KR101733741B1 - 접속부재를 갖는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극 어셈블리와, 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스와, 상기 케이스와 결합된 캡 플레이트, 및 상기 제1 전극과 상기 캡 플레이트를 전기적으로 연결하는 접속부재를 포함하고, 상기 접속부재는 변형되어 상기 제1 전극과 상기 캡 플레이트의 전기적인 연결을 차단하도록 구성된다.

Description

접속부재를 갖는 이차 전지{RECHARGEABLE BATTERY HAVING CONNECTING MEMBER}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접속부재의 구조를 개선한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.
또한, 하나의 대용량 이차 전지는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다.
금속 등의 재질로 이루어진 케이스를 갖는 이차 전지 내부에서 이상 반응이 일어나 압력이 상승하면 이차 전지 이차 전지가 폭발하거나 발화할 위험이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 안전성이 향상된 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지는 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극 어셈블리와, 상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스와, 상기 케이스와 결합된 캡 플레이트, 및 상기 제1 전극과 상기 캡 플레이트를 전기적으로 연결하는 접속부재를 포함하고, 상기 접속부재는 변형되어 상기 제1 전극과 상기 캡 플레이트의 전기적인 연결을 차단하도록 구성된다.
상기 제1 전극에는 제1 집전부재가 접합되고, 상기 접속부재는 상기 제1 집전부재를 매개로 상기 제1 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제1 집전부재는 제1 전극에 접합된 전극 접합부와 상기 전극 접합부에 연결되며 상기 접속부에 접합된 상부 접합부를 구비할 수 있다.
상기 제1 집전부재에는 퓨즈홀이 형성될 수 있으며, 상기 캡 플레이트에는 접속 홀이 형성되고, 상기 접속부재는 상기 접속 홀과 상기 제1 집전부재 사이에 위치할 수 있다.
상기 접속 홀의 가장자리에는 단차부가 형성되고, 상기 접속부재는 상기 단차부에 삽입된 테두리부와 상기 테두리부의 내측에 위치하며 상기 집전부재를 향하여 볼록하게 만곡 형성되며 상기 집전부재에 접합된 가변부를 포함할 수 있다.
상기 가변부는 지지 돌기를 포함하고, 상기 지지 돌기가 상기 집전부재에 접합될 수 있으며, 상기 집전부재에는 상기 지지 돌기가 삽입되는 지지 홀이 형성되고, 상기 지지 돌기는 상기 지지 홀에 끼움 결합될 수 있다.
상기 지지 돌기는 상기 지지 홀을 관통하고, 상기 지지 돌기의 단부에는 상기 지지 돌기에 용접된 지지판이 결합 설치될 수 있으며, 상기 지지판에는 상기 지지 홀의 둘레 방향으로 이어진 노치가 형성될 수 있다.
상기 캡 플레이트에는 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결된 제1 단자가 설치되고, 상기 제1 단자는 상기 접속 홀을 덮도록 설치될 수 있다.
상기 캡 플레이트와 상기 제1 집전부재 사이에 배치되어 상기 제1 집전부재를 지지하는 제1 하부 절연부재를 포함하고, 상기 제1 하부 절연부재에는 상기 접속부재가 삽입되는 연통 홀이 형성될 수 있다.
상기 제1 하부 절연부재에는 상기 상부 접합부를 지지하는 지지턱이 형성될 수 있으며, 상기 캡 플레이트에는 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 단자가 설치되고, 상기 제2 단자는 지지부재를 매개로 상기 캡 플레이트에 설치되되, 상기 지지부재와 상기 캡 플레이트에 사이에는 상부 절연부재가 설치될 수 있다.
