본체부 642, 742, 842 : 후크
651, 751, 851 : 제1 내면 652, 752, 852 : 제2 내면
653, 753, 853 : 제3 내면 755 : 제5 내면
654, 754, 854 : 제4 내면 833 : 돌기
855 : 홈 H1, H2 : 단자홀
P1, P2 : 제1, 제2 투수 경로

Claims (14)

  1. 충전과 방전 작용하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 내장하는 케이스;
    상기 케이스의 개구에 결합되는 캡 플레이트;
    상기 캡 플레이트의 단자홀에 설치되어 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극단자; 및
    상기 캡 플레이트의 외부에서 상기 전극단자와 상기 캡 플레이트를 전기적으로 절연시키는 인슐레이터를 포함하며,
    상기 인슐레이터는,
    상기 캡 플레이트의 외측과 상기 전극단자의 대응면 사이에 설치되고 판부를 구비하는 제1 부재, 및
    상기 전극단자의 외측면과 상기 제1 부재를 둘러싸서 상기 제1 부재에 단차 구조로 결합되도록 상기 판부에 걸리는 후크를 구비하는 제2 부재를 포함하는,
    이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재는,
    상기 판부에서 상기 캡 플레이트 반대측으로 돌출되어 상기 전극단자의 외측면을 둘러싸는 테부를 더 포함하고,
    상기 판부는
    상기 캡 플레이트의 외측과 상기 전극단자의 대응면 사이에 설치되는 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 부재는,
    상기 테부의 외측면과 상기 테부의 단부 측에서 상기 전극단자의 외측면을 둘러싸는 본체부를 더 포함하고,
    상기 후크는
    상기 본체부에서 상기 캡 플레이트를 향하여 돌출되는 이차 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 판부의 상기 캡 플레이트 반대측면, 상기 테부의 외측면, 상기 테부의 단부 및 상기 전극단자의 외측면에 단차를 가지고 결합되는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 본체부의 내면은,
    상기 판부의 상기 캡 플레이트 반대측면에 대응하는 수평의 제1 내면,
    상기 제1 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 외측면에 대응하는 수직의 제2 내면,
    상기 제2 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 단부에 대응하는 수평의 제3 내면 및
    상기 제3 내면에 직각으로 연결되고 상기 전극단자의 외측면에 대응하는 수직의 제4 내면을 포함하는 이차 전지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 전극단자는,
    상기 캡 플레이트의 단자홀에 결합되는 리벳 터미널,
    상기 리벳 터미널에 연결되는 플레이트 터미널, 및
    상기 플레이트 터미널에 연결되는 볼트 터미널을 포함하는
    이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트 터미널은,
    상기 리벳 터미널에 연결되는 하부 플레이트, 및
    상기 하부 플레이트에 용접되어 상기 볼트 터미널을 체결하는 상부 플레이트를 포함하는 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 본체부는,
    적어도 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트의 연결 라인을 수직의 내면으로 밀폐하는 이차 전지.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 본체부의 내면은,
    상기 판부의 상기 캡 플레이트 반대측면에 대응하는 수평의 제1 내면,
    상기 제1 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 외측면에 대응하는 수직의 제2 내면,
    상기 제2 내면에 대하여 직각으로 형성되고 상기 테부의 단부에 대응하는 수평의 제3 내면,
    상기 전극단자의 외측면에 대응하는 수직의 제4 내면, 및
    상기 테부의 단부와 외측면을 연결하는 경사면에 대응하는 경사진 제5 내면을 포함하는 이차 전지.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 본체부의 내면은,
    상기 판부의 상기 캡 플레이트 반대측면에 대응하는 수평의 제1 내면,
    상기 제1 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 외측면에 대응하고, 부분적으로 상기 테부의 외측면과 이격되는 수직의 제2 내면,
    상기 제2 내면에 직각으로 연결되고 상기 테부의 단부에 대응하는 수평의 제3 내면, 및
    상기 전극단자의 외측면에 대응하는 수직의 제4 내면을 포함하는 이차 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 테부는,
    단부에 상기 테부의 외측면보다 돌출되는 돌기를 형성하고,
    상기 제2 내면은,
    상기 돌기에 결합되는 홈을 형성하며,
    상기 제2 내면에 상기 테부가 결합된 상태에서,
    상기 테부의 다른 외측면과 상기 홈은 서로의 사이에 이격 공간을 형성하는
    이차 전지.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 전극단자는,
    음극단자와 양극단자를 포함하며,
    상기 케이스는 양극단자에 연결되고,
    상기 인슐레이터는
    상기 음극단자를 상기 캡 플레이트로부터 절연하는 이차 전지.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 전극단자는,
    음극단자와 양극단자를 포함하며,
    상기 케이스는 상기 음극단자 및 상기 양극단자와 절연되고,
    상기 인슐레이터는
    상기 음극단자 및 상기 양극단자를 상기 캡 플레이트로부터 절연하는 이차 전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 인슐레이터는,
    상기 캡 플레이트의 외표면과 상기 제1 부재의 대응면 사이에 설치되는 제3 부재
    를 더 포함하는 이차 전지.
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