상기 제2 전극에는 제2 집전부재가 연결 설치되고 상기 제2 집전부재는 상기 지지부재의 하면에 용접으로 접합될 수 있으며, 상기 제2 집전부재에는 퓨즈 홀이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 집전부재에는 상기 퓨즈 홀을 감싸는 제2 하부 절연부재가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이차 전지의 내부 압력이 상승함에 따라 접속부재가 변형되어 이차 전지 내부에서 전기적인 연결을 차단하므로 안전성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 접속부재를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 지지판을 아래에서 본 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 종단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 제1 하부 절연부재를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 제2 하부 절연부재를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)는 양극(제1 전극)(11)과 음극(제2 전극)(12) 사이에 세퍼레이터(13)를 개재하여 귄취된 전극 어셈블리(10)과, 전극 어셈블리(10)를 수용하는 케이스(26)와, 케이스(26)의 개구에 결합된 캡 어셈블리(30)를 포함한다.
본 제1 실시예에 따른 이차 전지(101)는 리튬 이온 이차 전지로서 각형인 것을 예로서 설명한다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 리튬 폴리머 전지 등 다양한 형태의 전지에 적용될 수 있다.
양극(11) 및 음극(12)은 박판의 금속 호일로 형성된 집전체에 활물질이 도포된 영역인 코팅부와 활물질이 코팅되지 않는 영역인 무지부(11a, 12a)를 포함한다. 양극 무지부(11a)는 양극(11)의 길이 방향을 따라 양극(11)의 한 쪽 측단에 형성되고, 음극 무지부(12a)는 음극(12)의 길이 방향을 따라 음극(12)의 다른 쪽 측단에 형성된다. 그리고 양극(11) 및 음극(12)은 절연체인 세퍼레이터(13)를 사이에 개재한 후 권취된다.
다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 상기한 전극 어셈블리(10)은 복수 개의 시트(sheet)로 이루어진 양극과 음극이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 구조로 이루어질 수도 있다.
케이스(26)는 대략 직육면체로 이루어지며, 일면에는 개방된 개구가 형성된다. 케이스(26)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.
캡 어셈블리(30)는 케이스(26)의 개구를 덮는 캡 플레이트(31)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며, 양극(11)과 전기적으로 연결된 제1 단자(21)와 캡 플레이트(31)의 외측으로 돌출되며 음극(12)과 전기적으로 연결된 제2 단자(22)를 포함한다.
캡 플레이트(31)는 일방향으로 이어진 길쭉한 직사각형의 판 형태로 이루어지며, 케이스(26)의 개구에 결합된다. 캡 플레이트(31)에는 전해액 주입구(32)에 설치된 밀봉 마개(38)와 벤트 홀(34)에 설치되며 설정된 압력에서 개방될 수 있도록 노치(39a)가 형성된 벤트 플레이트(39)가 설치된다.
제1 단자(21) 및 제2 단자(22)는 캡 플레이트(31) 상부로 돌출되도록 설치된다. 제1 단자(21)는 제1 집전부재(41)를 매개로 양극(11)과 전기적으로 연결되며, 제2 단자(22)는 제2 집전부재(42)를 매개로 음극(12)과 전기적으로 연결된다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 단자(21)가 음극과 전기적으로 연결되고, 제2 단자(22)가 양극과 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1 단자(21)는 캡 플레이트(31)에 지지된 플랜지부(21b)와 플랜지부(21b)에서 상부로 돌출된 돌기부(21a)를 포함한다. 플랜지부(21b)는 돌기부(21a)의 하단에서 외측으로 돌출 형성되며 돌기부(21a)와 플랜지부(21b)는 직사각형의 단면을 갖는다.
캡 플레이트(31)에는 사각 고리 형상으로 돌출된 안착 돌기(31a)가 형성되며, 플랜지부(21b)는 안착 돌기(31a)에 삽입되어 안착 돌기(31a)에 용접으로 고정된다. 캡 플레이트(31)에는 접속 홀(H1)이 형성되는데, 제1 단자(21)는 접속 홀(H1)의 상부에 위치하여 접속 홀(H1)을 덮는다.
캡 플레이트(31)에는 접속부재(50)가 설치되며, 접속부재(50)는 제1 집전부재(41)에 접합된다. 제1 집전부재(41)는 접속부재(50)에 접합된 상부 접합부(41a)와 상부 접합부(41a)에서 케이스(26)의 바닥을 향하여 절곡 형성되며 양극 무지부(11a)에 접합된 전극 접합부(41b)를 포함한다. 상부 접합부(41a)에는 퓨즈 홀(41c)이 형성되며 이에 따라 퓨즈 홀(41c)이 형성된 부분은 다른 부분보다 더 작은 단면적을 갖는다. 퓨즈 홀(41c)의 주변 영역은 단락 등의 원인으로 과전류가 흐를 때 용융되어 전류를 차단하는 역할을 한다.
제2 단자(22)는 플랜지부(22b)와 플랜지부(22b)에서 상부로 돌출된 돌기부(22a)를 포함한다. 플랜지부(22b)는 돌기부(22a)의 하단에서 외측으로 돌출 형성되며 돌기부(22a)와 플랜지부(22b)는 직사각형의 단면을 갖는다.
캡 플레이트(31)에는 단자 홀(H2)이 형성되며, 단자 홀(H2)에는 지지부재(25)가 상부 절연부재(35)를 매개로 설치된다. 단자 홀(H2)에 지지부재(25)가 삽입된 상태에서 상부 절연부재(35)가 인서트 몰딩으로 형성된다. 상부 절연부재(35)는 지지부재(25)와 캡 플레이트(31)를 절연할 뿐만 아니라 지지부재(25)와 캡 플레이트(31) 사이를 밀봉한다.
지지부재(25)에는 상부로 돌출된 안착 돌기(25a)가 형성되며, 안착 돌기(25a)는 사각형으로 고리 형상으로 형성된다. 안착 돌기(25a)에 플랜지부(22b)가 삽입되고, 플랜지부(22b)는 안착 돌기(25a)에 용접으로 고정된다.
지지부재(25)는 제2 집전부재(42)를 매개로 음극(12)과 전기적으로 연결된다. 제2 집전부재(42)는 접속부재(50)에 접합된 상부 접합부(42a)와 음극 무지부(12a)에 접합된 전극 접합부(42b)를 포함한다. 또한 상부 접합부(42a)와 전극 접합부(42b) 사이에는 중간 연결부(42c)가 형성된다. 중간 연결부(42c)는 상부 접합부(42a)와 전극 접합부(42b)에서 절곡된 구조로 이루어지며, 중간 연결부(42c)에는 퓨즈 홀(42d)이 형성된다. 이에 따라 퓨즈 홀(42d)이 형성된 부분은 다른 부분보다 더 작은 단면적을 갖는다. 퓨즈 홀(42d)의 주변 영역은 단락 등의 원인으로 과전류가 흐를 때 용융되어 전류를 차단하는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 접속부재를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 접속부재(50)는 단차부(31b)에 삽입된 테두리부(51)와 테두리부(51)의 내측에 위치하며 제1 집전부재(41)를 향하여 볼록하게 돌출된 가변부(52)를 포함한다. 테두리부(51)는 원형의 고리 형상으로 이루어지며, 가변부(52)는 만곡 형성되어 호형의 종단면을 갖는다. 테두리부(51)와 가변부(52)는 판형태로 이루어진다. 테두리부(51)는 단차부(31b)에 용접으로 고정되어 캡 플레이트(31)와 전기적으로 연결되며 가변부(52)는 제1 집전부재(41)에 용접으로 접합된다. 가변부(52)는 제1 집전부재(41)를 향하여 돌출된 지지 돌기(53)를 포함하는데, 지지 돌기(53)가 제1 집전부재(41)에 용접으로 접합된다. 지지 돌기(53)는 하부로 돌출된 원기둥 형상으로 이루어진다. 이에 따라 접속부재(50)는 제1 집전부재(41)와 캡 플레이트(31)를 전기적으로 연결할 수 있다.
케이스(26) 내에서 가스가 발생하면 이차 전지(101)의 내부 압력이 상승하는데, 내부 압력이 기 설정된 압력 이상으로 상승하면 가변부(52)가 제1 단자(21)를 향하는 방향으로 볼록하게 반전 변형된다. 이 때, 가변부(52)와 제1 집전부재(41)가 분리되어 제1 집전부재(41)는 아래로 이동하여 가변부(52)와 제1 집전부재(41) 사이의 이격 거리가 증가한다.
가변부(52)와 제1 집전부재(41)가 용접으로 접합된 상태를 유지하면 가변부(52)가 제1 집전부재(41)를 지지하므로 제1 집전부재(41)가 아래로 이동하지 않는다. 그러나 가변부(52)가 반전 변형될 때에는 제1 집전부재(41)와 접합된 부분이 파단되고, 제1 집전부재(41)는 더 이상 지지되지 못하므로 제1 집전부재(41)가 아래로 이동한다.
가변부(52)가 제1 집전부재(41)에서 이탈할 때, 아크가 발생할 가능성이 크다. 그러나 본 실시예와 같이 가변부(52)가 상승 반전할 뿐만 아니라 제1 집전부재(41)가 아래로 이동하면 이격 거리가 증가하므로 아크의 발생을 차단하거나 감소시킬 수 있다.
또한, 내부 단락 또는 외부 단락을 원인으로 제1 집전부재(41) 또는 제2 집전부재(42)의 퓨즈 홀(41c, 42d) 주변이 용융되는 경우에는 아크 및 가스가 발생한다. 이 때의 아크 발생에 의한 충격 또는 가스 발생에 의한 압력 상승으로 접속부재(50)가 변형된다. 접속부재(50)가 변형되면 전류의 흐름이 차단되어 단락 상태가 해소된다. 이에 따라 퓨즈 홀(41c, 42d) 주변의 용융 후에 2차 아크가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(102)는 접속부재(60)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
접속부재(60)는 단차부(31b)에 삽입된 테두리부(61)와 테두리부(61)의 내측에 위치하며 제1 집전부재(41)를 향하여 볼록하게 돌출된 가변부(62)를 포함한다. 테두리부(61)는 원형의 고리 형상으로 이루어지며, 가변부(62)는 만곡 형성되어 호형의 종단면을 갖는다. 테두리부(61)와 가변부(62)는 판형태로 이루어진다. 테두리부(61)는 단차부(31b)에 용접으로 고정되어 캡 플레이트(31)와 전기적으로 연결되며 가변부(62)는 제1 집전부재(41)에 용접으로 접합된다. 가변부(62)에는 돌기가 형성되지 않고, 만곡된 부분의 하단이 직접 제1 집전부재(41)에 용접으로 접합된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(103)는 접속부재(70)와 제1 집전부재(43)의 구조를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
접속부재(70)는 단차부(31b)에 삽입된 테두리부(71)와 테두리부(71)의 내측에 위치하며 제1 집전부재(43)를 향하여 볼록하게 돌출된 가변부(72)를 포함한다. 테두리부(71)는 원형의 고리 형상으로 이루어지며, 가변부(72)는 만곡 형성되어 호형의 종단면을 갖는다. 테두리부(71)와 가변부(72)는 판형태로 이루어진다. 테두리부(71)는 단차부(31b)에 용접으로 고정되어 캡 플레이트(31)와 전기적으로 연결되며 가변부(72)는 제1 집전부재(43)에 용접으로 접합된다. 가변부(72)는 제1 집전부재(43)를 향하여 돌출된 지지 돌기(73)를 포함하는데, 지지 돌기(73)가 제1 집전부재(43)에 형성된 지지 홀(43d)에 끼움 결합된다.
제1 집전부재(43)는 접속부재(60)에 접합된 상부 접합부(43a)와 상부 접합부(43a)에서 케이스(26)의 바닥을 향하여 절곡 형성되며 양극 무지부(11a)에 접합된 전극 접합부(43b)를 포함한다. 상부 접합부(43a)에는 퓨즈 홀(43c)과 지지 홀(43d)이 형성된다. 퓨즈 홀(43c)과 지지 홀(43d)은 이격 배치되는데, 퓨즈 홀(43c)이 지지 홀(43d)보다 더 외측(케이스의 중심을 기준)에 배치된다.
지지 돌기(73)는 지지 홀(43d)에 끼움되어 제1 집전부재(43)를 지지하며, 지지 돌기(73)의 하단이 제1 집전부재(43)에 용접으로 접합될 수 있다. 또한, 지지 돌기(73)는 지지 홀(43d)에 억지 끼움으로 결합되어 용접 없이 결합될 수 있다.
본 실시예와 같이 지지 돌기(73)가 지지 홀(43d)에 끼움 결합되면 접속부재(70)가 제1 집전부재(43)를 보다 안정적으로 지지하여 외부의 충격이나 진동으로 인하여 접속부재(70)와 제1 집전부재(43) 사이의 접촉이 불량해지는 것을 방지할 수 있다.
용접의 강도 또는 지지 돌기(73)와 지지 홀(43d)의 결합 강도에 따라서 접속부재(70)의 변형 압력이 결정된다. 이차 전지(103)의 내부 압력이 상승하면 접속부재(70)는 반전 변형되어 제1 집전부재(43)에서 분리된다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 일부를 도시한 종단면도이고, 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이차 전지의 지지판을 아래에서 본 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이차 전지(104)는 지지판(76)이 설치된 것을 제외하고는 상기한 제3 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
접속부재(70)는 단차부(31b)에 삽입된 테두리부(71)와 테두리부(71)의 내측에 위치하며 제1 집전부재(43)를 향하여 볼록하게 돌출된 가변부(72)를 포함한다. 테두리부(71)는 원형의 고리 형상으로 이루어지며, 가변부(72)는 만곡 형성되어 호형의 종단면을 갖는다. 테두리부(71)는 단차부(31b)에 용접으로 고정되어 캡 플레이트(31)와 전기적으로 연결되며 가변부(72)는 제1 집전부재(43)에 용접으로 접합된다. 가변부(72)는 제1 집전부재(43)를 향하여 돌출된 지지 돌기(73)를 포함하는데, 지지 돌기(73)가 제1 집전부재(43)에 형성된 지지 홀(43d)에 끼움 결합된다.
제1 집전부재(43)에는 지지 돌기(73)에 접합된 지지판(76)이 설치되는데, 지지판(76)은 지지 홀(43d)의 아래에서 지지 홀(43d)을 덮도록 설치된다. 접속부재(70)는 캡 플레이트(31)와 제1 집전부재(43) 사이에 배치되고, 지지판(76)은 제1 집전부재(43)와 전극 어셈블리(10) 사이에 배치된다.
지지판(76)은 원형의 판 형태로 이루어지며 지지판(76)에는 노치(76a)가 형성되어 있다. 노치(76a)는 지지 홀(43d)의 둘레 방향을 따라 이어진 홈으로 이루어진다. 지지판(76)은 지지 돌기(73)와 용접으로 접합되는데, 이차 전지(104)의 내부 압력이 상승하면 노치(76a)가 찢어지면서 접속부재(70)가 반전 변형되고 접속부재(70)와 제1 집전부재(43)가 분리된다.
본 실시예와 같이 압력의 상승에 따라 노치(76a)가 찢어지도록 형성하면 접속부재(70)와 제1 집전부재(43)가 분리되는 압력을 보다 용이하게 설정할 수 있다. 접속부재(70)와 제1 집전부재(43)가 용접으로 접합된 경우에는 용접의 품질에 따라서 압력이 변화되므로 전류를 차단하는 압력을 정밀하게 설정하기 어려운 문제가 있다. 그러나 노치(76a)는 균일하게 형성할 수 있으므로 접속부재(70)와 제1 집전부재(43)가 분리되는 압력을 정밀하게 설정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 종단면도이고, 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 제1 하부 절연부재를 도시한 사시도이며, 도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차 전지의 제2 하부 절연부재를 도시한 사시도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하여 설명하면 본 실시예에 따른 이차 전지(105)는 제1 하부 절연부재(45)와 제2 하부 절연부재(46)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 이차 전지와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
제1 집전부재(41)와 캡 플레이트(31) 사이에는 제1 하부 절연부재(45)가 설치되고, 제2 집전부재(42)와 캡 플레이트(31) 사이에는 제2 하부 절연부재(46)가 설치된다. 제1 하부 절연부재(45)와 제2 하부 절연부재(46)는 절연성을 갖는 폴리머 소재로 이루어진다.
제1 하부 절연부재(45)는 캡 플레이트(31)와 상부 접합부(41a) 사이에 배치된 상면(45a)과 상면(45a)의 양쪽 측단에서 전극 어셈블리(10)를 향하여 아래로 돌출된 2개의 측면(45b, 45c)과 측면들(45b, 45c)에서 내측으로 각각 돌출된 지지턱(45e, 45f)을 포함한다.
상면(45a)은 사각판 형태로 이루어지며 상면(45a)은 상부 접합부(41a)의 상면(45a)과 맞닿도록 설치된다. 상면(45a)은 캡 플레이트(31)에 접착제 또는 기타의 방법으로 고정되며, 상면(45a)에는 접속부재(50)가 삽입되는 연통 홀(45d)이 형성된다. 연통 홀(45d)은 접속 홀(H1)의 하부에 위치하여 접속 홀(H1)과 연결되며 연통 홀(45d)에는 접속부재(50)의 가변부(52)가 삽입된다. 지지턱(45e, 45f)은 상부 접합부(41a)의 하면과 맞닿아 상부 접합부(41a)를 지지한다.
본 실시예에 따른 제1 하부 절연부재(45)는 진동이나 충격에 의하여 제1 집전부재(41)가 하부로 이탈하는 것을 방지한다. 또한 제1 하부 절연부재(45)는 접속부재(50)가 반전 변형될 때, 제1 집전부재(41)가 접속부재(50)를 따라 상부로 이동하는 것을 방지한다. 접속부재(50)가 순간적으로 급격하게 변형되면 제1 집전부재(41)가 상부로 이동하지 않고 접속부재(50)와 제1 집전부재(41)가 분리될 수 있으나, 접속부재(50)가 천천히 변형되면 제1 집전부재(41)가 접속부재(50)와 함께 상부로 이동할 수 있다. 이 경우에는 접속부재(50)와 제1 집전부재(41)의 분리가 지연되어 이차 전지가 폭발할 위험이 있다.
그러나 본 실시예에 따르면 제1 하부 절연부재(45)가 상부에서 제1 집전부재(41)를 지지하므로 제1 집전부재(41)가 캡 플레이트(31) 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제2 하부 절연부재(46)는 제2 집전부재(42)의 상부를 감싸도록 설치된다. 제2 하부 절연부재(46)는 인서트 몰딩으로 형성되어 제2 집전부재(42)에 결합될 수 있으며, 제2 하부 절연부재(46)는 캡 플레이트(31)에 고정 설치된다. 제2 하부 절연부재(46)는 제2 집전부재(42)에서 상부 접합부(42a)와 중간 연결부(42c)를 감싸도록 설치된다. 제2 하부 절연부재(46)에는 제2 집전부재(42)의 상단이 삽입되는 공간(46a)과 상부 절연부재(35)의 하단이 삽입되는 홈(46b)이 형성된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
101, 102, 103, 104, 105: 이차 전지
10: 전극 어셈블리 11: 양극
12: 음극 13: 세퍼레이터
21: 제1 단자 22: 제2 단자
21a, 22a: 돌기부 21b, 22b: 플랜지부
25: 지지부재 25a, 31a: 안착 돌기
26: 케이스 30: 캡 어셈블리
31: 캡 플레이트 31b: 단차부
35: 상부 절연부재 41, 43: 제1 집전부재
42: 제2 집전부재 41a, 42a, 43a: 상부 접합부
41b, 42b, 43b: 전극 접합부 41c, 42d, 43c: 퓨즈 홀
42c: 중간 연결부 43d: 지지 홀
45: 제1 하부 절연부재 45a: 상면
45b, 45c: 측면 45d: 연통 홀
45e, 45f: 지지턱 46: 제2 하부 절연부재
46a: 공간 46b: 홈
50, 60, 70: 접속부재 51, 61, 71: 테두리부
52, 62, 72: 가변부 53, 73: 지지 돌
76: 지지판 76a: 노치

Claims (17)

  1. 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 전극 어셈블리;
    상기 전극 어셈블리를 수용하는 케이스;
    상기 케이스와 결합되며 접속 홀을 가지는 캡 플레이트;
    상기 접속 홀을 덮으며 상기 캡 플레이트와 전기적으로 연결된 제1 단자;
    상기 제1 전극에 접합된 전극 접합부와 상기 전극 접합부에 연결된 상부 접합부를 가지는 제1 집전 부재, 및
    상기 접속 홀의 가장자리에 형성된 단차부에 삽입된 테두리부, 상기 테두리부의 내측에 위치하며 상기 집전 부재를 향해서 볼록하게 만곡되어 상기 접속 홀과 대응하는 상기 상부 접합부에 직접 접촉하여 접합되는 가변부를 포함하는 접속 부재,
    를 포함하고,
    상기 접속 부재는 상기 제1 전극과 상기 캡 플레이트를 전기적으로 연결하되, 상기 접속부재는 상기 접속부재의 변형으로 상기 상부 접합부로부터 분리되어 상기 제1 집전 부재와 상기 캡 플레이트의 전기적인 연결을 차단하도록 구성된 이차 전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 집전부재에는 퓨즈홀이 형성된 이차 전지.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 가변부는 지지 돌기를 포함하고, 상기 지지 돌기가 상기 상부 접합부에 접합된 이차 전지.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 상부 접합부에는 상기 지지 돌기가 삽입되는 지지 홀이 형성되고, 상기 지지 돌기는 상기 지지 홀에 끼움 결합된 이차 전지.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 지지 돌기는 상기 지지 홀을 관통하고, 상기 지지 돌기의 단부에는 상기 지지 돌기에 용접된 지지판이 결합 설치된 이차 전지.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 지지판에는 상기 지지 홀의 둘레 방향으로 이어진 노치가 형성된 이차 전지.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 캡 플레이트와 상기 상부 접합부 사이에 배치되어 상기 상부 접합부를 지지하는 제1 하부 절연부재를 포함하고, 상기 제1 하부 절연부재에는 상기 접속부재가 삽입되는 연통 홀이 형성된 이차 전지.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 하부 절연부재는 상기 상부 접합부의 하면과 맞닿아 상기 상부 접합부를 지지하는 지지턱을 더 포함하는 이차 전지.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 캡 플레이트에는 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 단자가 설치되고, 상기 제2 단자는 지지부재를 매개로 상기 캡 플레이트에 설치되되, 상기 지지부재와 상기 캡 플레이트에 사이에는 상부 절연부재가 설치된 이차 전지.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 전극과 연결되며 상기 지지부재의 하면에 용접으로 접합되어 있는 제2 집전 부재를 더 포함하는 이차 전지.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 집전부재에는 퓨즈 홀이 형성된 이차 전지.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 집전부재에는 상기 퓨즈 홀을 감싸는 제2 하부 절연부재가 설치된 이차 전지.
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